1、中 學 微 型 化 學 實 驗沈 戮湛江師范學院化學科學與技術學院2012.3目 錄第一節微型化學實驗課堂教學簡介 1第二節微型化學實驗儀器簡介 3一配套微型實驗儀器 3二微型實驗常用儀器介紹 4三儀器的組裝與使用 7第三節初、高中化學新課程典型教學微型實驗研究10（一）初中化學新課程典型教學微型實驗研究 10實驗1氧氣的制備及性質 10實驗2氫氣的制備及性質 14實驗3空氣中氧氣含量的測定 17實驗4二氧化碳的制備及性質 19實驗5碳跟氧化銅的反應 22實驗6一氧化碳的制備及性質 24實驗7滅火的原理和方法 26實驗8可燃性粉塵的爆炸 27（二）高中化學新課程典型教學微型實驗研究 29實驗9

2、鈉與水的反應 29實驗10鐵與水蒸汽的反應 31實驗11碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱穩定性 33實驗12氯氣的制備及性質 35實驗13二氧化硫的制備及性質 38實驗14濃硝酸、稀硝酸跟銅反應 .42實驗15電解食鹽水 44實驗16噴泉實驗 47實驗17乙烯的制備及性質 51實驗18乙炔的制備及性質 53實驗19乙酸乙酯的制備和水解 56 - 59 -第一節 微型化學實驗課堂教學簡介微型化學實驗不依賴實驗室而具有現象明顯，操作安全，環境污染小，節約藥品，節省時間等特點。因此，在普通教室里采用微型化學實驗進行教學是滿足新課程實驗要求的有效辦法。當微型化學實驗進入課室后，由于課室里比實驗室里受干擾的因素少，

3、所營造的認知情境有利于將實驗活動與其它學習活動進行有機結合，學生能更主動去獲取豐富、生動、深刻的學習信息。因此，化學實驗活動的教學功能得以充分發揮。在普通教室里采用微型實驗進行教學，能有效地開展科學探究活動。在班級授課制下的課堂里，科學探究活動在時間、空間和課程資源等方面都受到一定程度的制約。而微型化學實驗進入課堂后，以實驗的高效率和小操作面突破了課堂的時空限制。并且，只要學生一動手，實驗的各種現象就會使學生誘發相關的科學問題，各種猜想或假設便會接踵而來。當繼續實驗，各種取證和分析等活動就隨之展開，從而提供豐富生動的源源不斷的課程資源。可見，微型化學實驗課堂教學具有開展科學探究活動的獨特功能。

4、下面介紹的是微型化學實驗課堂教學常采用的一些基本做法：1. 學生微型化學儀器的配備在普通教室里采用微型實驗進行教學，一般應配備學生人手一套或是同桌的兩人一套微型儀器，以滿足課堂實驗的要求。在課堂里，不僅向學生提供了人人動手的機會，而且學生不需離開座位就能有儀器和藥品做實驗。因而，既能保證學生在規定時間內都能從實驗中獲取到完成學習任務所需的信息，又能維持良好的課堂秩序、進行有效的課堂活動調控。2. 教室里要具備的實驗設施（1）實驗所需操作面積：微型儀器箱規格為24cm×13cm，操作臺面積15cm×10cm。而普通教室的課桌規格為50cm×60cm，這不僅可以滿足實

5、驗所需操作面，而且還可以同時在課桌上進行各種紙筆學習活動。（2）供水、洗滌、廢液回收措施：由于微型儀器的容積小，實驗用水量一般每堂課人均不超過100mL。因此，學生每人只配備兩個飲水塑料杯、每班相應備有兩個塑料桶，分別盛凈水和回收廢液，即可解決普通教室實驗的供水、洗滌、排污等問題。3. 藥品的分發（1）藥品分裝：液體試劑存儲于塑料多用滴管中；固體試劑分裝于青霉素小藥瓶里。（2）藥品發放：由學生小組長負責分發，根據實驗用藥量的多少，可每人一份或課桌的前后46人共用一份藥品，互相傳遞使用。4. 實驗安全與教室里空氣質量的保障微型化學實驗儀器的裝置小，反應物的用量也少，所造成的污染和危險性也就小。其

6、中氣體的制備與性質實驗一體化是最有效的減少空氣污染的方法。實踐證明，只要操作正確規范，試劑用量控制在微型實驗范圍內，微型化學實驗是很安全的。若在學生動手做實驗之前適當地組織學生開展討論交流，學生便能正確、規范、安全（不強求一致）地進行實驗。第二節 微型化學實驗儀器簡介微型化學實驗是近十年來在國內外得到迅速發展的化學實驗新方法，是“綠色化學”的重要組成部分，已成為21世紀化學實驗教學改革的一個重要趨勢。它的特點是在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑（一般為常規的十分之一至千分之一）來進行實驗，是在微型化的條件下對化學實驗進行重新設計與再表現。微型化學實驗現象明顯，操作安全，環境污染小，節約藥品，節

7、省時間，利于學生人人動手實驗，是開拓化學實驗素質教育的有效途徑。一、 配套微型實驗儀器由湛江師范學院研制開發的中學化學微型實驗儀器箱*（ML-1），外形包裝美觀、儀器精巧新穎、配置合理、組裝靈活，具有較強實用性，已獲多項國家專利。儀器結合中學化學教學的實際情況按新課程標準的要求而設計，能滿足初、高中和職業技術學校的大部分化學實驗的需要。具體優點如下： (1) 儀器具有多功能，能以不多的儀器種類和數量獲得較多的實驗用途。(2) 儀器連接部位采用簡易標準接口（非磨口）設計（專利號：01258568.8），但又具有磨口儀器安裝方便的特點。(3) 儀器組裝成的具有啟普原理的微型氣體發生器（專利號：01

8、258569.6），兼有固-液制氣、液-液制氣和固體加熱制氣等多種用途。(4) 多功能微型實驗操作臺（專利號：01258570.X）能方便地安裝各種微型化學實驗裝置。操作臺的底座上設計有四個孔穴，可用于點滴反應。其中儀器夾為不銹鋼彈簧式設計，安裝時不需旋螺母固定，易裝、易調、易拆卸。(5) 由配套儀器與微型實驗操作臺組成的便攜式微型儀器箱（24cm×13cm×11cm）。使用、攜帶和保管都很便利。因此，全套儀器不僅造價低廉、體積小而且功能性與實用性集一體。在我國的班級授課制下，由于班的學生人數較多，常規化學實驗難以滿足現行課程標準的教學和實驗要求。而這套儀器可以作為學生的學

9、具人手一套，能在普通課堂上邊授課邊實驗，為開展以學生為主體的各種學習活動，尤其是科學探究活動提供了技術上的支持。因此，這套儀器的開發和應用將為基礎教育課程改革提供了有效的化學課程資源。 二、微型實驗常用儀器介紹ML-1微型實驗儀器的名稱、用途和使用注意事項等介紹見表1。儀器名稱一般用途使用注意事項AAB內套管ABA微型氣體發生器由U形管和內套管組成。 裝配氣體發生裝置，可用于液-固制氣、液-液制氣和固-固加熱制氣； 可作電解、電鍍的盛液容器。 在直接加熱時，要防止驟冷驟熱，以免引起儀器破裂； 使用時要輕拿輕放，以免用力過猛，在彎曲處斷裂； 若內套管需要取出時，應注意保存； 與其它儀器連接時，不

10、要用力過猛，以免破裂。V形側泡反應管 用于氣體與液體或氣體與固體進行反應的儀器； 可作液、固體加熱分解的反應器。 在直接加熱時，要先使其均勻受熱，再在固定部位加熱； 與其它儀器連接時，不要用力過猛，以免破裂。具支試管 用于制取少量氣體； 用作反應的容器； 作洗氣或干燥管； 當斜放時可同時在兩處裝載試劑分別進行實驗。 在直接加熱時，要防止驟冷驟熱，以免引起儀器破裂； 與其它儀器連接時，不要用力過猛，以免儀裂。小試管 盛少量試劑； 用作少量試劑的反應容器； 可用于收集少量氣體。 可直接加熱，防止驟冷驟熱； 加熱時應用儀器夾夾持； 與其它儀器連接時，不要用力過猛，以免破裂。表2-1：ML-1微型實驗

11、常用儀器介紹續上表：儀器名稱一般用途使用注意事項直形通氣管BBB 用于導氣； 作攪拌棒； 接上普通滴管膠頭即可組成一支滴管，用于吸取或滴加少量液體藥品； 球狀處為內接口，套上乳膠管可與微型氣體發生器或具支試管連接組裝成各種裝置。 作為滴管在取液體時不能倒置； 與其它儀器連接時，不要用力過猛，以免破裂。直角形通氣管 用于導氣。 球狀處為內接口，套上乳膠管可與具支試管連接組裝氣體干燥和洗氣裝置。與其它儀器連接時，不要用力過猛，尢其要注意彎曲處，以免折斷破裂。尖嘴管 作可燃氣體的燃燒管； 用于導氣。 球狀處為內接口，套上乳膠管可與其它儀器連接組裝與其它儀器連接時，不要用力過猛，以免破裂。小燒杯 用作

12、較大容量的反應容器，以使反應物均勻混合； 作配制溶液的容器； 盛水容器。 防止攪動時液體濺出，或沸騰時液體溢出； 防止玻璃受熱不均勻而破裂。酒精燈加熱用。 在第一次點燃時，先打開蓋子用手扇去其中聚集的酒精蒸氣后才點燃，以免發生事故； 停止加熱時必須要用燈帽蓋滅。多用滴管 可作為液體試劑或氣體的儲存容器、滴管、反應容器等； 把頸管拉細，作為毛細管和攪拌棒。 不能直接加熱；可在80以下水浴； 聚乙烯制品，耐一般無機酸堿的腐蝕，不能裝載有機試劑； 儲存液體和氣體時，可對管端加熱熔封。用時剪開用后封回； 作試劑瓶用途時須貼上小標簽。小藥匙 取固體藥品用； 作攪拌棒。取用一種藥品后，必須洗凈并用濾紙擦干

13、后才能取另一種藥品。續上表：儀器名稱一般用途使用注意事項主鐵夾 大夾用于夾操作臺支柱而起固定作用； 小夾用于夾儀器夾或卡儀板； 夾把柄孔可用于放置小試管或具支試管。 使用過程中不要同時用手抓著兩個把柄，以免夾子打開； 使用完畢應擦去夾子上的化學藥品和水。儀器夾 可夾持儀器進行加熱； 可夾持試管、微型氣體發生器、具支試管和V形側泡反應管等。 使用過程中不要同時用手抓著兩個把柄，以免夾子打開； 使用完畢應擦去夾子上沾污的化學藥品和水。卡儀板 可用于固定儀器； 與主鐵夾和微型操作臺配合使用可充當試管架。如果用于夾持儀器進行加熱時，應距離加熱點盡量遠，以免橡膠被燒壞。止氣(水)夾 夾著乳膠管，阻止氣體

14、或液體通過。防止大角度折反。操作臺 用于固定或放置反應容器； 操作臺底座上的兩個孔可用于放置多用滴管； 操作臺底座上有四個孔穴，用于點滴反應，適用一些不需要分離的沉淀反應，尤其是顯色反應。 儀器固定時，儀器和操作臺的重心應落在底座中部； 操作臺支柱可活動，使用完畢后可拆下放置； 孔穴不適宜接觸有機溶劑。水槽(儀器盒托盤) 裝載儀器配件； 裝較大量的水當作水槽使用。用后要擦干水。毛刷洗刷玻璃儀器。小心刷子頂端的鐵絲撞破玻璃儀器。注：A為玻璃儀器簡易標準外接口；B為玻璃儀器簡易標準內接口。三、儀器組裝與使用1. 微型儀器的連接 微型儀器的簡易標準接口分別由統一管徑的玻璃儀器外接口(A)和內接口（B

15、）組成（見表2-1儀器圖中的A、B）。其中內接口的管壁吹制成有一個稍比外接口內徑小且有一定錐度的球狀。儀器連接時，先在內接口外面（用水使之潤滑）套上一段（約1.52cm長）彈性乳膠管，然后再插入到需連接儀器的外接口緊貼密封。一些儀器連接的示意圖見下面的圖2-1、圖2-2、圖2-3。圖2-3 具支試管與V形側泡反應管的連接示意圖圖2-2 一種氣體發生裝置的組裝連接示意圖圖2-1 洗滌裝置的組裝連接示意圖2. 操作臺操作臺由底座、支柱、主鐵夾、儀器夾、卡儀板組成。操作臺配套齊全，操作方便、結構簡單、所占空間小。主鐵夾和儀器夾全部用彈簧夾代替螺母，裝拆方便、調節靈活。能滿足安裝各種微型化學實驗裝置的

16、需要。操作臺為雙支柱設計，兩柱用插孔式安裝固定，可以根據需要選用一根支柱或兩根支柱組成操作臺。能使比較復雜的實驗裝置組合在同一操作臺上進行實驗（見圖3-2、圖3-24、圖3-25等）。(1) 主鐵夾 其特征為有兩個互相垂直的大小夾子和圓圈把柄。其中大夾用來夾住操作臺支柱，可沿支柱任意旋轉360°，能上下滑動、調節高度與角度。其垂直的小夾用來夾住儀器夾或卡儀板等，它們可以在小夾上作360°旋轉。圓圈狀把柄可以放置小試管、具支試管等儀器（見圖3-1、圖3-2等）。(2) 儀器夾 夾柄為圓柱狀，將其夾在主鐵夾上，能繞柄柱旋轉360°，用于夾住裝置中較大的儀器（見圖3-1

17、、圖3-14等）。也可以手拿著圓柱狀的夾柄，夾持試管進行加熱。(3) 卡儀板 由橡膠制造而成，配有圓柱狀的金屬把柄，將其夾在主鐵夾的垂直小夾上，能繞柄柱旋轉360°。板中孔開有缺口，利用橡膠的彈性可將儀器放入或取出（見圖2-4、圖3-1等）。卡儀板和主鐵夾組成的試管架，能同時放置35支小試管（見圖2-4），有利于做對比實驗，有利于對小而輕的儀器進行穩定操作而避免翻倒。3. 微型氣體發生器由一個帶支管的U形管和一個底部有小孔的內套管組成。(1) 液體-固體反應制氣體 圖2-4 組裝成試管架內套管盛裝固體反應物（見圖3-4、圖3-22），在U形管內加液體反應物至浸沒固體，即可以發生反應產

18、生氣體。當要暫時停止制氣時，用止氣夾關閉與支管連接的乳膠管，使U形管的粗端內壓力增大，液體從內套管底部的小孔排出而脫離固體，反應終止。當打開止氣夾又可以繼續制取氣體。儀器具有啟普發生器的功能。如果把固體物質直接放在U形管內，也可進行液-固制氣反應（見圖3-42）。(2) 液體-液體反應制氣體 U形管內裝一種液體反應物，再在U形管細端口插入吸取另一種液體反應物滴管（滴管由直形通氣管配上滴管膠頭組成）。擠壓膠頭將滴管里的液體流下使兩種液體接觸，即發生化學反應產生氣體。如果制氣量少，也可以直接利用具支試管來作氣體發生器（見圖3-15）。(3) 固體-固體反應制氣體 把兩種固體反應物都放入U形管內，用

19、酒精燈加熱U形管底部，即可以反應產生氣體（見圖3-2）。4. 多用滴管以聚乙烯為原料吹塑成型，由圓筒形具有彈性的吸泡與細長的徑管構成。多用滴管具有許多功能，它可以盛液體、氣體作儲存容器（貼上標簽、蓋上自圖2-5 多用滴管制的蓋子或酒精燈火上熔封徑管，見圖2-5），可用于吸取液體也可以滴加液體作滴管，還可以作某些反應的反應容器。其徑管可作攪拌棒，若把其徑管拉長拉細，可作毛細管。一般的無機酸、堿、鹽溶液以及指示劑溶液可長期儲存在多用滴管中；而濃硝酸等強氧化劑，苯、甲苯、松節油、丙酮、石油醚等有機溶劑會與聚乙烯發生不同程度反應或溶解作用，不宜長期儲于多用滴管中。第三節 初、高中化學新課程典型教學微型

20、實驗研究（一）初中化學新課程典型教學微型實驗研究實驗1 氧氣的制備及性質一、實驗目的1. 學習利用微型化學儀器制取氧氣的方法；2. 掌握氧氣制備及化學性質的一體化實驗方法；3. 認識催化劑在化學反應里的催化作用。二、實驗原理實驗室里常常采用二氧化錳為催化劑加熱氯酸鉀來制備氧氣。氯酸鉀加熱到360左右開始熔化，約在530時，同時發生下列兩個反應：472 4 KClO3 KCl + 3 KClO45343 KClO4 3 KCl + 6 O2 5342 KClO3 2 KCl + 3 O2 ）當加入二氧化錳，反應主要按下式進行，且分解的溫度較低；3 MnO2 Mn3O4 + 2 O2 - 172.

21、2 kJ單獨的二氧化錳加熱到535，也可生成氧氣：MnO22402 KClO3 2 KCl + 3 O2 實驗室中用酒精燈加熱，不易達到500以上的高溫，故二氧化錳不會分解放出氧氣，只對氯酸鉀的分解起催化作用。氧氣是一種很活潑的非金屬元素，除惰性氣體、鹵素以及某些不活潑的金屬（如金、鉑等）外，氧能和其余元素直接化合生成氧化物或過氧化物。如：C + O2 CO2S + O2 SO24P + 5O2 2P2O53Fe + 2O2 Fe3O4上述反應均可稱為氧化反應，對于反應劇烈，同時放出熱和光者，又可稱為燃燒。因此，氧常被稱為氧化劑或助燃劑。三、實驗用品1. 儀器和材料：U形管、V形側泡反應管、側

22、泡具支試管、微型酒精燈、橡膠塞、乳膠管、微型實驗操作臺、塑料小藥勺。2. 藥品：氯酸鉀（A.R）、二氧化錳（A.R）（在蒸發皿內進行焙燒處理）、木炭、硫粉、紅磷、細鐵絲、10 % NaOH溶液。四、實驗內容及操作1. 氧氣的制備及性質（）圖3-1 氧氣的制備與性質一體化實驗裝置()(1) 把約1.5 g KClO3（在表面皿上，用角匙輕輕壓碎）和0.5 g MnO2混合均勻，放入側泡具支試管里。用塑料小藥勺分別取一顆綠豆大小體積的木炭、硫粉和半顆米粒大小體積的紅磷分別放于V形側泡反應管的側泡處。再在另一支側泡具支試管中加入約1 mL澄清石灰水，按圖3-1連接好裝置。(2) 在試管的底下部徐徐加

23、熱，使均勻受熱，然后對反應混合物的前部加熱制氧氣（待產氣速率明顯變慢時，再將火焰逐漸移向管底）。用帶火星木條放在側泡具支試管的支管口檢驗。當確認有氧氣生成時，點燃捆在細鐵絲上的火柴梗，吹滅明火后立即移至支管口處，并在管口下方墊一張白紙，觀察細鐵絲的燃燒現象和白紙中是否留有黑色的微粒（Fe3O4）。然后用酒精燈依次加熱V形側泡反應管中的木炭、硫粉和紅磷，觀察發生的現象。圖3-2 氧氣的制備與性質一體化實驗裝置()2. 氧氣的制備及性質（）(1) 把約3 g KClO3（在表面皿，用角匙輕輕壓碎）和1 g MnO2錳混合均勻，放入U形管中。用塑料小藥勺分別取一顆綠豆大小體積的木炭、硫粉和半顆米粒大

24、小體積的紅磷分別放于V形側泡反應管的側泡處，如圖3-2連接好裝置。(2) 先在U形管下方來回移動加熱，使之均勻受熱，然后對著反應物的部位加熱制氧氣。用帶火星木條放在管口檢驗。當確認有氧氣生成時，點燃捆在細鐵絲上的火柴梗，吹滅明火后立即移至管口處，并在管口下方墊一張白紙，觀察細鐵絲的燃燒現象和白紙中是否留有黑色的微粒（Fe3O4）。然后用酒精燈依次加熱V形側泡反應管中的木炭、硫粉和紅磷，觀察發生的現象。3. 二氧化錳的催化作用圖3-3 二氧化錳的催化作用(1) 在側泡具支試管底部放入約0.5 g KClO3固體粉末，在試管的側泡處放入約0.1g MnO2固體，如圖3-3裝置。(2) 用酒精燈加熱

25、試管底部的 KClO3，在KClO3沒有熔化前，用帶火星木條移到具支管口，觀察木條是否復燃。再繼續加熱至KClO3熔化（約45 min）再用帶火星木條移到具支管口，觀察木條是否能復燃，這說明了什么？(3) 把酒精燈移至側泡處加熱MnO2，加熱35 min，同樣用帶火星木條移到具支管口，觀察木條能否復燃。(4) 稍冷，將側泡具支試管垂直，讓MnO2落入試管底部與KClO3混合。然后稍許加熱，用帶火星木條移到具支管口，觀察木條是否復燃。五、討論與研究1. 實驗評價：氧氣的制備及性質（）的實驗設計巧妙、合理。側泡具支試管里的石灰水即可以看到實驗中生成氧氣的多少與快慢，增加直觀性，又可以檢驗木炭在氧氣

26、中燃燒的產物，再就是作為堿可以消除大部分由硫粉和紅磷分別在氧氣中燃燒而生成的有毒氣體，起到了一舉三得的效果。本實驗將氧氣的制備及性質設計為一體化實驗，并將幾個不同的化學反應組合在一起，提高實驗的綜合性，現象對比鮮明。還可以避免實驗中的重復，減少實驗儀器和藥品，減少了污染，同時也縮短了實驗時間（約15 min完成），符合綠色化學的思想。2. KClO3是一種強氧化劑，易燃易爆的物質，特別是當混進還原性的物質時，它對摩擦、沖擊、加熱更容易引起爆炸，故在使用時應特別小心！粗顆粒晶體的KClO3，要將它粉碎成細顆粒時，可輕輕地壓碎，不可研磨，更不能將其與MnO2混合研磨，以防發生爆炸。應當把KClO3

27、和MnO2分別處理成細末后再混合均勻。3. 選好MnO2是實驗成功的重要條件，市售的MnO2常混有可燃性的有機雜質，如樹根、草屑、炭末等。因此，在使用前，必須把它放在坩堝內灼燒至無火星、無白煙為止，以除去其中含有的水分、草屑、炭等易燃性物質。4. 細鐵絲可選用石棉網上的鐵絲，事先用砂紙擦亮。用2根細鐵絲擰在一起，一端系牢一根長約2 cm的火柴梗。5. 紅磷與氧氣反應非常劇烈，因此紅磷不要過多，免致燃燒太劇烈造成V形側泡反應管破裂。6. 為了確保實驗成功，建議在做氧氣分別與木炭、硫粉和紅磷的實驗時，可以使用兩盞微型酒精燈（錯開實驗時間，互借鄰位同學的酒精燈），一盞酒精燈加熱試管底部的KClO3來

28、制備氧氣，同時用另一盞酒精燈分別用來加熱木炭、硫粉和紅磷進行一體化實驗。六、問題與思考1. 在實驗中有沒有找到證據證明木炭與氧氣反應生成的氣體是二氧化碳？為了防止硫粉、紅磷與氧氣反應產生的氣體污染空氣該實驗采取了什么措施？你想想有沒有更好的方法？2. 用KClO3制備氧氣時，容易發生哪些事故或異常現象？如何防止這些事故及異常現象的發生？3. 與常規實驗相比，微型實驗有何特點和優點？4. 如何設計一個比圖3-1和圖3-2更簡單的微型一體化裝置做氧氣與木炭或硫粉、紅磷的反應？實驗2 氫氣的制備及性質一、實驗目的1. 學會使用具有啟普原理的微型實驗儀器制取氫氣的方法；2. 掌握氫氣的性質；3. 了解

29、電解的簡單操作；4. 認識氫氣與空氣混合達到一定體積比后具有爆炸性。二、實驗原理制取氫氣的方法有很多種，常見的有電解水制取氫氣，利用活潑金屬和酸反應等方法。實驗室制備氫氣的方法通常是利用鋅和酸反應，鋅是一種較活潑的金屬，和稀硫酸（或稀鹽酸）反應產生氫氣和相應的鹽。Zn + 2HCl ZnCl2 + H2Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2電解水的反應原理是，在電流的作用下，使水發生分解，并在兩個電極上分別放出氫氣和氧氣。通電2H2O 2H2 + O2水是一種極弱的電解質，因離子濃度甚小，所以導電能力極差。若向純水中增加少量強電解質如硫酸或氫氧化鈉等，便可大大增加其導電能力。氫氣難溶于水且

30、密度比空氣小，可用排水法收集，也可用瓶口向下的排空氣集氣法收集。氫氣具有可燃性，純的氫氣能平穩燃燒，如果氫氣不純，在混和氣里氧氣分子與氫氣分子充分接觸，點燃后反應十分迅速，發生爆炸；氫氣具有還原性。能奪取一些金屬氧化物中的氧使金屬還原成單質。H2 + CuO Cu + H2O三、實驗用品1. 儀器和材料：微型氣體發生器、側泡具支試管、直形通氣管、尖嘴管、止氣夾、微型實驗操作臺、微型酒精燈、小試管、小燒杯、小紙杯（約50 mL）、礦泉水瓶蓋、多用滴管、69V電池、大頭針。2. 藥品：粗鋅粒、1:1稀鹽酸（或1:4稀硫酸）、10 % 氫氧化鈉溶液、水、肥皂水（或洗潔精液）、氧化銅、肥皂液。四、實驗

31、內容及操作1氫氣的燃燒及吹肥皂泡(1) 按圖3-4安裝好儀器，在微型氣體發生器的內套管中加入幾粒鋅，塞上膠塞和在微型氣體發生器的另一端加入1:1稀HCl溶液至剛浸沒鋅粒，鋅即與HCl發生反應，夾緊止氣夾，暫停制氣。圖3-4氫氣的制備與性質實驗圖3-5 氫氣還原氧化銅圖3-6氫氣與空氣混合點燃發生爆炸(2) 在氣體發生器的乳膠管口接上尖嘴管，打開止氣夾，取一小試管用排水法收集H2驗純。然后在尖嘴管口上點燃純凈氫氣，觀察火焰的顏色。再于火焰上方罩一個干而冷的小燒杯，觀察燒杯內壁上有霧珠出現。(3) 拔掉尖嘴管，在膠管口蘸上肥皂水，把膠管口向上吹肥皂泡。待吹肥泡脹到足夠大時，迅速平移振動（或用手輕輕

32、扇動）使泡泡脫離管口，觀察肥皂泡運動的方向。吹肥皂泡實驗結束后，用止氣夾夾住膠管，觀察氣體發生器內的變化情況。2. 氫氣還原氧化銅取少量CuO粉末平鋪在一支干燥的側泡具支試管底部，如圖3-5裝置。 打開止氣夾，使反應繼續產生H2。通入H2，估計試管中的空氣排盡后，用酒精燈加熱側泡具支試管底部CuO處，觀察現象。反應結束后，先移去酒精燈，繼續通H2至試管冷卻后再停止通入H2。3. 氫氣與空氣混合點燃發生爆炸取一個約10 mL大小的小紙杯，在其底部鉆有一個直徑約為1 mm的小孔，再用熔化的石蠟把小孔堵住。如圖3-6所示，用排氣法在此小紙杯收集滿一杯的氫氣，然后把小紙杯壁的下端壓在火柴梗上。用小鐵釘

33、刺穿用石蠟堵住小孔，并立刻點燃氫氣，注意觀察發生的現象。4. 水的電解和氫氣的爆鳴圖3-7 氫氣的爆鳴取一多用滴管，預先吸入約2/3管的10 %氫氧化鈉溶液，再在多用滴管的兩側分別各插入一根大頭針作電極，兩根大頭針要與氫氧化鈉溶液接觸，但互相不能接觸，如圖3-7裝置。把69V電池的正負極分別接在大頭針上，觀察現象。將多用滴管的徑管口插進礦泉水瓶蓋里肥皂水的表面，當有較多肥皂泡鼓起時，用點燃著火柴接觸肥皂泡，觀察爆鳴的情況。 五、討論與研究1. 實驗評價：該微型儀器的微型氣體發生器設計合理，用藥量特別少，使用34 mL的酸液就可以具有啟普原理的氣體發生器功能，容易做到學生實驗人手一個啟普發生器，

34、掌握實驗原理和熟練操作的方法。在氫氣的性質實驗中可以隨意開始與停止，實驗簡便快速。2. 建議使用工業鋅做實驗。純鋅遇稀硫酸立即發生反應，所產生的氫氣以氣泡的形式附著在鋅的表面上而阻礙與酸接觸，使反應減慢。由于產生氫氣量少而使氫氣的燃燒實驗不易成功。如往稀硫酸溶液中滴加數滴硫酸銅溶液，則可使反應加速，因為此時Cu2+與Zn反應而析出微量的Cu，Cu與Zn形成了微電池，Zn與H+離子反應生成的氫氣就不會再附在鋅的表面上，（銅片與鋅接觸時亦會使鋅與稀硫酸的反應加速）。3. 肥皂液可用1g中性優質肥皂或洗衣粉溶于3040 mL蒸餾水中，不容留有固體微粒，再加入2mL甘油以增大肥皂液的粘度。肥皂液的濃度

35、要適宜。以洗發精加水適量代替肥皂液效果更佳。4. 試管內固體由黑色變紅色再變為紫紅色，這是因為還原過程可能分兩步進行：2CuO + H2 Cu2O + H2OCu2O + H2 2Cu + H2O氧化亞銅是紅色的，銅是紫紅色的。為防止生成的銅在高溫時被重新氧化，應讓銅在氫氣環境中冷卻，再停止通入氫氣。用氫氣還原氧化銅，實驗結果往往是黑色粉末逐漸變成紅色的疏松的塊狀物質，而不變成紅色。一方面原因是銅的狀態是粉末狀，細小顆粒因吸光較多而觀察不到銅單質的光亮顏色。另一方面原因可能是紅色疏松的塊狀物是銅與氧化亞銅的混合物，該混合物若呈磚紅色，以氧化亞銅為主，若呈紫紅色，則以銅占多數。4. 實驗后試管內

36、壁上的銅鏡可用硝酸或氯化鐵溶液煮沸除去。六、問題與思考1. 試想象一下，在氫氣吹肥皂泡實驗中，當一串串肥皂泡脫離管口飄起來的時候，用火柴的火焰近這些泡泡將會是一種怎樣的情境？2. 要吹出大氣泡，所用吹管的出氣口稍小還是稍大些好？哪些材料做吹管較好？3. 氫氣與空氣混合點燃發生爆炸實驗中，在小紙杯底點火時，有時一點就爆，有時要燃燒片刻才爆，有時點火又不爆是何原因？4. 固體氫氧化鈉也鋅粉混合物受熱時可產生氫氣：Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H請設計一個微型裝置可用做氫氣還原氧化銅的實驗，使氫氣的制備與氧化銅的還原合二為一？實驗3 空氣中氧氣含量的測定一、實驗目的1. 認識氧氣是空氣的

37、主要成分，學習用簡易的器材來測定空氣中氧氣的含量；2. 培養用辯證唯物主義觀點分析解決簡單化學問題的能力。二、實驗原理空氣是成分比較固定的混合物，空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣占78 %、氧氣占21 %、稀有氣體占0.94 %、二氧化碳占0.03 %、其它氣體和雜質占0.03 %。利用某物質易跟氧發生反應，將空氣中的一種成分氧氣全部耗盡來測定其組成。蠟燭在空氣中燃燒，生成CO2和水蒸氣，由于CO2可溶解于水，生成的水蒸氣也凝結成水。所以該反應中氧氣的消耗量即為容器內氣體體積的減少量。燃燒前容器內外的氣壓相等，燃燒過程中，隨氧氣的逐漸消耗，容器內的氣壓漸減，容器外的氣壓大于容器內的氣壓，這個

38、氣壓差使容器內的水面逐漸上升，至填補完氧氣的消耗量所占的體積后，容器內外的氣壓恢復相等，水面的上升停止。根據容器內水面上升的高度，可測出空氣中氧氣的含量（約占空氣體積的五分之一）。三、實驗用品1. 儀器和材料：礦泉水瓶、儀器盒托盤（作水槽用）2. 藥品：小蠟燭、水、紅墨水。四、實驗內容及操作用儀器盒托盤作水槽，盛裝一定體積的水（加入幾滴紅墨水把液體染成紅色以便于觀察）。圖3-8 測定空氣中氧氣含量取一支礦泉水瓶，切去瓶頸細口部分，把礦泉水瓶倒扣在水槽中，在礦泉水瓶與水面接界處劃上一橫線，然后在礦泉水瓶在露在水面上的部分容積劃分為5等份。用一支短的小蠟燭固定在水槽上，點燃蠟燭，待燃燒穩定以后，把

39、礦泉水瓶輕輕地倒扣在水槽中，如圖3-8所示，觀察發生的現象。燃燒停止，待礦泉水瓶內溫度下降后，觀察礦泉水瓶內水面上升的高度。五、討論與研究1. 實驗評價：實驗完全可以使用在日常生活中簡易的器材來替代頂部有孔的鐘罩來完成測定空氣中氧氣的含量的化學實驗。實驗簡便并可多次重復，容易被學生接受，使實驗生活化、簡單化和微型化，以適應21世紀綠色化學的發展要求。從生活中尋找實驗課程資源，該實驗雖然有些粗略，但它不限于老師在課堂上做演示實驗，而可以開展學生在課堂上人人動手實驗，如果使用平底大碟子代替水槽，也可以在家庭開展實驗，讓學生有更多的機會主動地體驗探究過程，在知識的形成、聯系、應用過程中養成科學的態度

40、，獲得科學的方法，體驗實驗帶來的樂趣。2. 實驗用的礦泉水瓶切去瓶頸細口部分后，最好能盡量保留長一些，以防止實驗時蠟燭會燒穿礦泉水瓶底或把礦泉水瓶燒變形。3. 小蠟燭盡量短些（約12 cm長），這樣即可以避免蠟燭把礦泉水瓶底燒壞，又可以保證礦泉水瓶里的空氣能充分提供給燃燒，使得到的實驗結果更準確。4. 如果該實驗發現測定的空氣中氧氣含量小于21 %，可能的原因是：(1) 裝置氣密性不好，有漏氣；(2) 蠟燭燃燒不完全，使瓶內氧氣有剩余；(3) 未冷卻至室溫就測體積，實測進入瓶內的水體積比應進入的水體積小。六、問題與思考1. 磷的化學性質很活潑，在空氣中很容易與氧氣反應，也可以通過這一反應實驗，

41、測定空氣中氧氣的含量。4P + 5O2 2P2O5 + 3093.2kJ點燃由于生成物P2O5是白色固體，極易溶解于水，所以該反應中氧氣的消耗量即為容器內氣體體積的減少量。2. 蠟燭燃燒的產物是二氧化碳和水，試論述為什么用蠟燭來做空氣中的氧氣含量的測定實驗也能得到與紅磷實驗一樣，空氣中的氧氣含量約為五分之一的結果？3. 如果要討論用蠟燭燃燒來測定空氣中的氧氣的含量，你認為其誤差主要是由哪些原因造成的？實驗4 二氧化碳的制備及性質一、實驗目的1. 學習使用微型化學實驗儀器制取二氧化碳；2. 掌握二氧化碳的性質。二、實驗原理大理石、石灰石的主要成分是碳酸鈣，碳酸鹽與鹽酸反應可產生不穩定的碳酸，碳酸

42、立即分解成CO2和水。CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2CO2能溶于水且密度比空氣大（是空氣的密度的1.53倍），故可用瓶口向上的排空氣集氣法收集。CO2溶解在冷水里，大部分以水合分子（CO2·H2O）的形式存在，只有小部分生成碳酸（H2CO3）。20時1升水中能溶解0.9升CO2。碳酸不穩定，受熱時分解成CO2和水：H2CO3 CO2 + H2O如果需要碳酸時，只要在使用前把CO2通入水中即可。碳酸是一個二元弱酸，在水溶液中分步電離： H2CO3 HCO3- + H+ K1= 4.2×10-7HCO3- CO32- + H+ K2= 4.8

43、15;10-11因此，CO2的水溶液呈弱酸性。CO2能跟堿反應生成鹽，如跟氫氧化鈣反應則生成白色的碳酸鈣沉淀：CO2 + Ca(OH)2 CaCO3+ H2O利用這一反應，可檢驗CO2。三、實驗用品1. 儀器和材料：微型氣體發生器、側泡具支試管、小試管、直角形通氣管、多用滴管、3 mL及30mL燒杯、微型酒精燈、止氣夾、微型操作臺。2. 藥品：石灰石、稀鹽酸（1:1）、紫色石蕊試液、澄清石灰水、藍色石蕊試紙。四、實驗內容及操作1. 二氧化碳的制備在微型氣體發生器的內套管中加入幾小顆石灰石（碳酸鈣），塞上膠塞和在微型氣體發生器的另一端加入稀鹽酸，如圖3-9裝置。鹽酸與石灰石接觸而發生反應生成CO

44、2，夾緊止氣夾，即可暫停制氣。2. 二氧化碳與澄清石灰反應及水溶性圖3-9 二氧化碳制備微型實驗裝置(1) 將圖3-9裝置的導氣管伸入裝有約0.5 mL澄清石灰水的小試管中，通入CO2，觀察澄清石灰水的變化情況，完畢關閉止氣夾。 (2) 取一支多用滴管，先吸取約1/3管的水，將徑管朝上用手緩緩捏擠出吸泡中空氣（注意不要把水擠出）。然后按圖3-11所示，從微型氣體發生器中慢慢吸取CO2氣體。待吸泡充滿氣體后，拔出來并迅速將滴管的徑管折彎不讓氣體跑出。充分搖蕩多用滴管，注意觀察其吸泡發生的現象。觀察完畢，將滴管內的溶液滴1滴到藍色石蕊試紙上，觀察試紙的顏色變化。圖3-10 澄清石灰水通入二氧化碳圖

45、3-11 多用滴管吸入二氧化碳3. 二氧化碳是比空氣重的氣體分別在3 mL燒杯和30 mL燒杯（或透明塑料水杯）的內壁貼上濕潤的藍色石蕊試紙（由杯底貼至高出杯口約2cm左右），如圖3-12裝置。把導氣管插入3 mL的燒杯接近底部，持續通入CO2。跟隨試紙變色的進度，用帶火星的木條分別插到試紙變色所處的空間和試紙未變色所處的空間，進行觀察比較。4. 二氧化碳與水作用及碳酸的穩定性圖3-13裝置中，具支試管中加入水和紫色石蕊試液各約0.5 mL。實驗時先通入CO2氣體使試管內液體變紅色為止（使CO2溶于水中至飽和），然后將直角形通氣管連接在具支試管的支管上，塞上膠塞，再將直角形通氣管插入到裝有水和

46、紫色石蕊試液各約0.25 mL的小試管中，用酒精燈小心加熱側泡具支試管中的液體，觀察具支試管和小試管內液體的顏色變化情況。圖3-12 證明二氧化碳密度大小實驗圖3-13 二氧化碳與水作用及碳酸的穩定性五、討論與研究1. 實驗評價：CO2的制備設計為在具有啟普原理的氣體發生器的微型儀器中進行，用藥量特別少，可以隨時停止，方便CO2的各性質實驗的開展。CO2的水溶性、證明CO2密度大小和CO2與水作用及碳酸的穩定性等實驗設計巧妙、新穎、可操作性強、現象明顯。2. 用石灰石（或大理石）制取CO2時，一般用鹽酸而不用硫酸。如果用稀硫酸與大理石反應，則反應生成的硫酸鈣微溶物復蓋在大理石的表面，會阻礙反應

47、的繼續進行；如果直接用碳酸鈉與稀鹽酸反應，則反應太快，難以控制。3. 鹽酸的濃度過高時，制得的CO2會混有氯化氫氣體，且反應速度過快；鹽酸濃度過低時，生成氣體的速度很緩慢。一般應采用1:1（或6 mol /L）鹽酸。4. 石灰石顆粒的大小與生成氣體的速度有關，顆粒越小，表面積越大，反應越快。顆粒較大時，生成氣體速度緩慢。5. 所用的石灰水最好是新鮮的，且濃度要大，否則很容易被過量通入的CO2使白色沉淀會慢慢溶解：CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 因為生成的碳酸氫鈣是可以溶解于水的。6. 在做CO2的水溶性實驗中，要先關閉止氣夾，讓微型氣體發生器的粗管端充滿CO2，再把多用

48、滴管的徑管插入到氣體發生器內，吸取CO2氣體時，要用膠塞堵上管口以防氣體從該處逸出。當吸取CO2時要將捏著吸泡的手緩緩地放開，以吸收盡量多的氣體。7. 在CO2與水作用及碳酸的穩定性實驗中，通入CO2使具支試管內液體變紅色后，應繼續通CO2一段時間，使CO2溶于水中至飽和。當加熱具支試管時，要細心操作，緩緩加熱，防止液體沖出具支試管，而導致實驗失敗。六、問題與思考1. 圖3-12所示的CO2氣體收集方法是哪種類型的氣體收集方法？試述其通氣管為什么要插至近小燒杯底？該實驗現象如何說明了CO2是比空氣重的氣體。2. 不用鹽酸和石灰石，試試在家中能否找其它物質代替鹽酸和石灰石來制備CO2氣體？實驗5

49、 碳跟氧化銅的反應一、實驗目的1. 通過炭粉、木炭還原氧化銅的反應來認識碳在高溫下具有還原性；2. 學習和體會利用微型儀器很容易就可以完成在常規儀器中比較難完成的實驗。二、實驗原理常溫下碳對多數試劑幾乎不發生化學反應。碳的活性隨著溫度的升高而迅速增大。高溫下，碳是優良的還原劑，碳被氧化時，生成CO或CO2，溫度在1000以上時，碳幾乎全部被氧化成CO，而在實驗室的加熱條件下，生成的氣體主要是CO2。2CuO + C 2Cu + CO2三、實驗用品1. 儀器和材料：側泡具支試管、小試管、直角形通氣管、微型酒精燈、乳膠管、止氣夾、微型實驗操作臺。2. 藥品：木炭、氧化銅、澄清石灰水四、實驗內容及操

50、作圖3-14炭還原氧化銅實驗裝置(1) 將研細的木炭粉和氧化銅按體積比約為1:4的比例混合，再充分研磨均勻，取混合物0.3 g（約一粒花生米大小體積）放入側泡具支試管內，斜鋪于試管底部，并使試管口斜向下。用一小試管盛裝約0.3 mL的澄清石灰水，按圖3-14所示裝置。(2) 用酒精燈先預熱試管，然后集中在固體部位加熱，觀察現象。(3) 加熱至試管內固體混合物的顏色不再改變時（加熱約45 min），用止氣夾夾住膠管，將導管從石灰水中移出，然后熄滅酒精燈。待試管冷卻后把試管里的粉末倒出在白紙上觀察。五、討論與研究1. 實驗評價：該微型實驗由于使用了內徑比較小的側泡具支試管，使得反應試劑在管內堆積的

51、比較緊密，在加熱時熱的傳遞較好，因此采用微型的酒精燈，就可以完成在常規實驗中常常要用到酒精噴燈才能完成的實驗。使實驗變得更簡單，試劑用量少，反應時間短，且實驗現象明顯。2. 該實驗為固相反應，固體分子間的接觸面較小、擴散力較弱，因此兩種固體破碎得越細越干燥、混合得越均勻、反應速度就越大。所以木炭和氧化銅粉末應盡量磨細，兩者混合時要充分研磨均勻。將藥品裝入試管中應適當壓實，使火焰能完全加熱反應物。3. 木炭有較強的吸附性，能吸收水分和空氣，因此實驗中所用的木炭必須要烘干，最好是即干即用。4. 由于反應后，還原產物仍保持較高的溫度，且試管內與外界的壓強差較大，若將通氣管移出小試管的石灰水，則空氣會

52、進入到試管，從而使還原產物重新氧化造成實驗現象不明顯。因此反應完畢，先用止氣夾夾住乳膠管，這樣既能防止在冷卻的過程中發生倒吸的現象，又能防止空氣進入試管使還原產物重新氧化，有利于觀察實驗現象。5. 該實驗也可用活性碳代替木炭進行實驗，同樣可得到預期效果。6. 此實驗木炭與氧化銅的最佳質量比為1:41:5，如果木炭量過多，則炭粉會遮蓋還原出來的單質銅；若氧化銅量過多，則剩余的氧化銅與還原出來的金屬銅繼續反應，生成磚紅色氧化亞銅而不能生成紅色的金屬銅粉。 六、問題與思考1. 實驗停止加熱時，在移去酒精燈之前，先用止氣夾夾住橡膠管的目的是什么？如果不這樣做將對實驗效果有什么影響？2. 探討對圖3-1

53、4所示的裝置進行氣密性檢驗的各種簡易方法。實驗6 一氧化碳的制備及性質一、實驗目的1. 了解制備一氧化碳的原理和方法；2. 認識一氧化碳的可燃性、還原性及毒性；3. 探索環保微型實驗裝置的設計方法和操作技能。 二、實驗原理實驗室制取一氧化碳通常用甲酸脫水的方法，將甲酸與濃硫酸的混合物加熱至8090，甲酸脫水生成一氧化碳：HCOOH CO+ H2O濃H2SO48090一氧化碳能被氧化成二氧化碳，是一種良好的還原劑。在高溫下，一氧化碳能從許多金屬氧化物中奪取氧，使金屬還原。CuO + CO Cu + CO2Fe2O3 + 3CO 2Fe + CO2高溫三、實驗用品1. 儀器和材料：側泡具支試管、V

54、形側泡反應管、尖嘴管、小燒杯、微型酒精燈、微型操作臺。2. 藥品：濃硫酸、甲酸、氧化鐵、氧化銅、澄清石灰水、小磁鐵。四、實驗內容及操作圖3-15 一氧化碳的制取與性質實驗裝置()1. 一氧化碳的制備及性質（）(1) 在側泡具支試管中加約0.6 mL濃硫酸，在滴管中吸入約0.3 mL甲酸。在V形側泡反應管的側泡處分別裝入氧化鐵和氧化銅粉末各0.04 g（約花生米大小體積）。在V形處滴加約12滴澄清石灰水。裝置如圖3-15所示。(2) 將濃硫酸滴下，并微熱側泡具支試管底部，促使一氧化碳生成。用火將尖嘴管口出來的CO點燃，觀察火焰顏色。接著用經澄清石灰水潤濕的小燒杯罩在火焰上，觀察現象。(3) 對裝有氧化銅的側泡處加熱，觀察氧化銅和澄清石灰水的現象變化。圖3-