医用注射器在化学实验中的应用

1、医用注射器在化学实验中的应用陕西省 扶风县 法门高中 吕平安 关键词：创设情境，启迪思维，革新实验，绿色化学，培养创新。 内容摘要：当前，严峻的环境问题以及“绿色化学”理念的大力提倡，将促使化学实验教学进行重大革新，化学实验将朝着微型化、简单化、绿色化的方向发展，最大限度地减少化学实验过程中对人员的伤害以及对环境的污染，力求实现“零排放”和“零污染”。医用注射器具有气密性好、体积小、易操作、可调节、透明度高、易观察，且使用简便灵活等特点。这些特点是传统实验仪器无法替代的；同时它具备量取、转移、兼作反应容器等功能，能够在“绿色化学”实验中发挥重要作用。本文以医用注射器作为绿色化学实验的工具和平台

2、，并将其巧妙地应用到高中化学实验中的毒性气体制备、易氧化物质的制取以及气体动态平衡等实验中，取得了良好的实验效果，预期将使高中化学实验教学发生重大改革。一 氢气燃烧实验的改进。传统H2燃烧试验是在玻璃尖嘴处点燃，学生能看到H2在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，但细心的同学会发现下部火焰呈黄色。老师解释：玻璃中含有钠元素，而钠元素在燃烧时会发出黄色火焰，学生将信将疑。如何除去黄色火焰,可借用医用注射器，操作过程：1. 检查注射器气密性。安紧针头，将注射器活塞推到底部。并将钟头扎在一胶塞上，将注射器活塞向外拉，然后放开，看活塞能否恢复原位，若能则气密性良好；否则表明漏气。2.取下注射器活塞，加入适量Z

3、n粒，吸入稀硫酸，将针头竖直扎在胶塞上，片刻后，去掉胶塞，钟头朝上，点燃。观察H2燃烧火焰。特点。操作简单，现象明显，节约原料，符合绿色化学理念。二NO制取的实验改进。传统NO制取是在通风厨中进行，若在教室，则要打开门窗。 NO已被空气中的O2氧化成红棕色NO2，学生不易观察到无色NO气体，同时NO、NO2均有毒，会对大气造成污染。那么如何消除污染，又能观察到NO颜色，并探究NO被空气中O2氧化成红棕色NO2 ，同时NO2又会转化为无色的N2O4，即 2NO2NO2 2NO2 (红棕) N2O4（无色）。实验操作。1. 检验气密性。方法同上。2. 将光亮的一束铜丝握成螺旋状约1g。3. 吸入煮

4、沸过的蒸馏水，使其浸没铜丝，再将溶液排出。4. 吸入适量稀硝酸。5. 将注射器的针头竖直扎在胶塞上。观察现象：铜丝上有气泡产生，溶液逐渐变蓝。收集到约10ml无色气体后，去掉胶塞，小心排出液体,又迅速将针头竖直扎在胶塞上，观察NO颜色。6. 取下胶塞，将注射器活塞向外轻拉约5ml。又将注射器针头竖直扎在胶塞上。观察气体颜色。用手触摸注射器外壁。7.待颜色不再变化后，将注射器活塞向里推。当不能推动时（不要过用力）停止。让学生观察并用手触摸注射器外壁。原理分析（用方程式表示）3Cu+ 8HNO3 = 3 Cu(NO3) + 2NO +4 H2O , 2NO + O2 = 2NO2 ,2NO2 (g

5、) N2O4(g) ; H = - 57 kj· mol-18.将尾气缓缓通入NaOH溶液中。三.NO2气体的制取实验传统NO2制取是在通风厨中进行，若在教室，则要打开门窗。原因是NO2有毒，能刺激呼吸器官，可以导致呼吸道及肺部病变，出现气管炎、肺气肿等症，浓度大时会引起中毒死亡。NO2 、NO在空气理会形成黄色或褐色烟雾，有很大的毒性。除了危害人体外，还能毁坏树叶，阻碍植物生长发育，腐蚀金属，损坏橡胶等。操作方法：（1） 取一个30ml的医用注射器，检验气密性。（2） 将一束光亮铜丝约0.05g，握成螺旋状放在注射器中。（3） 吸入煮沸过的蒸馏水，使其浸没铜丝，再将水排出。(4)

6、吸入浓硝酸10ml(5) 将注射器针头竖直扎在胶塞上。观察现象：有红棕色气体产生，溶液逐渐变蓝。待铜丝全部溶解后，去掉胶塞，小心排出液体，迅速的将针头竖直的扎在胶塞上，再观察NO2的颜色。（6）将注射器活塞向里推。当不能在推动时（不要过用力）停止。观察气体颜色。并让学生用手触摸注射器外壁。 原理分析： Cu + 4 HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2 NO2+ 2H2O 2NO2 (g) N2O4(g) ; H = - 57 kj· mol-1 (红棕色) （无色）（7）尾气处理（用方程式表示） 2NO2 +2NaOH = NaNO3 + NaNO + H2O 四Fe(OH

7、)2的制取实验的改进。传统的Fe(OH)2 制取是用长胶头滴管吸入NaOH 溶液，将滴管插入滴入盛有少量FeSO4溶液中，挤压胶头滴管。有白色絮状沉淀产生。通过多次试验，很难看到白色絮状沉淀。原因是：Fe(OH)2已被溶在水中O2氧化成 红褐色的Fe(OH)3沉淀。如何改进既能节约药品又能便于观察到Fe(OH) 白色絮状沉淀。利用医用注射器。操作过程。1. 检验注射器的气密性。2. 用注射器吸取刚制取的FeSO4溶液约2ml，立即用该注射器吸入刚煮沸过NaOH溶液3ml，将注射器的针头竖直扎在胶塞上。可看到有白色絮状沉淀产生，且能保持较长时间。3拔出注射器针头，将注射器活塞向外拉。观察现象。白

8、色絮状沉淀迅速转化为灰绿色，墨绿色，最后转化为红褐色。原理：Fe2+ + 2OH =Fe(OH)2 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2 O = 4 Fe(OH)3操作简单，现象明显，节约原料，Fe(OH)2白色能保持较长时间。五氯气制取的实验改进。传统实验室里Cl2 制法是在圆底烧瓶里，用MnO2 和浓盐酸混合加热。MnO2+4 HCl（浓） MnCl2 + Cl2 + 2 H2 O. 操作复杂，浪费原料。可用 注射器。操作过程。1. 检验气密性。2. 给30ml注射器里加入2g KMnO4 晶体，吸入15 ml浓盐酸。3. 迅速将针头扎在胶塞上。原理：2KMnO4 + 16HCl (浓

9、) = 2KCl + 2MnCl 2+ 5Cl24.性质探究：当收集到约20mlCl2后，取掉加塞，小心排出液体。5.将制得的Cl2依次通入装有干燥剂的有色布条，湿润有色布条、滴有紫色石蕊试液的蒸馏水、Na2S的溶液、FeCl2溶液、AgNO3、的试管。六比较同温衡压与同温衡容容器里转化率的大小。比较同温同衡压与同温衡容容器里转化率的大小，能很好考查学生思维能力，是高考重要考点，由于缺乏实验，学生经常出错。可借助医用注射器。操作过程：取两个30ml的注射器，吸入10mlNO2气体，将一个活塞固定，两注射器均倒置（针头竖直扎在胶塞上）。观察现象。颜色淡的 NO2的转化率大。原理：2NO2 (红棕

10、) N2O4（无色）。正反应是一个气体体积减小的反应，当有N2O4生成时气体物质的量减小，活塞下移，相当于增大压强。平衡右移，NO2的转化率增大，N2O4 浓度增大，混合气体的颜色变浅。1998年全国高考题19题。体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应： 2SO2+O22SO3，并达到平衡。在此过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率 ( )A、等于p% B、大于p% C、小于p% D、无法判断七H2S气体的制取及性质探究。由于H2S是一种没有颜色而具有臭鸡蛋气味剧毒气体，是一种大气污

11、染物。空气里如果有微量H2S，就会使人感到头疼、头晕恶心。吸入较多的H2S气体，会使人昏迷甚至死亡。因此制取H2S时必须在密闭系统或通风厨中进行。试剂：稀H2SO4 、FeS（s）、NaOH溶液、浓H2SO4，Na2SO3(s)。 用品：30ml医用注射器两个，针头两个，一较粗一个较一细，试管，胶塞，火柴。 实验过程（1）. 检查医用注射器的气密性，方法同上。（2）.取下注射器活塞，加入适量的FeS固体，吸入稀硫酸，将注射器针头迅速竖直扎在胶塞上，片刻后，去掉胶塞，针头朝上，点燃。观察H2S燃烧的火焰。然后用一个玻璃片靠近H2S燃烧的火焰，观察H2S燃烧的火焰和玻璃片的现象现象：火焰呈淡蓝色，

12、玻璃片上有黄色粉末。原理：2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O, 2H2S + O2 = 2S + 2H2O,.（3）性质探究。H2S-2 S+4O2 即硫化氢中硫元素的化合价为-2价，具有还原性，而二氧化硫中硫元素的化合价为+4价，处于中件价，既有氧化性有还原性，那么硫化氢和二氧化硫能发生归中反应吗？试剂：浓H2SO4 Na2SO3固体 稀H2SO4 、FeS固体、NaOH溶液。用品：30ml医用注射器两个，针头两个，盛过青霉素的玻璃瓶两个（有橡胶塞）。实验过程：（1） 制取硫化氢。操作同上。（2）制取二氧化硫。检查注射器的气密性，方法同上。将适量的Na2SO3固体装在注射器中，

13、吸入少量浓硫酸。迅速将两个注射器的针头插入盛过青霉素的玻璃瓶中至瓶底。 观察现象：在瓶壁上有黄色粉末和水珠生成。 原理：2H2S + SO2 = 3 S + 2 H2O 结论：硫化氢和二氧化硫能发生归中反应。 现象明显，用量少，在实验过程中无污染物排放，符合绿色化学理念。八. Na与水C2H5OH的反应 试剂：金属Na、酚酞。 用品：30ml医用注射器两个，针头两个。小刀一把、镊子、玻璃片、火柴。 实验过程： （1）检查注射器的气密性。 （2）给两只注射器中分别加入小麦粒大小的金属钠。并将注射器的活塞推到底部。 （3）分别吸入5ml水和5ml无水乙醇。观察现象及反应的情形。 （4）当反应进行时

14、用火柴点燃产生的气体。注意观火焰的颜色 （5）当不再产生气体时，用手触摸注射器的外壁。（6）分别吸入用无水乙醇配制的酚酞试液。观察溶液的颜色。 现象：水中、钠浮在液面上；乙醇中的钠沉在底部；钠与水反应剧烈，而与乙醇反应缓慢；火焰呈淡蓝色；溶液呈红色。原理: 钠的密度0.97g/cm3 水的密度1 g/cm3 乙醇的密度0.7893 g/cm3；乙醇是比水更弱的酸。方程式：2Na + 2H2O = 2 NaOH + H2 2Na + 2C2H5OH = 2 C2H5Ona + H2 2H2 + O2 = 2H2O九浓度、对化学反应速率影响的实验。新教材与旧教材的该实验都是在敞口容器中进行的，均会

15、对环境产生污染。 试剂：0.1 mol·LNa2S2O3溶液，0.05 mol·L Na2S2O3溶液 0.1molLH2SO4溶液。50热水， 实验用品：100ml烧杯2个，橡胶塞两个，20ml医用注射器两支。 实验过程：1.取2个20ml的医用注射器。用第一个注射器吸入0.1 mol·LNa2S2O3溶液5ml，第二个吸入0.05 mol·L Na2S2O3溶液5ml.2. 分别吸入0.1molLH2SO4溶液各5ml将针头扎在橡胶塞上。 3.分别测出现浑浊时间。 4.将废液倒入指定的废液缸中 现象明显，过程简单，用量少，无污染。十温度对化学反应速率

16、影响的实验。 1取2个20ml的医用注射器。分别吸入0.1 mol·LNa2S2O3溶液5ml和0.1molL H2SO4溶液5ml.将钟头头扎在橡胶塞上。 2.迅速将一支注射器浸没在盛有50热水的烧杯中。（热水要浸没注射器中的溶液）另一支浸没在冷水水中（冷水要浸没注射器中的溶液） 3. 分别测出现浑浊的时间。 4.将废液倒入指定的废液缸中。实验结果表明：第一支注射器均先出现浑浊，其次才是第二支注射器。原因是：Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + S + H2O。反应的快慢可借生成硫（不溶于水，使溶液浑浊）所需时间长短来量度。：第一支注射器里反应物的浓度和温度都比第二支注射器里的浓度大和温度高。证明当其它条件不变时，增加反应物的浓度或升高反应体系的温度时，可以增大化学反应的反应速率。十一稀硫酸的配制实验室常用不同浓度的硫酸进行化学实验，例如蔗糖水解