醫用注射器在化學(xué)實(shí)驗中的應用

        當前，嚴峻的環(huán)境問(wèn)題以及“綠色化學(xué)”理念的大力提倡，將促使化學(xué)實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行重大革新，化學(xué)實(shí)驗將朝著(zhù)微型化、簡(jiǎn)單化、綠色化的方向發(fā)展，最大限度地減少化學(xué)實(shí)驗過(guò)程中對人員的傷害以及對環(huán)境的污染，力求實(shí)現“零排放”和“零污染”。醫用注射器具有氣密性好、易操作、體積小、可調節、透明度好、易觀(guān)察，且使用簡(jiǎn)便靈活等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)將是傳統實(shí)驗儀器無(wú)法替代的，同時(shí)它具備量取、轉移、兼作反應容器等多種功能，能在“綠色化學(xué)”實(shí)驗改革中發(fā)揮重要作用。
        本文以醫用注射器作為綠色化學(xué)實(shí)驗的工具和平臺，將其巧妙地應用到高中化學(xué)實(shí)驗中的毒性氣體制備、易氧化物質(zhì)制取，以及氣體動(dòng)態(tài)平衡等實(shí)驗中，大膽改進(jìn)實(shí)驗設計與操作，能取得良好的實(shí)驗效果，預期將使高中化學(xué)實(shí)驗教學(xué)發(fā)生重大改革。
        一、氫氣燃燒實(shí)驗的改進(jìn)
        由于傳統的 H2  燃燒試驗是在玻璃尖嘴處點(diǎn)燃，學(xué)生能看到“H2在空氣中燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰”，但細心的學(xué)生會(huì )發(fā)現下部火焰呈黃色。教師解釋?zhuān)?a target="_blank" title="玻">玻璃中含有鈉元素，而鈉元素在燃燒時(shí)會(huì )發(fā)出黃色火焰，學(xué)生將信將疑，并提出問(wèn)題：如何除去黃色火焰？
        然后分組討論，在學(xué)生討論的基礎之上，歸納操作過(guò)程：
        1. 檢查注射器氣密性。 裝好針頭，將注射器的活塞推底部，并將針頭扎在膠塞上，把注射器的活塞向外拉，然后放開(kāi)，看活塞能否恢復到原位置，若能則氣密性良好；否則漏氣。
        2. 取下注射器的活塞，加入適量的Zn粒，并吸入稀硫酸，然后將針頭豎直扎在膠塞上，片刻后，去掉膠塞，針頭朝上，點(diǎn)燃，觀(guān)察 H2 燃燒的火焰。
        此方法的特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，現象明顯，節約原料，符合綠色化學(xué)理念。
        二、NO制取的實(shí)驗改進(jìn)
        傳統的方法制取NO是在通風(fēng)廚中進(jìn)行，若在教室，則要打開(kāi)門(mén)窗。制取的 NO已被空氣中的氧氣氧化成紅棕色的NO2，學(xué)生不易觀(guān)察到無(wú)色的 NO 氣體，同時(shí) NO、NO2 都有毒，會(huì )對大氣造成污染。那么，如何消除污染，既能觀(guān)察到 NO氣體的顏色，還能探究 NO被空氣中的氧氣氧化成紅棕色的NO2，同時(shí)紅棕色的 NO2 又會(huì )轉化為無(wú)色的 N2O4。分組討論后，拿出一個(gè)30 mL的注射器，思考、討論，在學(xué)生討論的基礎上，歸納操作過(guò)程：
        1. 檢驗注射器氣密性（方法同上述一）。       2. 將質(zhì)量約1 g的一束光亮銅絲繞成螺旋狀。
        3. 吸入煮沸過(guò)的蒸餾水，使其浸沒(méi)銅絲。
        4. 吸入適量稀硝酸。
        5. 將注射器的針頭豎直扎在膠塞上，觀(guān)察現象：銅絲上有氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變藍。收集到約10 mL無(wú)色氣體后，去掉膠塞，小心排出液體，再迅速將針頭豎直扎在膠塞上，觀(guān)察NO的顏色。
        6. 取下膠塞，把注射器的活塞向外輕拉約5 mL，再將注射器的針頭豎直扎在膠塞上，讓學(xué)生觀(guān)察氣體的顏色，并用手觸摸注射器的外壁。
        7. 待顏色不再變化后，輕輕將注射器的活塞向里推，當不能再推動(dòng)時(shí)就停止，讓學(xué)生觀(guān)察氣體的顏色，并用手觸摸注射器的外壁。
        原理分析（用方程式表示）：
        3Cu＋8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
        2NO＋O2 === 2NO2  
        2NO2(g)  N2O4(g)；△H＝－57 kJ/mol
        8. 將尾氣緩緩通入NaOH溶液中。
        三、制取 Fe(OH)2 的實(shí)驗改進(jìn)
        傳統的方法制取Fe(OH)2 是用長(cháng)膠頭滴管吸入NaOH 溶液，將滴管插入盛有少量 FeSO4  的溶液中，并擠壓膠頭滴管，有白色絮狀沉淀產(chǎn)生。通過(guò)多次試驗，我們很難看到白色絮狀沉淀。原因是Fe(OH)2 已被溶在水中的氧氣氧化成紅褐色沉淀Fe(OH)3 。
        如何改進(jìn)，既能節約藥品又能便于觀(guān)察到白色絮狀沉淀 Fe(OH)2 。啟發(fā)學(xué)生思考，然后拿出一個(gè)10 mL的注射器，學(xué)生分組討論，歸納操作過(guò)程：
        1. 檢驗注射器的氣密性（方法同上述一）。
        2. 用注射器吸取剛剛制取的 FeSO4 溶液約 2 mL，立即用該注射器吸入剛煮沸過(guò)的 NaOH 溶液3 mL，可看到有白色絮狀沉淀產(chǎn)生，且能保持較長(cháng)時(shí)間。
        3. 把注射器的活塞向外拉，觀(guān)察現象：白色絮狀沉淀迅速轉化為灰綠色，最后轉化為紅褐色。
        原理分析： 
        Fe2+＋2OH—  === Fe(OH)2 ↓
        4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 4Fe(OH)3

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