(2)集气瓶底的保护物
为了防止燃烧产生的溶化物炸坏瓶底,最好在集气之前,于瓶底卡上湿的硬纸片(可用包装箱纸剪成),这比在瓶中盛水或细砂好。因为在瓶中盛1至2厘米深的水,影响了盛氧气的量。而盛装细砂,须在集气完毕之后加入,又会影响氧气的纯度。
(3)集气法
用排水法比排气法收集的氧气纯,现象也明显。因此,应采用排水法集气。
(4)铁丝的选择
应选用新的、适当细的铁丝作实验,才能保证现象明显和成功。据多次实验结果,用直径是05毫米或06毫米的铁丝最佳。如果铁丝的直径达1毫米,那么,只有在500毫升的集气瓶中实验才能确保成功。如果铁丝已生锈,应将锈除去并磨光后再实验。
(5)铁丝的成形
把铁丝绕成紧凑的螺旋体比绕成稀疏的螺旋体(或不绕螺旋体)实验的效果明显。因为紧凑的螺旋体才能使铁丝最大程度地一边燃烧一边预热自己,使现象更明显。
(6)引燃物的系法
正确的方法是,将一根木质火柴梗的头系在铁丝螺旋体之端点处。不要把整根或较长一段火柴梗插在铁丝螺旋体中。否则,必然会使得在氧气中燃烧的火柴梗较长。它消耗掉大量氧气,导致铁丝燃不起来。
(7)铁丝伸进氧气瓶里的时机
在铁丝伸进氧气瓶之前,要先点燃火柴梗以初步预热铁丝,待大部分火柴梗燃完时,就将铁丝伸进氧气瓶,让剩下的那部分火柴梗在氧气中充分燃烧,以继续充分预热并引燃铁丝,这是关键。因为在氧气瓶中燃烧的那截火柴梗,若太短,就不能充分预热和引燃铁丝。若太长(即过早地将铁丝伸进氧气瓶),它燃烧消耗掉大量氧气,会导致铁丝在剩余少量氧气里燃烧不明显或燃不起来。应根据集气瓶的容量(特别是瓶高)与铁丝的粗细来把握时机,才能保证即使在小集气瓶里(如125毫升规格的)实验,也能成功。一般地,看见剩下那截未燃的火柴梗约5毫米长的时候,就应立即将铁丝伸进集气瓶。
(8)伸铁丝进集气瓶里的操作首先应将集满氧气的集气瓶半掩半开,然后将点燃了火柴梗的铁丝在瓶中央从上至下缓缓伸进,切莫过快。若伸进的动作过快,导致在铁丝未燃之前,由火柴梗燃烧所放出的水蒸气、二氧化碳及其热量将瓶内一部分氧气排出,降低了氧气的纯度,影响实验效果。
水下白磷的燃烧演示实验
水下白磷的燃烧演示实验,如果按照教材上的演示实验图进行实验,往往会因通入氧气(或空气)将白磷固体吹散,而使实验失败。上海浦东县教师进修学院沈冰心老师将实验作如下的改进,既能使实验现象明显,且没有污染,完全可靠,成功率高。
制作:
(1)取一支长约15cm的玻璃管,其一端在酒精灯上烧红软后,用镊子将其扩展成喇叭形状,以便罩住块状白磷固体。
(2)用一支(20×200)mm2试管,配以双孔塞,按图装置装配好仪器。
具体操作如下:
(1)取黄豆大小的白磷一块,放入大试管中,向大试管中加入70℃以上热水,热水约占试管容积的l/3左右,此时白磷不能燃烧。
(2)用酒精灯加热试管,热水中的白磷仍不燃烧,继续加热试管,并通过导管向白磷表面缓缓地、间歇通入空气(用皮老虎或挤压气囊),白磷即起火燃烧,停止通入空气,白磷燃烧停止。
实验注意事项(1)取用的白磷其体积要稍大一些,一般不小于黄豆大小;(2)在通入空气的同时需用酒精灯加热试管,如果通入的是氧气,则只需预热试管后撤去酒精灯,再通入氧气,白磷就能燃烧,现象十分明显。本实验装置简便,现象明显,没有污染,效果好。
红磷在氧气中燃烧实验装置的改进
按现行教材中的装置进行红磷燃烧的学生实验时,产生的浓厚白烟会对教室空气造成严重污染。改进后的实验装置把燃烧匙④插入一个塑料广口瓶盖①中,瓶盖的中空部分填入吸满浓碱液的海绵②,底部钻一些小孔③以此来吸收P2O5的浓烟。
青浦县中学朱达人、金伟明老师改进后的装置:
实验时,将小粒红磷放入燃烧匙中,在火焰上点燃后立即连同瓶盖插进集气瓶,并用手轻轻按住瓶盖,浓厚的白烟清晰可见,但避免了向外扩散,效果良好。
说明:
①红磷必须取得少量,不超过绿豆大小。
②集气瓶必须与瓶盖配套,学生实验宜用125ml集气瓶。
③实验时,防止燃烧匙碰到瓶壁,瓶底可铺少量细砂。
④此装置还可用于硫燃烧实验。
铁在氧气里燃烧实验延伸
在做铁在氧气里燃烧的实验中,天津市蓟县教师进修学校李如昆、顿长稳老师作了进一步延伸——磁性四氧化三铁的验证,效果较好。
用装有少量水的集气瓶做铁丝在氧气里燃烧的实验,生成黑色四氧化三铁小晶体,用一块磁铁贴近集气瓶底部移动,就见黑色小晶体立即针状直立,又像无数棵小松树毅然挺立,甚是美观。
这个实验有下列优点:
1实验简单快捷;2联系生活,通过用学生熟悉的磁铁验证,更易增加学生兴趣,便于理解产物是四氧化三铁;3为高二讲铁的氧化物奠定了基础。
(三氧化二铁无此现象)氧气性质实验的改进二则
初中化学课本中,有关氧气的实验项目较多,为了更好地完成实验的教学任务,四川綦江县三江镇中学韦会红老师在多年的教学中,改进了课本中的操作。
装置连接,在球形管处放入木炭,打开玻璃活塞,氧气进入球形管,发现木炭不燃,说明木炭未达到燃点。关掉氧气,给球形管木炭处加热,则木炭同样不燃,说明木炭虽达到燃点,但无氧气,同样不能燃烧;此时打开玻璃开关,氧气立即进入球形管,则木炭剧烈燃烧,发出白光,小烧杯中的澄清石灰水变浑浊。现象持久,便于学生观察。
优点:启发性强,不仅说明了燃烧时的现象和产物,还说明燃烧的条件。
在集气瓶底部盛放1-2cm深度的水或细砂,取一高度为3cm的小木块,将细铁丝绕成螺旋状插入小木块上,铁丝上端绕上一支火柴,然后将小木块放入集气瓶底部,如图8所示。点燃火柴,同时打开玻璃活塞,将玻璃导气管对准细铁丝,燃烧从上到下,现象十分明显。
氧气化学性质实验的改进
目的:把氧气的化学性质演示实验改为连续性的边制氧边实验的方法,仪器简便,省时方便,现象明显,全班都可观察到。
A一去瓶底的集气瓶B一弯头要低于水面C一弹簧夹D一接氧气发生器操作步骤:
①加水、制氧、检验装置中氧气是否已收集满。
②先做课本中铁在氧气中的燃烧实验。(供氧充分不断,铁丝可烧的长些,更便于同学观察)先做此实验,不产生气体,对下面实验无妨碍。
③做课本硫在氧气中的燃烧。把硫粉倒在玻片上一点,把玻棒在酒精灯上预热,温度不宜过高,能沾上硫粉2-3厘米长即可(温度高了硫粉熔化会流下来,因此温度不过高,硫粉少沾好),引燃。口吹1-2次,有微弱的淡蓝色火焰,插入瓶中反复l-2次,观察到明亮的蓝紫色火焰。
④增加磷在氧气中的燃烧实验,把干燥的红磷粘在玻棒上,如红磷湿的抹在玻棒上也可,约2-3厘米长。引燃后观察产生的白烟,再插入瓶中,有明显的白光、白烟,反复l-2次。暂停制氧。
⑤打开自由夹,先放水,再拔塞,放掉杂气,塞好塞,加入石灰水,继续制氧。验满后再做木炭或蜡烛在氧气中燃烧的实验。
把带尖的铁丝弯个钩,把蜡或木炭插在尖端固定好,点燃后插入瓶中,(制氧已停)观察后取下晃动,石灰水变浑。
注意事项:
①集气瓶中加水是使同学观察到氧气的不断产生,同时防止橡胶塞的引燃,还能提示同学刚刚冒的气泡不是氧,尽量与书本保持一致。
②木炭、硫、磷的燃烧实验均不用燃烧匙,为的是现象明显,防止干扰,但用铁丝时也要防止干扰。硫、磷用玻棒实验时不要过热和时间长,以免玻棒会断下一小段。
③制氧药品可多装些,争取一管药品做完这几个实验,并多准备一管药品备用。进气的导口(出气口)有一个弯没入水中,即可看到气泡,还可防止氧气流速过大,直冲出瓶口,以便掌握放氧速度。
氧气性质的实验
实验装置
①玻璃管②木炭③具支试管④pH试纸⑤涂有一层石灰水⑥氯酸钾和二氧化锰所示,选一合适橡皮塞打孔后插在具支试管的侧管上,再将一破废的大试管,用热裂法截取6-8厘米长的一段玻璃管,装在具支试管的侧管上,即做成一个氧气性质实验的简易装置。
操作步骤①称取3克氯酸钾和0.3克二氧化锰,混合均匀平铺在具支试管的中下部,塞上橡皮塞后固定在铁架台上。用棉花蘸取澄清石灰水,涂在竖直玻璃管下部的管壁上,再取一条湿润的pH试纸贴在玻璃管上部的管壁上。备小块木炭、硫粉和10-15厘米长的细铁丝,用砂纸擦去细铁丝表面的氧化膜后,将铁丝缠绕在一段火柴梗上使之成为螺旋状。
②用酒精灯加热氯酸钾和二氧化锰混合物,用带火星的木条放在玻璃管口检验,余烬复燃证明有氧气放出。然后,用镊子夹取一小块木炭在酒精灯上烧至红热,迅速插入玻璃管内,木炭燃烧,同时管壁上的石灰水变为白色,表明木炭在氧气中燃烧生成了二氧化碳。再将玻璃棒一端的酒精灯上微微加热,蘸取少量硫粉后插入玻璃管内,硫粉燃烧并发出淡蓝色火焰,pH试纸变红,证明燃烧的生成物为二氧化硫。最后,将缠有铁丝的火柴梗点燃迅速插入管内,铁丝剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体为四氧化三铁。
制氧实验中的几个“为什么”
初中化学,不少同学对制取氧气实验的操作及注意事项,都存在一些疑问。确实,寻求这些疑问的答案十分重要。它不仅有助于做好实验,而且对以后的学习也具指导意义。华荣麟老师总结为:
①装有反应物的试管管口,为什么要略向下倾斜?
答:为防止药品里的湿润水,受热汽化后在试管口冷凝成水,又倒流到试管的加热部分而使试管破裂。
②药品为什么要斜铺于试管底部?
答:增加反应物受热面积,且使气体易从固体中逸出。
③用排空气法收集氧气时,为什么须按图11所示进行?图11答:集气瓶口应向上,是因为氧气比空气重,再盖一硬纸,目的是稳定气流;导管插至接近瓶口则有利于排尽瓶内空气。
④用排水法收集氧气,导管为什么不需伸入集气瓶底而只要放在瓶口附近?
答:排水集气法中,导管伸入瓶内长些或短些并不影响气体收集,但两者比较,后者便于观察和操作。
⑤实验中为什么不宜过早收集气体?
答:开始逸出的只是试管内的空气,过早收集所得氧气不纯。
⑥加热KMnO4制取氧气,为什么宜用较长的试管?
答:所用试管较长,加热时可使火焰离试管内的棉花团较远,避免棉花可能因氧化而发生燃烧或爆炸。
⑦结束实验时,为什么必须先将导管移出水槽,然后熄灭酒精火焰?
答:为防止试管内气压减小时,水槽里的水倒流入试管而使试管破裂。
还有,导管在试管内的部分,为什么不能过长?加热时又为什么要用酒精灯先在试管下方来回移动,然后再固定在药品所在部位加热?请同学们自己作出解答。