王丹绵

【摘要】实验是中学化学课程中最能体现学科核心素养的部分，其教育功能不容忽视。其中微型化学实验的试剂用量少，对环境污染较小，对开展学生实验有较积极的促进作用。本文以注射器、西林瓶为实验器材，介绍铜与稀硝酸反应、有毒气体（SO₂、Cl₂、H₂S）制备与性质实验、NH₃喷泉实验，与常规演示实验相比，这些微型实验应用于学生实验中，有利于调动学生学习积极性，提高教学效率，提高学生创新意识和环保意识。

【关键词】微型实验;注射器;西林瓶;绿色环保

一、以注射器、西林瓶为器材微型实验概述

化学是一门以实验为基础的学科，简单的实验操作方法、明显的实验现象可以帮助学生更好地学习化学。然而在教学过程中实验的现状并不乐观，由于经费、课时有限等，常以教师演示实验为主，学生较少机会参与到实验操作，更难有机会进行探究性实验，学习质量和效果大打折扣，学生核心素养的培养无法真正落地。积极进行教学优化显得很有必要，为了更好进行优化，微型实验的应用具备着一定的优势。

注射器、西林瓶是化学微型实验较为常见的实验器材，注射器具有密封性好，操作方便，易控制气和液体流速、便于计量等优点，可利用注射器作为固一液反应容器，探究有毒气体制备、性质实验，实现气体无害化处理。西林瓶常用规格为10ml，在化学微型实验中用途很广，可用做反应容器，所需试剂用量较小，耐热性好，可以直接加热。简化的实验装置，方便教师和学生进行操作，较少试剂量能有效节约实验成本，达到教学目的的同时，具有省时、提高课堂效率的特点。化学药品用量小还可以降低化学实验的危险性，便于学生更安全进行地实验和观察，实际用量和常规实验相比可以节约90%以上，具有绿色环保等优点。

二、注射器、西林瓶应用案例

1.铜与稀硝酸反应微型实验

如图1所示，实验装置是注射器和西林瓶，在西林瓶中注入稀硝酸，加入少量铜片，在酒精灯上微热一下，盖紧橡胶盖，再用注射器刺入西林瓶中，可以看到铜丝与稀硝酸反应产生无色气泡，产生的气体推动注射器活塞向外移动，能够清楚地看到NO是一种无色且难溶于水的气体。收集一定量气体后，抽出注射器，向外拉动注射器活塞，使空气进入到注射器中，可以看到注射器中气体变为红棕色。实验结束后将气体注入适量的NaOH溶液即可除去NO₂有毒气体。

本实验改进有以下优点：1.鲜明性，铜与稀硝酸反应过程中，NO和NO₂相互转化过程中气体颜色变化一目了然，便于学生通过颜色变化分析反应原理;2.装置简单，仅用注射器、西林瓶即可进行反应和性质实验;3.绿色化，实验产生的气体少，实验结束加入碱性物质以除去尾气，体现绿色环保理念。

2.有毒气体SO₂、Cl₂、H₂S制备与性质微型实验

SO2是有毒气体，可以利用注射器完成SO₂的制备与性质实验，如图2所示。先在西林瓶内放入Na₂SO₃固体，注入少量稀硫酸，可以看到西林瓶内反应剧烈，盖紧橡胶塞，再插入注射器，生成的气体将注射器活塞慢慢向外推出。在另外四个西林瓶中分别注入品红溶液、紫色石蕊溶液、酸性KMnO₄溶液、Na₂S溶液，盖紧橡胶盖，通过注射器针尖向西林瓶中分别注入SO₂气体，结果可以看到品红溶液褪色（稍加热可以看到溶液恢复红色，冷却后溶液又褪色），紫色石蕊溶液变红，酸性KMnO₄溶液，Na₂S溶液出现黄色浑浊。实验结束后，向西林瓶中注入NaOH溶液除去SO₂。

Cl₂是中學化学实验中剧毒气体之一，用MnO₂和浓盐酸共热制取并进行性质实验装置复杂，不利于开展学生实验，且具有一定的不安全因素。改用注射器、西林瓶材料，我们就可以很容易进行学生实验，装置简单，安全可靠。首先在西林瓶中加入少量KMnO₄固体，注入少量浓盐酸，马上可以观察到有黄绿色气体生成，盖紧橡胶塞，再插入注射器，生成的气体将注射器活塞慢慢向外推出。在三个西林瓶中分别注入紫色石蕊溶液、干燥的有色布条、湿润的有色布条，盖紧橡胶盖。通过注射器针尖向西林瓶中分别注入Cl₂，紫色石蕊溶液先变红再慢慢褪色，干燥的有色布条无明显现象，湿润的有色布条褪色。实验结束后向西林瓶中注入NaOH溶液除去Cl₂。

H₂S是中学化学实验中剧毒气体之一，利用注射器、西林瓶也可以完成H₂S的制备和性质实验。预先在西林瓶内放入适量FeS固体，注入少量稀硫酸，盖紧橡胶塞，插入注射器。这时H₂S气体进入注射器内。在另外两个西林瓶中分别注入紫色石蕊溶液、硫酸铜溶液，盖紧橡胶盖。通过注射器针尖向西林瓶中分别注入H₂S，观察西林瓶中的现象，可以看到紫色石蕊溶液变红，硫酸铜溶液中有黑色沉淀生成。实验结束后向西林瓶中注入NaOH溶液除去H₂S。

由于教材设计的实验具有药品用量大、成本较高、废弃物多、污染严重等问题，妨碍了该实验在教学中的开展。学生在实验时会认为用的药品越多，实验现象越好，造成药品的巨大浪费。对此，采用微型实验装置，可以节约药品，大大减少有毒气体实验的污染，保护环境，降低危险。通过微型实验，将绿色化学的理念融入实验设计中，增强学生的环保意识。通过学生对绿色化学理念的理解和应用，不断制造实验改进方面的创新点，培养学生的创科学探究精神与创新意识等核心素养。

3. NH₃喷泉实验

往干燥的西林瓶中充入NH₃，充满后盖紧橡胶盖，注射器吸满滴有酚酞的水溶液，针头刺入西林瓶胶塞，如图3所示，小心推动活塞，使少量溶液射入瓶内，注射器活塞便自动向上推进，形成红色喷泉。若想终止喷泉，只需控制活塞，松开后，又可以出现喷泉，可重复多次。

该实验过程耗时短，操作方便，利用压强变化形成喷泉来吸引学生，加深学生对喷泉实验原理的理解，还可以将该实验设计成HCl、SO₂、CO₂等气体喷泉。

三、总结与反思

注射器、西林瓶是较好的微型实验仪器，具有节约试剂、污染较少、操作简单且耗时短等优点。合理选择微型实验进行学生的随堂实验，可以增加学生动手做实验的机会，提高学生的动手、观察能力，微型实验体现绿色化学理念，有利于培养学生环保意识。不限于注射器、西林瓶，学生可以寻找其它微型实验仪器代替，这样有利于培养学生的创新意识，激发其创造性思维。

微型实验虽然具有許多优点，但并不是所有的实验都可用微型实验代替。在教学中，应该根据实验的内容、目的、现象和要求等进行选择，如，由教材中操作复杂的、污染较大的、有毒气体的常规实验引导学生进行设计，可从实验思路、仪器、试剂用量、反应条件等进行考虑，得出最佳方案后，再动手完成微型实验。常规实验和微型实验相结合，扬长避短，以达到最佳的教学效果。

参考文献：

[1]王祖浩，王程杰.中学化学创新实验[M].广西教育出版社，2007.

[2]程果，胥会敏.微型化学实验提高课堂教学效率[J].中学化学教学参考，2019（11）：48—49.

[3]高峰.基于核心素养下高中化学实验微型化、生活化的探究[D].西南大学，2020.

[4]史有利.基于核心素养的中学化学实验教学[J].化学教育，2019（17）：95.

[5]周平.注射器在微型实验中的应用[J].广西师范大学学报（化学专辑），2002：46—48.

[6]张红俊.注射器在微型实验中的应用案例与点评[J].实验设计与技术，2011（3）：32—33.

责任编辑  杨  杰