巧用一次性塑料杯制作固液不加热装置

2005级本科生：陈壮强

指导教师：黄俊生 衷明华

一个实验能否成功，各个环节都很重要，笔者认为最为重要的是对实验的设计，应力求结构简单、取材容易、实用、科学、绿色无污染、使用安全、现象直观明显，这是我们进行实验设计改进的目的。在中学化学教材重点介绍的十几种常见气体制备方法中，可以利用固液不加热装置制备的占了绝大多数，而中学中最常见的固液不加热气体发生装置就是启普发生器和教材中介绍的简易装置。启普发生器取拿不方便，成本较高，偏僻农村中学可能还没有启普气体发生器，或者部分中学不能大量配套，往往摔一个就没了。此外，启普发生器有一个很大的缺陷，就是固体药品必须是块状药品，而且教材中介绍的简易装置既不便于控制，又不便于将反应后的液体和固体残留物分离开。因此，我们利用日常生活中的一次性塑料杯，设计了两种固液不加热装置，一种适合块状药品反应，另一种则适合粉末状药品反应。

一 块状药品发生装置的设计

1.所需材料

（1）普通材料：一次性塑料杯、绣花针、剪刀、细导线（耐腐蚀的细线均可）。

（2）实验室器材：长颈漏斗、广口瓶、双孔胶塞（与广口瓶配套）、导管。

2.制作过程

（1）先用剪刀剪去一次性塑料杯的上半部分，用绣花针在一次性塑料杯的底部穿满小孔，用细线系好。

（2）把制作好的一次性塑料杯固定在胶塞上，并安装在广口瓶内（如图1所示）。

3.操作方法

该装置的原理及操作方法与启普发生器一样，可以说是启普发生器的简易装置。将块状药品置于一次性塑料杯内，液体由长颈漏斗倒入。当到达一定高度时，液体由一次性塑料杯底部的小孔进入杯中并与块状药品接触，反应开始。停止反应时，只要封住导管，产生的气体留在瓶内，瓶内产生高压，液体就会被压回长颈漏斗中，并与块状药品分离，反应停止。在反应进行时，长颈漏斗必须插入液面以下。

二 粉末状药品发生装置的设计

1.所需材料

（1）普通材料：一次性塑料杯、绣花针、剪刀、细导线（耐腐蚀的细线均可）。

（2）实验室器材：广口瓶、单孔胶塞（与广口瓶配套）、导管。

2.制作过程

（1）先用剪刀剪去一次性塑料杯的上半部分，用绣花针在一次性塑料杯的底部穿满小孔，用细线系好。

（2）把制作好的一次性塑料杯固定在胶塞上，并安装在广口瓶内（如图2所示）。

3.操作方法

（1）装样：将所需的固体药品（粉末状）置于一次性塑料杯中，在广口瓶中加入液体药品，塞紧胶塞。

（2）反应：一次性塑料杯底的孔非常小，在不动的情况下，粉末状药品不会从下面漏出，但当一次性塑料杯轻轻晃动的时候，药品会从底部慢慢落下。所以，在进行反应的时候，只要轻轻摇动广口瓶，带动里边一次性塑料杯晃动，粉末状药品就会落到瓶底与液体反应。摇动广口瓶的动作要轻，底部液体不宜过多，以防溅到上方的药品。

三 两种装置的对比说明

1.一次性塑料杯底部孔的要求

对于块状药品，一次性塑料杯底部的小孔应相对大一些，这样方便液体的进入与退出。对于粉末状药品，一次性塑料杯底部的小孔应根据粉末颗粒的大小制作，以晃动一次性塑料杯时颗粒能漏出为准。

2.广口瓶大小的要求

块状药品发生装置，只需让制作好的一次性塑料杯能放入其中便可。粉末状药品发生装置，则不仅要使制作好的一次性塑料杯能放入其中，还需有足够的空间可供摇晃。

3.两种装置使用效果的对比

实验室制备气体多数是用块状药品，一方面是因为中学中使用的固液不加热装置多是启普发生器以及根据启普发生器改装后的各种简易装置，另一方面是因为粉末状药品反应速度过快，不利于反应控制和气体收集。本文的块状药品发生装置设计也属于启普发生器的一种改装，所以，它仍适用于当前中学实验的教学，使用效果与启普发生器是一样的。但是，综合了多个气体制备实验的对比，粉末状药品发生装置在使用上，相对于启普发生器类的装置，具有更多的优势。

首先，在制作上，粉末状药品发生装置所需的材料少，不需要长颈漏斗，胶塞只需单孔，制作方便。

其次，粉末状药品发生装置使用的药品更少，分离更好。启普发生器类的装置，往往需要大量的液体，而且使用块状药品，用量大，容易造成浪费，分离也不好。而粉末状药品发生装置，需要的液体足量就可以，越少越有利于操作，而且使用的固体药品不与液体接触，分离与回收效果好。

再次，粉末状药品发生装置的安全性更高。粉末状药品发生装置比起启普发生器类的装置不必担心在停止反应的时候，由于液体过多而从上方溢出，密封性更好，更安全。

最后，相对于启普发生器类装置，粉末状药品发生装置不仅药品的反应速度快，而且不会使反应难控制，气体难收集。因为每次从一次性塑料杯中摇落的药品量非常少，反应相当快，但产生的气体量并不多，不会影响收集，操作者只要根据需要摇动广口瓶，便能很好地控制反应。

综上所述，粉末状药品发生装置在使用上明显优于块状药品发生装置，在两者条件都具备的情况下，建议使用粉末状药品发生装置。但在具体情况下，还必须根据自己所拥有的器材与药品进行选择。

四 结论

利用这两种装置，笔者将中学中常见固液不加热制备气体的实验全做了一遍，在具体实验操作中效果很好。该类装置不仅取材方便，制作简单，提高了实验安全性，在药品的处理上也更科学，且用日常生活中常见的物品制作实验教学中的反应仪器，能激发学生的学习动力和创新能力。希望这两种装置能够为更多的中学教师在实验教学中带来方便。