教學(xué)資源：化學(xué)“多米諾”趣味實(shí)驗(yàn)

1、【教學(xué)資源】化學(xué)“多米諾”趣味實(shí)驗(yàn)“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”是利用第一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中氣體壓力的變化和缸吸作用原理，使得后面的多個(gè)化學(xué)反應(yīng)依次發(fā)生, 整個(gè)過程只需要第一個(gè)反應(yīng)發(fā)生，就好像“多米諾滑板游戲”一樣。一種多米諾化學(xué)試驗(yàn)裝置，包括試管、橡膠塞和導(dǎo)管，其特征在于：是由若干個(gè)前后順序排列的試管及連接相鄰兩個(gè)試管之間的各類型導(dǎo)管連接組成，每一個(gè)試管的反應(yīng)空間是相對獨(dú)立的；這些試管組成的試管組及為多米諾連鎖反應(yīng)試管組；前一個(gè)試管生成的氣體或液體，通過導(dǎo)管進(jìn)入后一個(gè)試管，與后一試管中的盛裝的反應(yīng)物反應(yīng)，從而啟動后一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，依次類推。通過發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)裝置，不但能夠在常溫下將前一個(gè)反應(yīng)所生成的足夠量氣體或

2、液體導(dǎo)入下一個(gè)反應(yīng)器作為反應(yīng)物，從而形成連鎖反應(yīng)；而且該實(shí)驗(yàn)裝置能夠根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵筮M(jìn)行隨意組合，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意提供了完備的實(shí)驗(yàn)裝置，有利于青少年創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。一、問題背景現(xiàn)在有不少人對化學(xué)有誤解，認(rèn)為化學(xué)就是有毒、有害、有危險(xiǎn)的。事實(shí)上，生活中處處有化學(xué)。通過“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”這項(xiàng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動，讓學(xué)生一起來“玩化學(xué)”，從而對化學(xué)產(chǎn)生興趣，同時(shí)產(chǎn)生正確科學(xué)的認(rèn)識。二、知識背景學(xué)生熟悉各種常見氣體的制法和性質(zhì)，在中學(xué)元素化學(xué)知識中有一部分是常溫下固體和液體液體相互作用生成氣體的反應(yīng)，其中多數(shù)是實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體的化學(xué)原理，如Zn和稀H2SO4反應(yīng)制H2、CaCO3和稀HCl制

3、CO2等。實(shí)驗(yàn)裝置中學(xué)生熟悉洗氣裝置，含有雜質(zhì)的氣體通過長導(dǎo)管經(jīng)過洗滌液體的洗滌，被洗滌液體吸收某些雜質(zhì)后的氣體再從短導(dǎo)管導(dǎo)出。但在“多米諾化學(xué)實(shí)驗(yàn)”中則應(yīng)用逆向思維，反應(yīng)后生成的氣體通過短導(dǎo)管進(jìn)入裝置，氣壓升高，將裝置里的液體通過長導(dǎo)管壓入另一個(gè)裝置，并和此裝置中的固體藥品反應(yīng)。為了使壓力能不斷地傳遞下去，生成的氣體不能和下一液體反應(yīng)或溶于下一液體中，如NH3易溶呈水和酸中，Cl2溶于NaOH溶液中，這些氣體如被液體吸收，裝置內(nèi)壓強(qiáng)下降，液體不能壓入下一裝置，以后的反應(yīng)則不能進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)便停頓了。讓學(xué)生在探究“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”活動中按原理的要求進(jìn)行思考、實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新。設(shè)計(jì)具趣味性、觀賞性、參與性

4、、科學(xué)性、實(shí)踐性的“多米諾化學(xué)實(shí)驗(yàn)”活動方案，裝置理論上可以無限延伸，也可變形，無數(shù)的組合充分顯示學(xué)生個(gè)性和創(chuàng)新能力。通過活動，使學(xué)生熟悉各種常見氣體的制法和性質(zhì)。通過設(shè)計(jì)、制作觀賞性強(qiáng)、科學(xué)合理、新穎的裝置，啟迪創(chuàng)新意識，激發(fā)學(xué)生靈感，發(fā)展創(chuàng)新思維，訓(xùn)練手眼協(xié)調(diào)，讓學(xué)生在愉悅的動手過程中，學(xué)習(xí)知識，探索世界。三、探究目的1、通過活動使學(xué)生熟練有關(guān)化學(xué)知識，發(fā)展綜合能力。2、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動手能力，重視科學(xué)實(shí)踐活動。3、實(shí)驗(yàn)中隨時(shí)會遇到很多問題，只有仔細(xì)觀察分析，積極探索嘗試才能解決問題，活動過程就是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、解決問題能力的過程。4、活動對創(chuàng)新的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和

5、能力。5、通過推薦的“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”活動，可以借助多米諾骨牌展開豐富的聯(lián)想，設(shè)計(jì)出千變?nèi)f化的實(shí)驗(yàn)裝置。四、幾種“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”筆者在復(fù)習(xí)課和課外活動中,將稀硫酸、稀鹽酸、氫氧化鈉、過氧化氫等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成“化學(xué)多米諾實(shí)驗(yàn)”,取得了顯著的教學(xué)效果?，F(xiàn)介紹如下: （一）稀硫酸化學(xué)性質(zhì)的多米諾實(shí)驗(yàn) 1、實(shí)驗(yàn)裝置(見圖1) 2、操作步驟 將未裝鋅粒和稀硫酸的A裝置(制H2的簡易啟普發(fā)生器),與裝好藥品的B-G這6個(gè)裝置按圖連接好。注意:B-F這5個(gè)裝置中的液體體積不要超過試管容積的1/3；C裝置中的NaOH溶液里,還要滴幾滴酚酞試液；F裝置里的稀硫酸要預(yù)先加熱一下,因?yàn)镃uO等不溶于水的

6、堿性氧化物與稀硫酸反應(yīng)需要微熱；G裝置中的CuO蓋滿試管底部即可；各試管口上的橡皮塞一定要塞緊。 從長頸漏斗口注入適量的水形成液封后,若看到長頸漏斗管內(nèi)水面不下降(形成了一段穩(wěn)定的水柱),則表明整個(gè)裝置氣密性良好。 取下A裝置(此時(shí)彈簧夾不能松開),倒出其中的水,在試管內(nèi)的有孔塑料板上放入適量的鋅,再將裝置重新連接好；然后從長頸漏斗口向氣體發(fā)生器里加入適量的稀硫酸。 松開彈簧夾,A裝置內(nèi)立刻冒氣泡,同時(shí)A裝置中產(chǎn)生的氣體把B、D、F裝置里的稀硫酸分別壓入C、E、G裝置里；等到B、D、F裝置里的稀硫酸快要流完了,即可將彈簧夾夾在軟膠管上(這時(shí)各試管里的反應(yīng)將逐漸停止)。 3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析 A裝

7、置內(nèi)冒氣泡,發(fā)生的反應(yīng)是: Zn+H2SO4ZnSO4+H2。 C裝置里NaOH溶液由紅色變?yōu)闊o色,發(fā)生的反應(yīng)是:2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O;E裝置里產(chǎn)生白色沉淀,發(fā)生的反應(yīng)是:H2SO4+BaCl2BaSO4+2HCl；G裝置里的CuO固體逐漸溶解,變?yōu)樗{(lán)色溶液,發(fā)生的反應(yīng)是: Cu0+2HCl= CuCI2 +H2O . （二）氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)的多米諾實(shí)驗(yàn) 1.實(shí)驗(yàn)裝置(見圖2) 2.操作步驟 按圖2裝配好儀器。注意:B-G這6個(gè)裝置中的試劑可在檢查裝置氣密性之前就裝入,但其體積不要超過廣口瓶容積的1/2；各容器口上的橡皮塞一定要塞緊。用向上排空氣法在一個(gè)干燥250mL燒

8、瓶中收集滿一瓶CO2氣體,然后在燒瓶口上加一個(gè)帶有玻璃管(長約30cm)和膠頭滴管(內(nèi)吸濃NaOH溶液)的雙孔橡皮塞。 在G裝置左導(dǎo)管的末端接一個(gè)注射器,然后松開彈簧夾,再慢慢推動注射器活塞,如果各裝置內(nèi)的長導(dǎo)管里均形成了一段穩(wěn)定的液柱,就說明各裝置不漏氣。注意:注射器活塞輕推一小段距離即可,以防止各導(dǎo)管中的液體進(jìn)入前一個(gè)裝置(尤其要防止B裝置中的液體提前進(jìn)入A裝置中)。取下注射器,將彈簧夾夾在軟膠管上,然后輕捏膠頭滴管,片刻后松開彈簧夾,燒瓶內(nèi)馬上出現(xiàn)紅色噴泉,同時(shí)C、E、G裝置中的液體分別被吸入B、D、F裝置中。3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析 輕捏膠頭滴管后,溢出的NaOH溶液與燒瓶里的C02反應(yīng),致

9、使燒瓶內(nèi)的氣壓降低,所以松開彈簧夾后B裝置中的紅色NaOH溶液會被壓入燒瓶,形成紅色的噴泉,發(fā)生的反應(yīng)是:2NaOH+CO2Na2CO3+H2O。 B裝置中的溶液由紅色變成無色,噴泉也變成了無色,發(fā)生的反應(yīng)是:NaOH+HClNaCl+H2O；裝置D中產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,發(fā)生的反應(yīng)是:2NaOH+CuS04Na2S04+Cu(OH)2；裝置F中產(chǎn)生紅褐色沉淀,發(fā)生的反應(yīng)是:3NaOH+FeCL33NaCl+Fe(OH)3。（三）H2O2分解反應(yīng)多米諾實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)裝置(見圖3) （圖3）已知H2O2在MnO2的催化作用下可分解產(chǎn)生O2和H2O。如圖所示的AH各裝置中分別盛放的物質(zhì)為：A、稀硫酸；B、鋅

10、粒；C、3H2O2溶液；D、MnO2；E、稀鹽酸；F、石灰石；G、滴有紫色石蕊的蒸餾水；H、足量澄清石灰水。2.操作步驟將裝鋅粒B裝置和稀硫酸的A裝置(制H2的裝置),與裝好藥品的C-G這6個(gè)裝置按圖連接好。注意:C、E、G、H這4個(gè)裝置中的液體體積不要超過試管容積的1/3；各試管口上的橡皮塞一定要塞緊。 檢查裝置的氣密性。打開A的活塞,B裝置內(nèi)立刻冒氣泡,同時(shí)B裝置中產(chǎn)生的氣體把C、E裝置里的H2O2溶液和稀鹽酸分別壓入D、F裝置里；等到C、E裝置里的液體快要流完了,即可將關(guān)閉A的活塞(這時(shí)各試管里的反應(yīng)將逐漸停止)。 3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析 MnO2B裝置內(nèi)冒氣泡,發(fā)生的反應(yīng)是：Zn+H2SO4ZnSO4+H2。 D裝置里內(nèi)冒氣泡發(fā)，生的反應(yīng)是： 2H2O2= 2H2O + O2F裝置里內(nèi)冒氣泡，發(fā)生的反應(yīng)是：CaC03+2HCl=CaCl2+CO2+H2OG中出