高中化學實驗課程資源開發(fā)與利用之注射器用途淺談

石一妤

【摘 要】在高中化學新課程標準中，增強學生的環(huán)保意識有及其重要的作用。而節(jié)源節(jié)能、有限資源的開發(fā)與利用又顯得尤為重要，一物多用，開發(fā)實驗用品的功能與用途也可以培養(yǎng)學生環(huán)保節(jié)約、動腦思考、知識整合的綜合能力，本文以實例談一談注射器在高中化學實驗中的開發(fā)利用。

【關(guān)鍵詞】化學實驗;注射器;用途

高中化學學科核心素養(yǎng)是學生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，是高中生綜合素質(zhì)的具體體現(xiàn)，反映了社會主義核心價值觀下化學學科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了學生通過化學課程學習形成的關(guān)鍵能力和必備品格。它是學生在化學認知活動中發(fā)展起來并在解決與化學相關(guān)問題中表現(xiàn)出來的關(guān)鍵素養(yǎng)，反映學生從化學視角認識客觀事物的方式與結(jié)果的水平[1]，其要素包括“宏觀識與微觀探析”變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認知”“實驗探究與創(chuàng)新意識”“科學精神與社會責任5個維度。這5個維度充分體現(xiàn)了化學學科的獨待性，凸顯了化學是從觀層面認識物質(zhì)、以符號形式描述物質(zhì)、在不同層面創(chuàng)造物放的特征。 而“實驗探究與創(chuàng)新意識”是讓學生通過實驗探究活動，準備實驗藥品、實驗儀器裝置，親身體驗實驗探究的過程，充分認識到化學實驗在化學這門學科中起到的重要作用?，F(xiàn)在我們都提倡環(huán)保，在實驗物資匱乏的實驗室不能開源，那么節(jié)流就顯得尤為重要，在化學實驗中就不得不提到微型實驗了，它是為減少資源消耗和化學污染而發(fā)展起來的一種化學實驗的新方法、新技術(shù)，是化學實驗方法的新變革。美國國家微型化學實驗中心（NMCC）網(wǎng)站是這樣描述的：“微型化學實驗是一種安全的防止環(huán)境污染的化學實驗方法，它試劑用量少，且不影響化學在教育和工業(yè)上應(yīng)用的質(zhì)量水平?！?/p>

在高中微型實驗中經(jīng)常用到的就有醫(yī)用注射器，它的特點是1、具有很好的密閉性，并且體積可以定量發(fā)生改變，通過推動或拉動活塞可改變氣體體積，也可以以穩(wěn)定的液流控制液體的流量。2、針筒透明，可以觀察到里面液體的體積，有刻度，可以通過活塞的變動定量輸出或吸入一定體積的液體，有力于做定量實驗。3、由于注射器的活塞可控制變量，能根據(jù)實驗的不同需要，通過加入液體的量，有效控制反應(yīng)進行的過程和速度。4、物品易得，在醫(yī)用上好多注射器都是一次性的，可通過消毒變廢為寶，起到勤儉節(jié)約的作用。關(guān)于微型實驗的優(yōu)點之前有太多的文章談?wù)撨^了，今天筆者就以一些具體實際案例探討注射器在實驗中的用途。

1、簡易啟普發(fā)生器的制作

中學化學教師都知道，固液不加熱反應(yīng)在中學階段涉及的反應(yīng)還是比較多的，例如鋅粒和鹽酸反應(yīng)制取氫氣、塊狀碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳、硫化氫等等。而用啟普發(fā)生器來盛裝液體作為反應(yīng)容器的優(yōu)點也很突出，能節(jié)約藥品，控制反應(yīng)速率，可隨時向裝置中添加藥品可以隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和結(jié)束。但是它也有它的弊端，比如體積較大、價格偏高這兩點加起來就決定了它不可能在課堂中讓學生進行實驗探究課中使用。而這里將一次性注射器稍加改進就可以得到體積小、價格優(yōu)的簡易啟普發(fā)生器，讓學生都參與到實際的實驗探究中這也符合我們教育體制中的化學核心素養(yǎng)。那我們下面就來看看怎么用注射器制作簡易啟普發(fā)生器：兩只注射器用輸液管連接，截取一段去掉膠塞的注射器活塞倒置于右側(cè)注射器內(nèi)，膠塞打孔，插入輸液管導管作導氣管，完成簡易啟普發(fā)生器的組裝。

2、多功能管

我們現(xiàn)有的常規(guī)性質(zhì)實驗都是在試管中完成的，這樣消耗的藥品比較多，遇到某個物質(zhì)性質(zhì)比較多的時候還要分別做，這樣不僅消耗原料過多，而且也費時間費事，如果我們都在一個容器里完成不僅原料消耗少，而且還省事。而注射器也能完全勝任這樣的工作，在注射器內(nèi)依次放入浸有各種溶液的棉花團，可以作為一個氣體除雜或性質(zhì)檢驗裝置，例如：注射器內(nèi)從上到下依次裝入浸有氫氧化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液、溴四氯化碳溶液品紅溶液的棉花團，作為二氧化硫氣體性質(zhì)驗證及吸收裝置。更換試劑，可以用于氯氣、乙炔等氣體的除雜及化學性質(zhì)驗證等實驗。

上述裝置有以下優(yōu)點：儀器微型、試劑微量，應(yīng)用廣泛，且取材方便，有利于學生開展課內(nèi)外實驗，也培養(yǎng)學生節(jié)能環(huán)保的意識。

3、注射器輸液管巧做簡易減壓過濾器

化學實驗中分離固─液混合物， 過濾是最常見的基本操作。但是由于在微型化學實驗中要分離的固─液混合物的量很少，因此，如果用常規(guī)化學實驗中較大的過濾器過濾時，操作起來，既不方便，也不協(xié)調(diào)。不但過濾速度緩慢，而且會造成較多的過濾物的粘附、損失而降低回收率或產(chǎn)率，所以不能簡單地把常規(guī)化學實驗的過濾方式直接移植到微型化學實驗中來。鑒于微型化學實驗過濾裝置不甚理想的現(xiàn)狀，筆者提出一種新的微型化學實驗過濾裝置，作為微型化學實驗過濾操作的補充：

（1）準備1～2支容積為10～20 mL的注射器，輸液管過濾器若干。

（2） 兩者連接后，用注射器吸取適量水，潤濕過濾器濾芯。

（3）若僅需要收集濾液，把該裝置伸入需要過濾的固─液混合物中，緩慢地向上拉出注射器活塞，進行減壓過濾，濾液吸入注射器內(nèi);若需要把濾液和沉淀物分別收集提純，則先把需要過濾的固─液混合物轉(zhuǎn)移到上面注射器內(nèi)，緩慢地向下拉出下部注射器活塞，進行減壓過濾，濾液吸入注射器內(nèi)，固體不溶物留在上面注射器內(nèi)。

（4） 過濾后，將過濾器拔下或更換濾芯

實驗證明，該裝置具有如下優(yōu)點：

（1）過濾裝置所用儀器易得、易制、易組裝，有利于微型化學實驗的實施。

（2）過濾物及濾液的處理操作過程與常規(guī)化學實驗相同，使實驗操作變得方便、簡單。

（3）漏斗容積很小，使過濾物由于粘附而造成的損失減少，從而保證了微型化學實驗中物質(zhì)的產(chǎn)率或回收率不會受到影響。

（4）根據(jù)不同需要，可把過濾器濾芯進行調(diào)整和更換。

4、可以代替分液漏斗，盛裝液體，如圖四。用注射器代替分液漏斗可以定量的控制液體的體積。簡潔方便。

5、用于抽送氣體

可用于一般的抽送氣體。例如用固體增重來測量某氣體的量時，為了保證該氣體全部被吸收，可以連接注射器用于推送該氣體，使之完全被推送到與之反應(yīng)的固體。也可以用于檢驗氣體的氣密性，如上圖五，連接好裝置（注射器內(nèi)留有部分空氣，以便后面的推送），打開彈簧夾，向長頸漏斗中注入水，使它的下口被液封，慢慢推注射器的活塞，長頸漏斗內(nèi)形成一段水柱，過一會后水柱的液面不下降。再慢慢往外拉活塞，液柱下降，下管口有氣泡冒出。說明裝置不漏氣。

6、定量收集氣體裝置

高中實驗中氯水的光照實驗，在實際操作中雖然驗證氯水光照后分解產(chǎn)生氧氣，但存在不足：（1）操作容易漏，不能達到預期的效果;（2）只能定性的推斷出氯水分解產(chǎn)生氣體，但不能定量，也不能檢測分解產(chǎn)物的性質(zhì)。運動注射器進行這個反應(yīng)解決了這兩點不足，取一支50ml針筒注射器，抽取10ml新制氯水放置在日光燈光照一段時間，針筒活塞上移，根據(jù)刻度讀出約10ml無色氣體，黃綠色變淺，從而驗證了反應(yīng)的反應(yīng)方程式中的比例關(guān)系。反應(yīng)結(jié)束后將針筒倒置，慢慢推動活塞，用帶火星的木條檢驗針筒口處緩慢推出的氣體，帶火星木條復燃可以證明產(chǎn)生的氣體是氧氣。利用針筒注射器即可以定量測定分解產(chǎn)物的體積，有可檢測分解產(chǎn)物的性質(zhì)，一舉兩得。

當然，關(guān)于針筒注射器的用途還有很多，需要我們教師在教學中不斷地開發(fā)和總結(jié)，不斷地激發(fā)學生的創(chuàng)新思維然，培養(yǎng)學生的探究能力、動手能力，增強學生的環(huán)保意識。

參考文獻

[1]楊梓生.對高中化學學科核心素養(yǎng)的認識 [J].中學化學教學參考，2016（8）：1-2.