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【摘 要】注射器因其气密性好、体积小、易操作、可见度高而被广泛应用于化学实验中。 经过适当改进的注射器可用于取药品，代替量筒量取液体，还可以调节装置内的压强。用注射器作反应容器，使实验微型化、绿色化，易于推广。
【关键词】注射器;反应容器;定性测定;化学实验;绿色环保
【中图分类号】G642.423 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）09-0256-02
注射器对化学实验的改进，加深了学生对化学实验的理解，引起学生对化学的强烈的兴趣，激发创造性思维，培养学生的创新能力，全面提高学生的化学学科素养。创新实验中，使用注射器，使得仪器简单、药品用量少、操作简单、效果明显、成功率高且无污染，大大缩短了实验时间，有效提高了课堂效率。
一、用作反应容器，代替部分实验仪器
1.氢氧化亚铁的生成及氧化。
Fe（OH）2从生成到被氧化过程中呈现白色→灰绿色→深绿色→红褐色的现象[2]。
实验仪器：一次性透明输液袋（缩短了两只支管的长度）、五只带针头的塑料注射器。
实验药品：饱和 NaOH溶液、0.1mol/LFeSO4溶液（加入适量铁丝和稀硫酸防止变质）、饱和FeSO4溶液（加入适量铁丝和稀硫酸防止变质）、0.1mol/L H2SO4溶液（用于调节溶液的pH、清洗输液袋）。
实验过程：
〖TP30.JPG;%30%30，Y〗（1）用注射器抽净输液袋内的空气，制造无氧环境。
（2）用1号注射器抽取约2mL 饱和NaOH溶液慢慢推入输液袋内。
（3）用2号注射器抽取约1mL 0.1mol/LFeSO4溶液缓缓推入输液袋内，出现白色沉淀。
说明：由于进行了排氧操作、调整了試剂的浓度和混合顺序，现象非常明显。
（4）用3号注射器抽取约2mL饱和FeSO4溶液推入输液袋内，白色变成灰绿色。
（5）用4号注射器抽取空气推入输液袋内，充分振荡灰绿色变成深绿色。
说明：增大了氧气的量，增大了氧气与沉淀的接触面积，使变色时间缩短、变色明显。
（6）继续振荡，颜色再次加深。
（7）用5号注射器抽取约0.2mL 0.1mol/LH2SO4溶液推入输液袋内，振荡，深绿色变成红褐色。
说明：通过加入稀硫酸调节溶液的pH，使O2的氧化能力增强，红褐色沉淀出现的时间大大缩短。
2.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的对比实验。
实验创新：注射器替代气球
实验目的：理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的原理，体会两者性质的相似及差异
实验用品：盐酸、Na2CO3 粉末、NaHCO3粉末、洗洁精、试管、注射器。
实验步骤：
〖TP31.JPG;%30%30，Y〗（1）如图1所示，将 0.1g Na2CO3和 0.1gNaHCO3粉末分别装入葡萄糖瓶中后，各加入 3mL 水溶解。
（2）用两支注射器（5mL）均吸入0.5mL2 mol·L-1 稀盐酸，同时将稀盐酸注入瓶中后继续抵住活塞，同时观察另一注射器活塞向上移动的快慢。
实验说明：
1.让同浓度盐酸同时与等量的Na2CO3和 NaHCO3固体或与二者同浓度等体积的溶液反应，对比二者气球变大的情况来进行验证。实验中出现了一些问题，如：装置的气密性无从验证;两者与盐酸反应都很快，很难通过实验来比较“剧烈程度”;使用小气球膨胀差异的比较虽然有时有一定效果，但是也有学生提出“碳酸钠气球”是否会存在漏气等质疑。针对这些问题，进行了实验改进。
2.该实验操作简单，现象明显且具有较强的趣味性。
二、用于定量测定，方便读取数据
Na2O2与CO2反应实验
实验目的：
1.用医疗废品和实验室常用简单仪器设计实验装置，能定量测定有气体参与的化学反应。
2.通过实验得出Na2O2与CO2反应的定量关系。
实验用品：
100mL（或50mL）注射器（玻璃材质）两只， U形管（具支）、单孔橡胶塞、胶塞、温度计（200℃量程）、带胶塞的滴管、小试管、小玻璃珠、T形管、药匙、乳胶管（约3cm）4段、止水夹4个、酒精灯、火柴、木条、带铁夹的铁架台、Na2O2粉末、大理石、稀HCl、澄清石灰水、稀H2SO4。
实验步骤：
1.用制CO2的简易装置制取一瓶500mLCO2（HCl已除），并用注射器A抽取100mLCO2后连接在a处，固定在铁架台上，如下图。
〖XC32.JPG;%30%30〗
2.在U形管内首先装入适量小玻璃珠，然后再装入约1.5gNa2O2粉末，迅速塞上带温度计的单孔橡胶塞;用止水夹夹住a、b、c、d处乳胶管;在d处连接好注射器A′并固定在铁架台上待用。
3.打开止水夹a、b、d，缓缓推动注射器A活塞，将CO2气体压至U形管内，可以看到Na2O2由淡黄色变为白色，温度计水银柱上升，注射器A′活塞外移;再推动活塞将注射器A′内气体推入U形管内，反复2～3 次。可观察到A′内气体体积约为50mL。
4.再用止水夹夹住a、b、d乳胶管，打开橡胶塞，立即插入带火星的木条，木条复燃，可证明有 O2生成。
5.打开另一带温度计的橡胶塞，用带滴管（预先吸入少量稀H2SO4）的胶塞塞紧。打开止水夹a、c，轻轻抽动注射器A 的活塞，将可能残留的CO2气体抽入注射器A中（小试管中导管液面上升约 2cm）。夹住止水夹a，打开止水夹 b，然后将稀硫酸逐滴滴入U形管，可看到有大量气泡产生，小试管内澄清石灰水变浑浊，证明该气体为CO2，证明U形管中生成的白色固体为Na2CO3。
实验说明：
1.本实验在定性地展示实验现象的基础上，更加细致地揭示了实验过程中CO2与O2之间的定量关系，丰富了实验内涵，增加学生多角度、多层面的认知途径，给学生对元素化合物知识的定性、定量认知，化学反应原理的探究、物质的定量讨论和创新思维训练留足了空间，符合高中化学新课程的基本理念。
2.实验用品来源广泛、生活化，废弃医疗器械是本实验的重要仪器，即保证了装置有良好的气密性，又达到了废物利用的目的，增强了学生的环保意识，激发学生的创造性思维，同时提高了对化学学习的兴趣。
三、用于吸取或加注液体
1.改进喷泉实验。
在高中化学教材中， 利用氨气极易溶于水而设计为喷泉实验， 但由于使用滴管， 挤入的水量较少， 会导致实验失败， 将滴管改为注射器， 注入的水量可灵活调节， 可避免实验失败。
2.焰色反应。
在高中化学教材中的焰色反应， 用铂丝蘸取少量溶液在火焰上方灼烧的方法进行，这样产生的火焰面积小， 颜色淡，必须通过蓝色钴玻璃才能看到较淡的紫色。我们同样利用注射器， 对实验进行了改进： 用注射器吸取溶解氯酸钾固体的甲醇溶液， 在酒精灯的火焰上方推动注射器， 把溶液喷出， 因喷出的液体存在一定的压力， 同时点燃会腾起一条长长的紫色火龙， 现象明显， 易于操作。
总之，在中学化学实验创新中，用注射器设计的实验使化学实验向着微型化、绿色化方向发展，操作简单，绿色环保，易于推广。使用注射器，可以同时使实验仪器微型化和化学药品微量化，并且使化学实验向绿色环保的方向发展。即使将某些局部装置改为注射器，也会对实验产生很大影响。
本文系2018年度周口市基础教育教学研究项目《高中化学“3+1”教学模式下创新实验的研究》（zkjy18085009）研究成果。
【关键词】注射器;反应容器;定性测定;化学实验;绿色环保
【中图分类号】G642.423 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）09-0256-02
注射器对化学实验的改进，加深了学生对化学实验的理解，引起学生对化学的强烈的兴趣，激发创造性思维，培养学生的创新能力，全面提高学生的化学学科素养。创新实验中，使用注射器，使得仪器简单、药品用量少、操作简单、效果明显、成功率高且无污染，大大缩短了实验时间，有效提高了课堂效率。
一、用作反应容器，代替部分实验仪器
1.氢氧化亚铁的生成及氧化。
Fe（OH）2从生成到被氧化过程中呈现白色→灰绿色→深绿色→红褐色的现象[2]。
实验仪器：一次性透明输液袋（缩短了两只支管的长度）、五只带针头的塑料注射器。
实验药品：饱和 NaOH溶液、0.1mol/LFeSO4溶液（加入适量铁丝和稀硫酸防止变质）、饱和FeSO4溶液（加入适量铁丝和稀硫酸防止变质）、0.1mol/L H2SO4溶液（用于调节溶液的pH、清洗输液袋）。
实验过程：
〖TP30.JPG;%30%30，Y〗（1）用注射器抽净输液袋内的空气，制造无氧环境。
（2）用1号注射器抽取约2mL 饱和NaOH溶液慢慢推入输液袋内。
（3）用2号注射器抽取约1mL 0.1mol/LFeSO4溶液缓缓推入输液袋内，出现白色沉淀。
说明：由于进行了排氧操作、调整了試剂的浓度和混合顺序，现象非常明显。
（4）用3号注射器抽取约2mL饱和FeSO4溶液推入输液袋内，白色变成灰绿色。
（5）用4号注射器抽取空气推入输液袋内，充分振荡灰绿色变成深绿色。
说明：增大了氧气的量，增大了氧气与沉淀的接触面积，使变色时间缩短、变色明显。
（6）继续振荡，颜色再次加深。
（7）用5号注射器抽取约0.2mL 0.1mol/LH2SO4溶液推入输液袋内，振荡，深绿色变成红褐色。
说明：通过加入稀硫酸调节溶液的pH，使O2的氧化能力增强，红褐色沉淀出现的时间大大缩短。
2.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的对比实验。
实验创新：注射器替代气球
实验目的：理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的原理，体会两者性质的相似及差异
实验用品：盐酸、Na2CO3 粉末、NaHCO3粉末、洗洁精、试管、注射器。
实验步骤：
〖TP31.JPG;%30%30，Y〗（1）如图1所示，将 0.1g Na2CO3和 0.1gNaHCO3粉末分别装入葡萄糖瓶中后，各加入 3mL 水溶解。
（2）用两支注射器（5mL）均吸入0.5mL2 mol·L-1 稀盐酸，同时将稀盐酸注入瓶中后继续抵住活塞，同时观察另一注射器活塞向上移动的快慢。
实验说明：
1.让同浓度盐酸同时与等量的Na2CO3和 NaHCO3固体或与二者同浓度等体积的溶液反应，对比二者气球变大的情况来进行验证。实验中出现了一些问题，如：装置的气密性无从验证;两者与盐酸反应都很快，很难通过实验来比较“剧烈程度”;使用小气球膨胀差异的比较虽然有时有一定效果，但是也有学生提出“碳酸钠气球”是否会存在漏气等质疑。针对这些问题，进行了实验改进。
2.该实验操作简单，现象明显且具有较强的趣味性。
二、用于定量测定，方便读取数据
Na2O2与CO2反应实验
实验目的：
1.用医疗废品和实验室常用简单仪器设计实验装置，能定量测定有气体参与的化学反应。
2.通过实验得出Na2O2与CO2反应的定量关系。
实验用品：
100mL（或50mL）注射器（玻璃材质）两只， U形管（具支）、单孔橡胶塞、胶塞、温度计（200℃量程）、带胶塞的滴管、小试管、小玻璃珠、T形管、药匙、乳胶管（约3cm）4段、止水夹4个、酒精灯、火柴、木条、带铁夹的铁架台、Na2O2粉末、大理石、稀HCl、澄清石灰水、稀H2SO4。
实验步骤：
1.用制CO2的简易装置制取一瓶500mLCO2（HCl已除），并用注射器A抽取100mLCO2后连接在a处，固定在铁架台上，如下图。
〖XC32.JPG;%30%30〗
2.在U形管内首先装入适量小玻璃珠，然后再装入约1.5gNa2O2粉末，迅速塞上带温度计的单孔橡胶塞;用止水夹夹住a、b、c、d处乳胶管;在d处连接好注射器A′并固定在铁架台上待用。
3.打开止水夹a、b、d，缓缓推动注射器A活塞，将CO2气体压至U形管内，可以看到Na2O2由淡黄色变为白色，温度计水银柱上升，注射器A′活塞外移;再推动活塞将注射器A′内气体推入U形管内，反复2～3 次。可观察到A′内气体体积约为50mL。
4.再用止水夹夹住a、b、d乳胶管，打开橡胶塞，立即插入带火星的木条，木条复燃，可证明有 O2生成。
5.打开另一带温度计的橡胶塞，用带滴管（预先吸入少量稀H2SO4）的胶塞塞紧。打开止水夹a、c，轻轻抽动注射器A 的活塞，将可能残留的CO2气体抽入注射器A中（小试管中导管液面上升约 2cm）。夹住止水夹a，打开止水夹 b，然后将稀硫酸逐滴滴入U形管，可看到有大量气泡产生，小试管内澄清石灰水变浑浊，证明该气体为CO2，证明U形管中生成的白色固体为Na2CO3。
实验说明：
1.本实验在定性地展示实验现象的基础上，更加细致地揭示了实验过程中CO2与O2之间的定量关系，丰富了实验内涵，增加学生多角度、多层面的认知途径，给学生对元素化合物知识的定性、定量认知，化学反应原理的探究、物质的定量讨论和创新思维训练留足了空间，符合高中化学新课程的基本理念。
2.实验用品来源广泛、生活化，废弃医疗器械是本实验的重要仪器，即保证了装置有良好的气密性，又达到了废物利用的目的，增强了学生的环保意识，激发学生的创造性思维，同时提高了对化学学习的兴趣。
三、用于吸取或加注液体
1.改进喷泉实验。
在高中化学教材中， 利用氨气极易溶于水而设计为喷泉实验， 但由于使用滴管， 挤入的水量较少， 会导致实验失败， 将滴管改为注射器， 注入的水量可灵活调节， 可避免实验失败。
2.焰色反应。
在高中化学教材中的焰色反应， 用铂丝蘸取少量溶液在火焰上方灼烧的方法进行，这样产生的火焰面积小， 颜色淡，必须通过蓝色钴玻璃才能看到较淡的紫色。我们同样利用注射器， 对实验进行了改进： 用注射器吸取溶解氯酸钾固体的甲醇溶液， 在酒精灯的火焰上方推动注射器， 把溶液喷出， 因喷出的液体存在一定的压力， 同时点燃会腾起一条长长的紫色火龙， 现象明显， 易于操作。
总之，在中学化学实验创新中，用注射器设计的实验使化学实验向着微型化、绿色化方向发展，操作简单，绿色环保，易于推广。使用注射器，可以同时使实验仪器微型化和化学药品微量化，并且使化学实验向绿色环保的方向发展。即使将某些局部装置改为注射器，也会对实验产生很大影响。
本文系2018年度周口市基础教育教学研究项目《高中化学“3+1”教学模式下创新实验的研究》（zkjy18085009）研究成果。