高中化学创新实验

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§1《Fe(OH)2快速转化成Fe(OH)3》的实验（可以转载，但不能故意抹掉或假冒原创作者）

高中化学教材中《Fe(OH)

2转化成Fe(OH)

3

的实验》方法是把新制出的白色Fe(OH)

2

试管

振荡，试管内的物质变成灰绿色，再振荡变成红褐色的Fe(OH)

3

。可是，直至下课了，除了在试管壁上有少量的红褐色痕迹外，试管内的物质仍为灰绿色。究其原因，是氧气在碱性介质

中氧化能力弱，同时Fe(OH)

2与氧气不能充分接触。笔者介绍一种在滤纸上完成Fe(OH)

2

快速

转化成Fe(OH)

3

的实验方法：

1 实验步骤和现象

取一张滤纸，先用水湿润，再滴一些盐酸将滤纸酸化，而

后把试管里的灰绿色物质倒在滤纸上，用玻棒将其摊开，片

刻间灰绿色物质变成红褐色。向学生展示，红褐色在白色滤

纸的衬托下很清晰，可见度很大。

2 原因分析

影响空气里的氧气氧化Fe(OH)

2

的能力因素有两点：

⑴介质的酸碱性根据电极电势可知，介质的酸性越强，氧气的氧化能力越强，介质的酸性越弱，氧气的氧化能力越弱。酸化滤纸的目的是为了降低PH值，增大氧气的氧化能力，从而

加快了Fe(OH)

2转化成Fe(OH)

3

的速度；

⑵氧气的浓度（氧气的分压）把Fe(OH)

2

倒在滤纸上，用玻棒将

其摊开，是为了使Fe(OH)

2

与空气（氧气）充分接触，从而加快了

Fe(OH)

2转化成Fe(OH)

3

的速度。

▲探究实验设想提示

当今许多化学教学参资料、练习题、甚至2003年高考理科综合

试卷第33题，都十分肯定地认为：制取白色的Fe(OH)

2

成功关键

是全过程必须避免试剂与空气（氧气）接触，否则新生成的白色

Fe(OH)

2

将被氧气迅速氧化成绿色。于是设计出多种实验方法：加热法赶出试剂溶液里溶解的少量氧气，用长滴管把氢氧化钠溶液注入硫酸亚铁溶液底部，为阻断与空气接触在试剂溶液上加植物油、加石蜡油、加苯等，甚至用氢气作保护气，但实验结果常常并不理想。

笔者认为，新生成的白色Fe(OH)

2

变成绿色并非氧化所致，其理由为：

1、Fe(OH)

2

与氧气的反应属多相间的反应，反应速率必然较慢，不可能在震荡试管的1min 左右的时间里迅速氧化；

2、试管里的试剂与空气的接触面仅试管内的圆面，如此小的接触面不可能在震荡试管的1min左右的时间里迅速氧化；

3、根据氧气在酸性、中性、碱性介质里的电极电位数值可知，氧气在碱性介质里的氧化能力很弱，不可能在震荡试管的1min左右的时间里迅速氧化；

4、根据美术里合色原理可知，白色Fe(OH)

2 因氧化渐变成红褐色的Fe(OH)

3

，被氧化后的

物质其过渡色只能有三种颜色：①粉红②紫色③橙色，不应经过绿色（或灰绿色）。绿色（或灰绿色）物质不是被氧化后所生成的中间产物。

5、实验验证：取新制的绿色（或灰绿色）物质加盐酸溶解，向溶液里加硫氰化钾，不变

红色，证明没有Fe3+生成，说明Fe(OH)

2没有被氧化，即白色Fe(OH)

2

变成绿色非氧气氧化所

致。

绿色（或灰绿色）物质可能是氢氧化亚铁的某种络合物，配位体是水分子或者氢氧根离子，笔者尚不能确定。

把不含Fe3+的亚铁盐浓溶液与浓热的NaOH溶液混合，就可得到Fe(OH)

2

白色沉淀，冷的NaOH

溶液稀与亚铁盐稀溶液混合可能得到绿色的Fe(OH)

2

沉淀。

可见，沉淀物呈白色、呈绿色都是氢氧化亚铁；

Fe(OH)

2

由白色变绿色与氧气没有关系；

没有必要花那么的精力研究如何制白色Fe(OH)

2

。

：§2《气密性检查》的四种方法

§2《气密性检查》的四种方法

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初中化学教材上关于《气密性检查》的方法（如图1所示），是手贴在容器（烧瓶或试管）壁上，容器内的空气受热体积膨胀，观察插在水里的导管末端有无气泡放出，手离开容器壁一会，容器内的空气受冷体积收缩，水能否进入导管末端，形成一段水柱。

1教材上的《气密性检查》方法的缺点：

1.1由于热量通过玻璃传递，太慢，手贴在容器壁上需要数分钟，插在水里的导管末端才有气泡放出，手离开容器壁，又需要数分钟，水才能进入导管末端，形成一段水柱，太费时间；当气温与手温无较大温差时，这一方法决不会成功。

1.2 当制取易溶于水的气体时（制氨气、氯化氢气等），导管末端不应被水浸湿。

1.3 对启普发生器、老式贮气瓶、沉浮式气体发生器、沉浮式贮气瓶等大型仪器气密性检查就很难完成。

2 现在介绍另外四种气密性检查方法，供您选择：

2.1导管末端浸水法（如图2所示）把导管末端插入装满水的试管（或烧杯）里，向上提起试管，使导管插到试管底，观察导管末端。如果水没有大量进入导管，则气密性好；如果水大量进入导管，移去装水的试管，导管里的水就自动流出，则气密性不好。此法简单

快速，当容器中装有试剂时也能进行检查。缺点是水会浸湿导管末端。

2.2 滴定管抽气法（如图3所示）在注满水的滴定管顶部加一只单孔橡胶塞，孔里加玻璃导管，导管上连接一段乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门，如果水流出一部分后就不再流，说明装置的气密性好；如果水外流不止，说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。

2.3 滴定管压水法（如图4所示）在注满水的滴定管下部尖嘴处连接一段长30cm的乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门，如果滴定管里的液面下降一部分后就不再下降，说明装置的气密性好；如果液面下降不止，说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。

2.4 检查启普发生器气密性的方法

2.4.1没装试剂的启普发生器的检查方法首先关闭启普发生器上的活塞导管，向启普发生器的球形漏斗里注水，当水在容器里把漏斗下端封闭后再注水，容器里的液面不再上升，则气密性好；容器里的液面继续上升，则漏气。

2.4.2 已装试剂的启普发生器的检查方法打开启普发

生器上的活塞导管，球形漏斗里的酸液下降，酸液穿过"细腰"

进入容器，和固体试剂接触发生反应，关闭活塞导管，生成的

气体把酸液压回球形漏斗，一分钟内球形漏斗里的酸液不下降，

则气密性好，酸液下降，则漏气。

▲ 探究实验设想提示

加热容器法。

上篇：§1《Fe(OH)

2快速转化成Fe(OH)

3

》的实验

下篇：§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法

§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法

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把20克蔗糖放入100mL 的烧杯里，向蔗糖上滴加14mL 水（水是该反应的催化剂），再滴加20mL 浓硫酸，立即把一根玻璃棒插在蔗糖中间。片刻间蔗糖变黑，体积膨胀，用玻璃棒拔出一个大黑炭砣子。

化学反应方程式是：C 12H 22O 11 → 12 C + 11H 2O 该实验并不难做，但是，由于有强氧化性的浓硫酸参与该反应，常有SO 2 释放出来，污染实验环境，是该实验的问题。消除方法：培养皿里放进装适量NaOH 溶液,把100mL 的

烧杯放在NaOH 溶液里，100mL 的烧杯上罩一只250mL 的烧杯（NaOH 溶液应封闭250ml 的烧杯下口），SO 2被NaOH 溶液吸收。化学反应方程式是：2NaOH + SO 2 == Na 2SO 3 + H 2O ▲ 探究实验设想提示

1、浓硫酸使蔗糖脱水炭化除了有SO

2、CO 2水蒸气排放外，还有大量的CO 排放。

2、在大烧杯的内壁上粘贴滤纸条，滴加品红试液，观察浓硫酸和蔗糖发生炭化反应时产生的SO 2使红色消退过程。

上篇： §2《气密性检查》的四种方法

下篇：§4普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》

§4普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》

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《高温防风酒精灯罩》是淮海教学仪器研究所独家享有知识产权的创新仪器，广泛地使用在理、化、生各实验室所有的酒精灯上，适用教师演示实验和学生实验。我国东部城市多数中学已使用。

《高温防风酒精灯罩》加放在普通酒精灯上

即成高温防风酒精灯（如右图所示）。

1 高温防风酒精灯有四个特点：

1.1 高温不用额外增加酒精用量而火焰

温度比普通酒精灯有明显提高。可快速完成

《木炭还原氧化铜》、《石蜡催化裂化》、

《水蒸气和铁粉的置换反应》等高温实验；

能完美地进行玻璃导管的弯曲、拉抻加工，

在中学实验室里足以取代酒精喷灯。

1.2 防风火焰保持直立稳定，可以敞开

门窗或距离吊扇中心1.5米之外完成各种加

热实验，做《焰色反应》有更突出的效果。

1.3 省时节能与普通酒精灯相比，加热液体物质的实验快1~2倍，加热固体物质的实验快3~5倍。加快了课堂实验速度，为理论教学和学生练习赢得了大量时间，为学生填写实验报告赢得了大量时间。

1.4 美观耐用主体是用耐高温的玻璃制作的，正常使用不会损坏；与普通酒精灯结合和谐，整体如同工艺品。

2 高温防风的原理：从灯罩下部进入的冷空气在灯焰周围得到预热，酒精充分燃烧产生高

温火焰；在灯罩保护下火焰稳定集中，所以就产生"高温防风"效果。

3 使用方法：手持灯罩"细腰"部位正放在燃着的酒精灯上，让灯焰从灯罩上口正中心穿出，用外焰加热。加热完毕，持灯罩"细腰"部位从酒精灯上取下（稍有温热，绝不烫手），再熄灭酒精灯。

4 与国内、外同类产品（或自制教具）比较：

▲探究实验设想提示

1、用电子数字温度计测定酒精灯火焰各处的温度，你会惊奇地发现酒精灯火焰的最高温度点不在外焰，而在内焰与外焰的交界处。

2、对比：①酒精灯不加任何附件，②酒精灯芯里插入细铜丝，③酒精灯上加铁纱网，④加铁皮防风罩，⑤加高温防风罩。它们各自的实验效果（温度、防风、加热速度、方便性、安全性等）。

上篇：§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法

下篇：§5《焰色反应》实验的新做法

§5《焰色反应》实验的新做法

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高中化学教材关于《焰色反应的实验》我的做法如下： 1 准备 把滤纸切割成1.5×10cm 的纸条，把要做焰色反应实验用的各种盐的名称用铅笔分别写在滤纸条上，将滤纸条分别浸泡在各种盐的饱和溶液里，片刻后取出，晾干。

2 实验 点燃高温防风酒精灯，用镊子夹持含有不同盐的滤纸在灯焰上灼烧，高温的灯焰就会呈现不同色彩。 3与教材上的实验方法比较

上篇：§4普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》 下篇：§6水蒸气与铁粉发生置换反应实验

§6水蒸气与铁粉发生置换反应实验

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高中化学教材上关于水蒸气与铁粉发生置换

反应的实验，如果按照教材上的装置示意图组装

仪器，则很难做成。分析其原因是水蒸气通过铁

粉石棉绒时，把铁粉石棉绒的温度降低了许多，

大量的水蒸气进入干燥球，致使干燥剂（无水氯

化钙）变成糊状，反应不能进行。笔者做了如下

改进实验就能顺利完成：

1类教材上的装置示意图组装仪器（如

右图所示）

在制取水蒸气的烧瓶上改加一只双孔橡

胶塞，一个孔用导管与装铁粉石棉绒的

玻璃管连接，另一个孔装上玻璃导管，

再连接5cm长的乳胶管，用弹簧夹夹住

乳胶管。开始加热烧瓶和装铁粉石棉绒的玻璃管时，先把烧瓶上夹乳胶管的弹簧夹取下，让水蒸气排到空气中，当铁粉石棉绒被酒精喷灯烧成红热状态时，用弹簧夹夹住向空气中排水

蒸气的乳胶管，大量水蒸气和铁粉石棉绒接触，水

蒸气和铁粉发生置换反应，成功地完成实验。

2 在教材上的装置示意图基础上作四处改动（如右

图所示）

①酒精喷灯使用时预热时间太长，并发出呼呼的响

声，干扰课堂教学，改用高温防风酒精灯使实验时

间大大缩短，全实验过程无声、安全。

②因为烧瓶太大，把水加热沸腾需要较长时间，改烧瓶为试管，试管上加双孔胶塞，一个孔用导管与装铁粉石棉绒的玻璃管连接，另一个孔装上玻璃导管，再连接5cm长的乳胶管，用弹簧夹夹住乳胶管。

③原示意图上干燥球里的干燥剂长时间使用容易成糊状，气体不能畅通。去掉干燥球，改向下排空气法收集氢气为排水法收集。

④装铁粉的玻璃管倾斜，可以避免水流到炽热的玻璃

管上，玻璃管炸裂。

3、图3实验法与图2相似，结构更紧凑一些。

笔者按图1、2、3装置做该实验，2~3min左右即可顺

利快速完成。成功的关键是先使铁粉获得高温再输入

水蒸气，过早输入水蒸气会降低铁粉温度，致使实验

失败。

▲探究实验设想提示

① 3Fe + 4H2O(g)4Fe3O4 + H2↑，如何证明有Fe3O4生成？

②镁在沸水中燃烧；③镁在水蒸气中燃烧。

上篇：§5《焰色反应》实验的新做法

下篇：§7安全自动的《沉浮式贮气瓶》

§7安全自动的《沉浮式贮气瓶》

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《沉浮式贮气瓶》（图1所示）曾在江苏省中学

化学实验调研会评比中荣获一等奖，相关知识产权由

江苏省徐州市淮海教学仪器研究所独家享有。该仪器

是利用浮力的原理设计的，用它可以贮存氢气、氧气、

氯气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体，还可以

无泄漏地收集有毒气体（参看§10），快速地制取大

量氮气（参看§11）。适用于初中、高中和其他各类

学校化学实验室里，是老式贮气瓶（图2所示）的更

新换代产品，我国东部城市许多中学已使用。

1 主要构造：（如图1所示）

①容器 - 装液体（如水、饱和食盐水、NaOH溶液等）；

②气罩 - 装气体；

③配重盒 - 与气罩连为一体，内装细沙，起增加排气

压强的作用。

2 使用方法（以贮存CO为例）：

2.1 准备：向容器中注水，水面与容器内圆柱顶部齐平，

把气罩插入容器中，沉到底部，加上活塞导管。

2.2 贮气：把CO从活塞导管输入贮气瓶内，气罩向上浮起。当气罩下边冒出气泡时，表明贮满，关闭活塞导管。贮气瓶与CO的发生装置分离。

2.3 输出气体：打开活塞导管，CO气自动排出。

3 与老式贮气瓶比较：

▲探究实验设想提示

1、对比老式贮气瓶（注水排气式的不同变形装置）和《沉浮式贮气瓶》的使用安全性、方便性、输出气压稳定性等诸方面的特点。

2、练习用排水法把《沉浮式贮气瓶》里的气体收集在集气瓶里。

上篇：§6水蒸气与铁粉发生置换反应实验

下篇：§8有害气体（Cl

、CO）的安全环保收集法

2

§8有害气体（Cl2、CO）的安全环保收集法

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在初、高中化学教学中，实验教师常要收集CO、Cl

等

2

对人体有的害气体，气体漏主要发生在更换集气瓶的那段时

间。所以人们在要在通风厨里制取它们，不太方便。笔者向

您介绍一种在敞开环境里，安全收集有害气体的方法：以收

集氯气为例。

1 准备 (装置如右图所示)

1、T 形三通管；

2、活塞二通管；

3 、《沉浮式贮气瓶》内装饱和

食盐水，气罩沉到最低处。各部

件用乳胶管如图连接。

2 操作步骤

打开③《沉浮式贮气瓶》顶部的

导管活塞，放好第一只集气瓶，

打开②活塞二通管上的活塞，氯

气发生装置输出的氯气进入集气

瓶，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在集气瓶口，当试纸变蓝色时立即关闭②活塞二通管上的活塞，缓缓抽出导气管，插入第二只空集气瓶里，按前面的操作步骤继续收集。

3 工作原理

当关②闭活塞二通管上的活塞时，氯气发生装置输出的氯气通过① T 形三通管进入③《沉浮式贮气瓶》，贮气瓶的气罩浮起，氯气暂贮其中。在收集第二集气瓶时，氯气发生装置输出的氯气和③《沉浮式贮气瓶》里暂贮的氯气同时进入集气瓶。

4 特点

实验过程中有害气体在绝不泄漏，不需用通风橱就能安全地收集，操作简单方便；在收集一般无毒气体时若用此法也有极好的效果，避免了更换集气瓶时新制的气体排到空气中，减少浪费。

▲探究实验设想提示

1、找寻实验室短时间贮存大量有害气体的有效方法。

2、找寻分装了氧气的集气瓶在短时间（2星期内）放置方法。

上篇：§7安全自动的《沉浮式贮气瓶》

下篇：§9用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气

§9用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气

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在做合成氨气的模拟实验时，或者用氮气作保护气时，都要用到氮气，

如何快速、廉价地制取大量氮气？现在介绍用《沉浮式贮气瓶》制取

大量氮气的方法。

1 准备

取一套气罩容积为2000mL的《沉浮式贮气瓶》，向容器里加入

500mL10%浓度的氢氧化钠溶液，在容器中心的圆柱平台上放一片薄木

板，木板上放一只金属的瓶盖（起隔热作用，防止白磷燃烧时烫坏贮

气瓶的容器）。

2 制取

2.1 取花生米大小的一块白磷，用滤纸吸干表面的水分，放入瓶盖里；

2.2 用烧热的玻璃棒接触白磷，白磷燃烧起来后，立即把《沉浮式贮气瓶》的气罩插入容器，静置。

3.3 大约3-4分钟后，气罩里的氧气被白磷耗尽，至少得到

1500mL的氮气。

3 原理

白磷耗掉空气里的氧气生成五氧化二磷，除尽氧气；空气里

的二氧化碳和会发出的白磷蒸汽均被容器里的氢氧化钠溶

液吸收，气罩里仅剩氮气和微量的稀有气体。

、CO）的安全环保收集法

上篇：§8有害气体（Cl

2

下篇：§10快速做《煅烧石灰石》实验

§10快速做《煅烧石灰石》实验

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在初、高中的化学教材中都涉及到煅烧石灰石的分解反应，一般加热工具在讲台上不易得到千度之上的火焰。若用酒精喷灯加热（图1），一则预热时间太长，二则喷灯声音太大，转移了学生的注意力。现在介绍一种简

易快速煅烧石灰石的实验方法（图

2）：

1准备普通酒精灯（把灯芯调大一

些）、装氧气的沉浮式贮气瓶（连

在乳胶管上的玻璃导管换成20cm

长的细铁管）、石灰石薄片（或贝壳）、500ml烧杯（装500ml水，向水中滴加5~6滴酚酞试剂）、坩埚钳。

2实验步骤

2.1 点燃酒精灯，打开沉浮式贮气瓶的活塞导管，把细长的铁导管由下向上插进酒精灯的焰心位置，铁导管与酒精灯火焰成45°角，火焰在氧气流的吹动下，形成向上倾斜45°角的高温焰锋。

2.2 用坩埚钳夹持石灰石薄片（或贝壳）在高温焰锋上灼烧1min，而后把石灰石薄片（或贝壳）投入滴加了酚酞的水里，搅拌，水呈现红色。

3化学反应方程式：

CaCO

3 → CaO + CO

2

↑ CaO + H

2

O → Ca(OH)

2

▲探究实验设想提示

1、煅烧石灰石实验的关键是在课堂上快速获得稳定的高温火焰，实验全过程应该安全稳定。本实验设计设计完全达到了要求。

2、2004年10月26日在江苏省第四届中学化学实验调研会上，有一参赛教师用《高温防风酒精灯》成功地完成了煅烧石灰石的实验，并获得一等奖。若采用此法做，岂不更加简便？

上篇：§9用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气下篇：§11《沉浮式气体发生器》简介

§11《沉浮式气体发生器》简介

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《沉浮式气体发生器》是从1989年开始研制的创新仪器，

2002年定型。曾在江苏省中学化学实验调研会评比中荣获

一等奖，相关知识产权由江苏省徐州市淮海教学仪器研究

所独家享有。用它能制取氢气、氧气、二氧化碳、硫化氢、

乙炔等五种气体，还能洗涤净化新生成的气体。是启普发

生器（图4）及它的变形仪器的更新换代仪器，我国东部

城市许多中学已使用。

1 主要构造：

①容器 - 内装液体试剂；

②气罩 - 生成的气体暂存其中；

③配重盒 - 与气罩连为一体，内装

水，增加排气压强，可装不同液体，

对新制出的气体进行洗涤净化；

④反应胆 - 仪器正中心的红色杯

状物，悬挂在气罩中心，内装锌粒、

石灰石等固体试剂。

2 使用方法（以制氢气为例）

2.1准备拿出气罩，取下顶部一侧的小橡胶塞，注入配重液（体积约100mL，液面与配重盒上标记线齐平）。锌粒装满反应胆容积的3/4，手持反应胆下部突起，将反应胆两臂挂在气罩内壁上的红色"Ｕ"形槽内, 向容器内注入300mL稀硫酸或稀盐酸，把气罩插入容器中。

2.2 制取氢气打开活塞导管，气罩下沉，内装锌粒的反应胆浸入酸液中，锌粒与酸发生置换反应，产生氢气（如图1所示）。关闭活塞导管，产生的氢气将气罩浮起，反应胆随之离开酸液，反应自行停止（如图2所示）。

2.3 洗涤气体（如图3所示）用乳胶管连接活塞导管和配重盒上的小支管，使新生成的氢气通过配重盒里的配重液，把杂质气体除去，洁净的气体从有橡胶塞的导气管排出。

3. 与国内、外同类仪器的比较：

▲探究实验设想提示

1、《沉浮式气体发生器》与常用的气体发生装置（启普发生器、简易启普发生器、Ｕ形管、