一、实验问题介绍
在人教版《化学(选修4)》化学反应原理中,有“测量锌与硫酸反应速率”的实验,实验装置如图1所示,从装置和原理来看十分简单,实验过程如图2所示。
但在教学过程中发现了如下的问题。
问题1:课本中指出该实验的氢气发生装置是锥形瓶,收集装置是注射器。因注射器活塞的移动存在阻力,而且锥形瓶的容积较大,因而生成的气体较少时,气体的压力较小,无法推动活塞移动,生成的气体就会被压缩在锥形瓶中,使注射器中没有读数;但当生成的气体较多,气压增大时,活塞就会跳跃移动,不便于读数和计时,使读出数据的误差较大。
问题2:注射器前端针头部位比活塞的面积小得多,当产生的气体较少时,由于压强作用在很小的面积上,根据物理学知识(F=P•S),推力是比较小的,即活塞移动阻力大、推力小,在这种情况下,根据活塞位置读出气体的体积是很难实现的。由于活塞阻力等因素存在,使生成气体的压力与标准大气压不相等,气体摩尔体积未知,无法将气体体积转化为物质的量,因而不能进一步计算消耗硫酸的量,也就无法计算出浓度变化和反应速率。
问题3:分液漏斗中的硫酸溶液滴进锥形瓶也会占据一定的体积,导致产生的气体体积偏大,产生误差;随着反应的进行,锥形瓶中气体压力增大,硫酸将无法顺利滴入锥形瓶,阻碍了反应的持续进行。
总之,以上这些在实验过程中发现的问题说明课本中的测定锌与稀硫酸反应速率的实验在实际操作中是很难实现的,所以笔者结合前人对该实验装置的改进,进一步创新设计装置以解决在实践中发现的问题。
二、前人对本实验的改进
三、笔者对本实验的改进方案
四、结语
笔者对本实验的改进思路已经在教学实践中得到应用。结论表明,比课本中的实验方案更容易操作,希望本文把该方法介绍给更多的教学同仁,让他们在教学实践中检验和完善。
参考文献
[1] 朱艺颖,李琦.测量锌与硫酸反应速率实验装置的改进[J].科技创新导报,2018(1):208-209.
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