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研究背景
现行高中《化学》（人教版）第2册第5章第1节“甲烷”中，要求进行甲烷取代反应的实验演示。常用的实验装置如图1所示，由铁架台、铁夹、玻璃水槽和100mL的大量筒等组成。实验时需使用饱和食盐水多达约1000mL，连同实验装置，总重约5kg。老师要扛着这套装置去上课，会感觉很费劲。这个实验操作也很复杂，手要接触饱和食盐水，弄不好，量筒中的饱和食盐水还会流出来，空气也会溜进去，影响实验效果。一般天气，这个实验需要耗时10～20min，而且只能看到10～20mm的饱和食盐水柱，遇到阴雨天气，就根本看不到实验现象。这个实验也是高中化学最难做的实验之一。
综合上述分析，本实验存在的问题有：
装置笨重，操作复杂；
试剂用量多；
反应慢、现象不明显；
实验效果易受阴雨天气影响。
研制思路
要减轻装置的重量，减少试剂的用量，就必须去掉铁架台和玻璃水槽，用φ20mm、长200mm玻璃管代替100mL量筒，用60mL广口瓶代替玻璃水槽，省去了铁架台，也减少了试剂的用量，这样就大大减轻了装置的总重量；为了缩短反应时间和不受阴雨天气影响，就必须在新的实验装置中增加光源，并设计吸排系统和调光装置。这样，既能简化操作又能够改善实验效果。
?制作材料
塑料管，塑料板，60mL广口瓶，φ20mm、长200mm玻璃管，注射器，塑料导气管，橡皮筋，胶塞，双孔插管，气体调节阀，LED发光管，调光按钮，三通管，粘胶，螺丝钉等。
制作方法
用塑料导管、胶塞和双孔插管把注射器、玻璃管、广口瓶连接起来，套上气体调节阀，制作成有吸排系统的反应装置，见图2。
用塑料管、塑料板、LED发光管、调光按钮制作成光源座，见图3。
把反应装置放进光源座中，把橡皮筋固定在注射器上方并拉住注射器活塞下方，即制成了一个调光式甲烷取代反应演示器，如图4。
完成的实验装置外观见图5。
图2
图4
图6
使用方法
在广口瓶中注入50mL饱和食盐水，把反应装置放进光源座中，关闭进气调节阀，把注射器活塞压至底部，松开手，饱和食盐水被自动吸满玻璃管，把氯气袋和甲烷袋分别接在三通管上，打开进气阀和氯气阀，用排饱和食盐水收集玻璃管4/5体积的氯气，关闭氯气阀，打开甲烷阀，收集甲烷至排完饱和食盐水为止，即得到甲烷与氯气的体积比为1∶4，按下调光按钮，调至适宜亮度，3～5分钟即可看到50～100mm高的饱和食盐水柱（为方便学生观察，可在饱和食盐水中滴入几滴1mol/L的KMnO4溶液，把溶液调成红色），见图6。取下反应装置，可看到玻璃管壁上有油滴。这一现象说明随着反应的进行，玻璃管内的压强减小，气体总体积减小，并生成了新的油状物质（CH2Cl2、CHCl3、CCl4等），CH3Cl为气体。
本项目特点
本装置设置了调光光源和吸排系统，用玻璃管代替了量筒，用广口瓶代替了玻璃水槽。整个装置小巧玲珑，操作简单，省时省力，现象明显，安全环保，实验不受天气影响，填补了该项实验仪器的空白。
该项目获得第26届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科教制作类一等奖。
专家评语
项目原理科学性强，思路明确清晰，针对中学化学教学中较难进行的反应，以巧妙的构思和合理的设计明显地改善了实验的效果。综合来看，本项目的成果是一件非常成功的科教制作作品。
发明的缘起
9年级化学教材中关于电解水的实验装置原理如图1所示。该实验虽然结构简单，但在实验过程中，手要与电解液接触，而且每组实验的用水量较大，不能体现绿色化学的教育理念。有时，教师也常用霍夫曼式电解器进行实验（如图2），霍夫曼式电解器由于价格昂贵、易破损等因素，推广应用受到一定的限制。因此，很多学校都没有让学生进行该实验。据有关调查表明，全世界每年要消耗上百亿只一次性塑料打火机，而一次性塑料打火机使用完后通常都被人们当作废弃物扔掉，这无疑是一种巨大的资源浪费，且对环境是一种巨大的危害。从节约资源和保护环境出发，笔者对一次性塑料打火机进行了研究，发现它的内部结构正好可以代替电解槽进行水的电解实验。
现行高中《化学》（人教版）第2册第5章第1节“甲烷”中，要求进行甲烷取代反应的实验演示。常用的实验装置如图1所示，由铁架台、铁夹、玻璃水槽和100mL的大量筒等组成。实验时需使用饱和食盐水多达约1000mL，连同实验装置，总重约5kg。老师要扛着这套装置去上课，会感觉很费劲。这个实验操作也很复杂，手要接触饱和食盐水，弄不好，量筒中的饱和食盐水还会流出来，空气也会溜进去，影响实验效果。一般天气，这个实验需要耗时10～20min，而且只能看到10～20mm的饱和食盐水柱，遇到阴雨天气，就根本看不到实验现象。这个实验也是高中化学最难做的实验之一。
综合上述分析，本实验存在的问题有：
装置笨重，操作复杂；
试剂用量多；
反应慢、现象不明显；
实验效果易受阴雨天气影响。
研制思路
要减轻装置的重量，减少试剂的用量，就必须去掉铁架台和玻璃水槽，用φ20mm、长200mm玻璃管代替100mL量筒，用60mL广口瓶代替玻璃水槽，省去了铁架台，也减少了试剂的用量，这样就大大减轻了装置的总重量；为了缩短反应时间和不受阴雨天气影响，就必须在新的实验装置中增加光源，并设计吸排系统和调光装置。这样，既能简化操作又能够改善实验效果。
?制作材料
塑料管，塑料板，60mL广口瓶，φ20mm、长200mm玻璃管，注射器，塑料导气管，橡皮筋，胶塞，双孔插管，气体调节阀，LED发光管，调光按钮，三通管，粘胶，螺丝钉等。
制作方法
用塑料导管、胶塞和双孔插管把注射器、玻璃管、广口瓶连接起来，套上气体调节阀，制作成有吸排系统的反应装置，见图2。
用塑料管、塑料板、LED发光管、调光按钮制作成光源座，见图3。
把反应装置放进光源座中，把橡皮筋固定在注射器上方并拉住注射器活塞下方，即制成了一个调光式甲烷取代反应演示器，如图4。
完成的实验装置外观见图5。
图2
图4
图6
使用方法
在广口瓶中注入50mL饱和食盐水，把反应装置放进光源座中，关闭进气调节阀，把注射器活塞压至底部，松开手，饱和食盐水被自动吸满玻璃管，把氯气袋和甲烷袋分别接在三通管上，打开进气阀和氯气阀，用排饱和食盐水收集玻璃管4/5体积的氯气，关闭氯气阀，打开甲烷阀，收集甲烷至排完饱和食盐水为止，即得到甲烷与氯气的体积比为1∶4，按下调光按钮，调至适宜亮度，3～5分钟即可看到50～100mm高的饱和食盐水柱（为方便学生观察，可在饱和食盐水中滴入几滴1mol/L的KMnO4溶液，把溶液调成红色），见图6。取下反应装置，可看到玻璃管壁上有油滴。这一现象说明随着反应的进行，玻璃管内的压强减小，气体总体积减小，并生成了新的油状物质（CH2Cl2、CHCl3、CCl4等），CH3Cl为气体。
本项目特点
本装置设置了调光光源和吸排系统，用玻璃管代替了量筒，用广口瓶代替了玻璃水槽。整个装置小巧玲珑，操作简单，省时省力，现象明显，安全环保，实验不受天气影响，填补了该项实验仪器的空白。
该项目获得第26届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科教制作类一等奖。
专家评语
项目原理科学性强，思路明确清晰，针对中学化学教学中较难进行的反应，以巧妙的构思和合理的设计明显地改善了实验的效果。综合来看，本项目的成果是一件非常成功的科教制作作品。
发明的缘起
9年级化学教材中关于电解水的实验装置原理如图1所示。该实验虽然结构简单，但在实验过程中，手要与电解液接触，而且每组实验的用水量较大，不能体现绿色化学的教育理念。有时，教师也常用霍夫曼式电解器进行实验（如图2），霍夫曼式电解器由于价格昂贵、易破损等因素，推广应用受到一定的限制。因此，很多学校都没有让学生进行该实验。据有关调查表明，全世界每年要消耗上百亿只一次性塑料打火机，而一次性塑料打火机使用完后通常都被人们当作废弃物扔掉，这无疑是一种巨大的资源浪费，且对环境是一种巨大的危害。从节约资源和保护环境出发，笔者对一次性塑料打火机进行了研究，发现它的内部结构正好可以代替电解槽进行水的电解实验。