一种用于化学反应的模块化实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及化学实验装置技术领域，尤其是一种用于化学反应的模块化实验装置。


背景技术：

[0002]“二氧化碳的制取和性质”是学生在初中化学阶段必须完成的基础实验之一，需要学生深入学习和探究。鲁教版教材设计了二氧化碳的制取和收集实验、高低蜡烛验证二氧化碳不燃烧也不支持燃烧的性质、能溶于水且与水反应、能与氢氧化钠反应共计4个实验。教材中设计的实验非常适合学生操作，但多组实验间相互独立，过程形式单一，不能很好的发挥学生的主观能动性和创新意识。教师需要提前制备大量的二氧化碳。针对这些问题，很多教师对二氧化的实验装置进行了大量的改进设计，使二氧化的性质探究实验装置朝着综合化和微型化的方向发展。这些创新的装置设计，将二氧化碳的快速制取和性质检验一体化，但创新主要集中在利用同等功能仪器的替换(例如用试管代替锥形瓶)、自制仪器完成多个性质实验或引入侧泡反应管等复杂仪器，虽然达到了综合化、一体化的目的，但增大了实验难度，且实验装置无法用于其他气体性质的验证，普适性大大降低。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于提供一种用于化学反应的模块化实验装置，克服前述现有技术的不足，引入“模块化设计理念”，设计可适用于化学实验中几乎所有的“固液常温型”的模块化实验装置，装置结构简单，操作方便，对实验进行直观展现，实现实验装置的综合化、微型化和绿色化创新。
[0004]
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0005]
一种用于化学反应的模块化实验装置，包括连接管、气体发生收集机构、三通阀、第一性质检验机构和第二性质检验机构，其中：
[0006]
所述连接管的一端设置有气体发生收集机构；所述连接管的管体上间隔安装有若干三通阀，三通阀的第一支管和第二支管与连接管的管体连通，第三支管与第一性质检验机构或第二性质检验机构连通；
[0007]
所述第一性质检验机构包括注射器和设置于注射器内腔的化学品，注射器的头部与三通管的第三支管连通；
[0008]
所述第二性质检验机构包括验证管，验证管的一端与三通阀的第三支管连通，另一端开口设置；
[0009]
用于化学反应的模块化实验装置，连接管用于将所有组成部分连接到一起，气体发生收集装置用于产生和收集气体，三通阀用于控制与其连接的第一性质检验机构和第二性质检验机构的启闭，第一性质检验机构中的至少其中一个用于配合气体发生收集装置生成目标气体，其他第一性质检验机构和第二性质检验机构用于检验气体性质；装置可用于初中化学中常温下“固液反应”类型实验，可用于教师演示实验或学生实验。
[0010]
进一步的，所述气体发生收集机构包括密封袋，密封袋与连接管的一端连通，密封袋内放置有生成气体的第一种原料。当生成气体的原料有n种时，至少其中n-1个第一性质检验机构的注射器内腔放置有生成气体的原料，且每个注射器的内腔中放置的原料不同。
[0011]
进一步的，用于化学反应的模块化实验装置，在二氧化碳的制取与性质检验的模块化实验中使用时，所述气体发生收集装置内放置有碳酸钠粉末，其中一个第一性质检验机构的注射器内腔中放置有稀盐酸，打开与放置稀盐酸的第一性质检验机构连接的三通阀时，能够使稀盐酸与气体发生收集装置内的碳酸钠粉末进行反应，密封袋在出气为压扁的状态，作为二氧化碳的制取收集机构，在稀盐酸和碳酸钠粉末反应时，其可变的体积能起到快速收集气体的作用，学生通过密封袋的膨胀可观察到二氧化碳的收集，具有直观化特点。
[0012]
进一步的，其中一个第一性质检验机构的注射器内腔中放置有澄清的石灰水，二氧化碳气体制取收集后，调整与放置有澄清石灰水的第一性质检验机构连通的三通阀，盛有澄清石灰水的注射器吸入气体，澄清石灰水变浑浊，证明产物是二氧化碳。
[0013]
进一步的，其中一个第一性质检验机构的注射器内腔中放置有蒸馏水，验证证明产物是二氧化碳后，调整与盛有蒸馏水的注射器连通的三通阀，盛有蒸馏水的注射器吸入一定体积二氧化碳气体，静止一段时间后，注射器活塞移动，注射器内体积减小，证明二氧化碳能溶于水。
[0014]
进一步的，其中一个第一性质检验机构的注射器内腔中放置有氢氧化钠粉末，调整与盛有氢氧化钠粉末的注射器连通的三通阀，盛有氢氧化钠粉末的注射器吸入一定体积气体，静止一段时间后，注射器活塞移动，注射器内体积减小，证明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应。
[0015]
进一步的，将密封袋内气体挤入三通阀连接的验证管，将燃着的木条靠近验证管的开口端，发现靠近验证管始端的木条先熄灭，靠近验证管末端开口处的木条后熄灭，证明二氧化碳的密度大，不燃烧也不支持燃烧。
[0016]
进一步的，其中一个第二性质检验机构中放置有干燥的紫色石蕊试纸，其中一个第二性质检验机构中放置有湿润的紫色石蕊试纸，一段时间后发现验证管内的干燥石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色，说明二氧化碳与水反应，产生的新物质呈酸性。
[0017]
更进一步的，其中两个第二性质检验机构中放置有一半干燥一半湿润的紫色石蕊试纸，开口朝下的验证管中的湿润试纸先变色，证明二氧化碳的密度比空气大。
[0018]
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的一种用于化学反应的模块化实验装置具有以下优点：
[0019]
(1)实验装置低成本、环保、高效化：例如对于“二氧化碳的制备与性质检验”实验进行时间和物料成本计算，学生完成全部独立实验需要30-40分钟，每组实验耗费药品约3元左右，较传统教材实验省时约30％，药品消费约0.2元，成本减少90％；
[0020]
(2)满足多种气体的制取和性质检验要求：本装置的可拓展性强，适用于化学实验中几乎所有的“固液常温型”反应装置，如密封袋内装入二氧化锰粉末、注射器中注入双氧水可用于氧气的制取与收集，密封袋内装入亚硫酸钠粉末、注射器中药品更换为浓硫酸、品红溶液、石蕊溶液、溴水和酸性高锰酸钾溶液可用于有毒的二氧化硫气体的制取和性质检验，且装置良好的气密性不会造成环境污染；
[0021]
(3)满足个性化、多样化的实验教学内容，适用于“学生中心”的实验教学模式。
附图说明
[0022]
图1为本实用新型总体结构示意图；
[0023]
其中，1连接管、2气体发生收集机构、3三通阀、4第一性质检验机构、5第二性质检验机构、6碳酸钠粉末、7稀盐酸、8澄清的石灰水、9蒸馏水、10氢氧化钠粉末、11燃着的木条、12石蕊试纸。
具体实施方式
[0024]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0025]
如图1所示实施例中，一种用于化学反应的模块化实验装置，包括连接管1、气体发生收集机构2、三通阀3、第一性质检验机构4和第二性质检验机构5，其中：
[0026]
所述连接管1的一端设置有气体发生收集机构2；所述连接管1的管体上间隔安装有若干三通阀3，三通阀3的第一支管和第二支管与连接管1的管体连通，第三支管与第一性质检验机构4或第二性质检验机构5连通；
[0027]
所述第一性质检验机构4包括注射器和设置于注射器内腔的化学品，注射器的头部与三通管的第三支管连通；
[0028]
所述第二性质检验机构5包括验证管，验证管的一端与三通阀3的第三支管连通，另一端开口设置；
[0029]
用于化学反应的模块化实验装置，连接管1用于将所有组成部分连接到一起，气体发生收集装置用于产生和收集气体，三通阀3用于控制与其连接的第一性质检验机构4和第二性质检验机构5的启闭，第一性质检验机构4中的至少其中一个用于配合气体发生收集装置生成目标气体，其他第一性质检验机构4和第二性质检验机构5用于检验气体性质；装置可用于初中化学中常温下“固液反应”类型实验，可用于教师演示实验或学生实验。
[0030]
本实施例中，所述气体发生收集机构2包括密封袋，密封袋与连接管1的一端连通，密封袋内放置有生成气体的第一种原料。当生成气体的原料有n种时，至少其中n-1个第一性质检验机构4的注射器内腔放置有生成气体的原料，且每个注射器的内腔中放置的原料不同。
[0031]
本实施例中，用于化学反应的模块化实验装置，在二氧化碳的制取与性质检验的模块化实验中使用时，所述气体发生收集装置内放置有碳酸钠粉末6，其中一个第一性质检验机构4的注射器内腔中放置有稀盐酸7，打开与放置稀盐酸7的第一性质检验机构4连接的三通阀3时，能够使稀盐酸7与气体发生收集装置内的碳酸钠粉末6进行反应，密封袋在出气为压扁的状态，作为二氧化碳的制取收集机构，在稀盐酸7和碳酸钠粉末6反应时，其可变的体积能起到快速收集气体的作用，学生通过密封袋的膨胀可观察到二氧化碳的收集，具有直观化特点。
[0032]
本实施例中，其中一个第一性质检验机构4的注射器内腔中放置有澄清的石灰水8，二氧化碳气体制取收集后，调整与放置有澄清石灰水8的第一性质检验机构4连通的三通阀3，盛有澄清石灰水8的注射器吸入气体，澄清石灰水8变浑浊，证明产物是二氧化碳。
[0033]
本实施例中，其中一个第一性质检验机构4的注射器内腔中放置有蒸馏水9，验证证明产物是二氧化碳后，调整与盛有蒸馏水9的注射器连通的三通阀3，盛有蒸馏水9的注射
器吸入一定体积二氧化碳气体，静止一段时间后，注射器活塞移动，注射器内体积减小，证明二氧化碳能溶于水。
[0034]
本实施例中，其中一个第一性质检验机构4的注射器内腔中放置有氢氧化钠粉末10，调整与盛有氢氧化钠粉末10的注射器连通的三通阀3，盛有氢氧化钠粉末10的注射器吸入一定体积气体，静止一段时间后，注射器活塞移动，注射器内体积减小，证明二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应。
[0035]
本实施例中，将密封袋内气体挤入三通阀3连接的验证管，将燃着的木条11靠近验证管的开口端，发现靠近验证管始端的木条先熄灭，靠近验证管末端开口处的木条后熄灭，证明二氧化碳的密度大，不燃烧也不支持燃烧。
[0036]
本实施例中，其中两个第二性质检验机构5中放置有一半干燥一半湿润的紫色石蕊试纸12，一段时间后发现验证管内的干燥石蕊试纸不变色，湿润的石蕊试纸变红色，说明二氧化碳与水反应，产生的新物质呈酸性，此外，开口朝下的验证管中的湿润试纸先变色，证明二氧化碳的密度比空气大。
[0037]
上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。