氫氣的制備與性質檢驗創新性微型化學實驗改進教學設計

周燕萍　衷明華

【摘 要】 本文利用氫氣反應原理，結合氫氣的性質檢驗原理，設計了一套對氫氣反應及其性質檢驗的微型化學實驗裝置，該設置能很好的解決常規實驗的過程難以控制等不足，具有安全性高、節約時間和藥品，適合于課堂教學，給學生直觀、準確、科學的認識，加深學生的理解。

【關鍵詞】 微型化學實驗；氫氣制備；裝置改進

【中圖分類號】G642.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）22-0-01

一、教學設計的指導思想

氫氣的制備與性質實驗的原實驗難以控制實驗的進行與結束，同時，用排水法收集的氫氣難以干燥，在進行氫氣還原氧化銅實驗時可能導致試管破裂，氫氣的驗純實驗，危險性也比較高。另外，氫氣的制備與性質是分別進行的，實驗過程繁瑣，也比較浪費時間，不切合當前中學課堂的實際情況。因此，改進的微型實驗裝置具有簡單便攜、試劑用量少、安全性高、成本低、適用于大多數中學化學實驗的特點。本實驗將常規的氫氣的制備及性質實驗改進為微型實驗，使該實驗更加符合中學化學實驗的要求，提供實驗器具有限制的引導學生實驗設計，目的是在課堂的有效的時間內對學生進行思維訓練。

二、教材分析

本節內容節選自九年級上冊第七單元燃料及其利用，能源的利用和開發。本節是學習制取氣體方法、步驟的延續和深化，從研究方法看，通過探究方式，總結出不同于制取氧氣的反應原理、裝置、收集方法，同時為學習二氧化碳的實驗室制法奠定了基礎，它是初中化學制取氣體的重點之一，起到承上啟下的作用。介紹潔凈的燃料氫氣，從能源清潔高效的角度出發，介紹氫氣的熱值高、產物潔凈的特點，結合微型化實驗儀器裝置進行實驗，其藥品用量較少，但是效果更明顯、安全和方便，適合一般的中學化學教學實驗演示，并且一體化實驗節約時間，更切合中學課堂的實際情況。

三、教學目標

1、知識與技能：

學習如何檢驗氫氣的純度，知道點燃氫氣之前驗純的重要性

認識氫氣的物理性質，了解氫氣的燃燒過程及產物

2、過程與方法：

利用自主學習和實驗探究的方法，培養實驗操作動手能力

對氫氣的性質進行探究，學生意識到安全操作的重要性

3、情感態度與價值觀：

認識氫氣是理想的高能潔凈燃料的原因，學生培養節能環保意識

通過微型的實驗裝置的使用，增強環保意識通過小組實驗探究，增強小組團隊精神和合作能力

四、教學重難點

【教學重點】

制取氫氣的方法、收集方法和檢查氣密性的方法

【教學難點】

微型化學實驗儀器的安裝與實驗操作、氫氣的性質實驗

五、學情分析

《氫氣的制備與性質檢驗》是九年級上冊第七單元燃料及其利用，能源的利用和開發。在本節課之前，學生已經學習了水的電解，初步了解了氫氣的物理性質，對本節課的知識更容易理解。并且根據學生對實驗比較感興趣的特點，這節課設計了有趣的實驗，通過實驗觀察得出相應的性質，學生會印象深刻，容易記憶相應的知識點，在愉悅的氛圍中進行學習。因此，本節課通過氫氣的制備與性質檢驗的實驗設計，讓學生在開放與和諧的氛圍中開拓思維，體驗實踐與創新的樂趣，也通過對演示實驗的觀察提高對化學學科的興趣。

六、教學過程設計

師【導入新課】：早在16世紀，瑞士醫藥學家帕拉塞斯就發現鐵屑放在硫酸中有氣體生成并可以燃燒，叫做“可燃性空氣”。這種可燃性氣體就是我們本節課要制備的氫氣。

師【講解】：我們已經知道氫氣的物理、化學性質，并且上節課老師粗略跟大家講的實驗室制法，那我們今天還是用微型實驗裝置來制備，同學們要怎么設計呢？

生：小組思考討論，根據氫氣的性質大膽提出猜想。

教師根據學生猜想，指導改善設計探究性實驗，并且展示實驗臺上的實驗裝置。

師【講解】：我們今天的實驗儀器和藥品有，有操作臺，U型管、套上乳膠管的尖嘴管一支，橡膠塞兩個，針筒兩個，鋅粒，稀硫酸、蒸餾水等

師：現在同學們可以根據剛才的猜想，自行組裝儀器。

教師巡查指導，學生在老師的指導下進行實驗操作，學生觀察記錄實驗現象。

實驗過后，學生講述自己的實驗設計過程。

生：展示實驗裝置，剛開始先用止水夾夾住橡皮管，之后往上抽動左側的針筒的按手，右側的針筒的按手自動往下壓，則說明該裝置氣密性良好。

上一步氣密性檢查完成的同時打開止水夾，此時反應已開始，在玻璃尖嘴導管口抹上肥皂水，4～6秒后有氣泡產生，點燃火柴靠近氣泡，待聽到噗的一聲，則說明氫氣已純。

師：很好，該實驗裝置氣密性的檢查方便且可靠。手輕輕一按，根據右側的針筒的按手自動往下壓即可判斷裝置的氣密性，那如何檢驗氫氣的性質呢？

生：將玻璃尖嘴導管口點燃，套上小試管，可觀察到火焰并且在壁上有小水珠，說明氫氣可燃，并且生成了水，可驗證氫氣的可燃性。

驗證氫氣的還原性可用酒精燈加熱玻璃管末尾裝有氧化銅的位置，氧化銅絲由黑色變成紅色，且有小水珠，說明氫氣具有還原性，將黑色的氧化銅還原為紅色的銅并且生成了水。

師：肯定學生的實驗設計的正確性，指出不足，指導學生如何去消除氧化銅還原后的小水珠，即可以將玻璃管末端斜向下傾斜，將生成的水珠排出。

生：學生領悟，做筆記。

最后師生共同小結這節課所學知識，學生鞏固知識基礎上又加深理解知識。

七、板書設計

氫氣的制備與性質

一、氫氣的物理性質：無色，無味、難溶于水，密度比空氣小。

二、氫氣的化學性質：可燃性、還原性

三、1、反應原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

2、收集方法：①排水法收集因為氫氣難溶于水

②向下排空氣法收集因為氫氣的密度比空氣的小

八、實驗方案設計優點

1、反應裝置簡單、安全，且可操作性較強，實驗現象明顯，適用于一般的中學教學課堂演示實驗以及學生分組實驗。

2、實驗裝置氣密性的檢查方便且可靠。手輕輕一按，根據右側的針筒的按手自動往下壓即可判斷裝置的氣密性。

3、微型氣體發生器和注射器結合使用的實驗裝置易控制，通過加入稀硫酸的量的多少可控制反應的速度的快慢。

4、學生自行思考設計探究性實驗，激發學生學習的積極性和主動性。