基于微型實驗儀器的氫氣的制備與性質檢驗實驗改進

余文龍+李燕淋+衷明華

【摘 要】 氫氣的制備與性質檢驗實驗是九年級化學中的一個重要的知識點，化學又是一門以實驗為基礎的學科，實驗的直觀效果對于學生的知識的吸收起著重要的作用。在中學化學教學中，利用微型實驗儀器進行該實驗，實驗裝置簡單便攜、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。本實驗正是利用了微型實驗的這些優點，將常規的氫氣的制備及性質實驗改進為一體化的微型實驗，并在此基礎上將實驗現象更加清晰體現。

【關鍵詞】 中學化學實驗；微型實驗儀器；氫氣的制備與性質檢驗；實驗改進

【中圖分類號】 G64.24 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）36-00-01

在常規實驗中，無論是學生的自主實驗還是教師的演示實驗，均存在兩個重大的不妥之處：

1、實驗比較繁瑣。常規氫氣制備和性質實驗是分步進行的，這樣勢必造成藥品用量多，耗時長。

2、氫氣點燃的現象不明顯。出現無法點燃氫氣的現象，或者是火焰小，且受玻璃儀器的中鈉離子的影響，火焰呈黃色，并非是淡藍色的火焰。

針對以上問題，筆者利用微型儀器將實驗進行了改進，既將氫氣的制備與性質檢驗實驗一體化，又更好地呈現實驗效果。具體改進方案如下。

一、實驗原理

1、氫氣的制備：

Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4

2、氫氣的性質：

（1）可燃性：2H2+O2=2H2O

（2）還原性：CuO+H2=Cu+H2O

二、實驗用品

1、儀器：微型實驗儀器一套、注射器（帶針頭）。

2、藥品：鋅粒、稀硫酸溶液、無水氯化鈣、無水硫酸銅、棉花、肥皂水。

三、實驗裝置圖

四、實驗操作步驟

1、如圖所示，組裝實驗裝置圖，檢查裝置氣密性。

2、添加藥品：U型管內底部加入適量的鋅粒，注射器中吸入適量的稀硫酸溶液，U型管內套管中加入無水氯化鈣，并在底部塞棉花。

3、氫氣的制備：

（1）將注射器中的稀硫酸加入到U型管底部，液面要低于內套管。

（2）能觀察到有U型管內有氣泡產生。

4、氫氣的驗純：

在針頭處加肥皂水，針頭將不斷有泡泡逸出。反應進行一段時間后，才點燃吹出的泡泡，以排除裝置中原有的空氣，保證H2純度，提高實驗安全性。若H2純凈，能聽到噗的一聲，若不純，則有尖銳的爆鳴聲。

5、氫氣的可燃性：

將軟導管上的注射器針頭換上另一根干燥的針頭（保證氫氣的純度），在針頭處點燃H2。H2安靜地燃燒，火焰呈淡藍色。再在火焰上罩一冷而干燥的燒杯，燒杯壁上有水珠生成。

6、氫氣的還原性：

用酒精燈加熱V形側泡反應管中裝有CuO的地方，CuO由黑色變為紅色的銅，無水硫酸銅由無色變藍色，證明反應生成了水。

五、改進后的優點

1、采用微型實驗進行氫氣的制備及性質實驗，不僅節約實驗用品，也使得實驗更加安全。

2、本實驗不僅大大簡化了裝置，既進行氫氣的制備也能進行性質的驗證實驗，節約了實驗的時間。

3、在U形管內套管中加入無水氯化鈣固體，既減少了裝置的空間，也可以干燥產生的氫氣，以免干擾驗證氫氣與氧化銅生成水的性質實驗。

4、V形側泡反應管中的無水硫酸銅可檢驗氫氣與氧化銅的生成物是水，實驗現象明顯。

5、將玻璃尖嘴管換成注射器針頭檢驗氫氣可燃性時，能清晰地將氫氣的可燃性和現象呈現給學生，正確學生的認知?？杀苊庥捎诓Ａx器含鈉離子導致火焰呈黃色從而掩蓋了氫氣的淡藍色火焰的現象，混淆了學生的認知。

6、先驗純氫氣，再進行氫氣可燃性的檢驗實驗，最后進行氫氣還原性的檢驗實驗。確保氫氣點燃時的純度，提高實驗的安全度和成功率，通過酒精燈的加熱與否來控制氫氣還原性的檢驗實驗，使得多個性質實驗能在同一套實驗儀器中進行。

參考文獻：

[1]陳燕杉，曾曉丹，衷明華.氫氣制備與性質實驗一體化微型實驗設計[J].中學教學參考，2012，29：96.

[2]潘杏婉，羅志枚，衷明華.氫氣的制備與性質微型實驗的改進[J].中學教學參考，2013，26：100.