氫氣制取與性質(zhì)一體化微型實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告

周潔

摘要：氫氣的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，是現(xiàn)行許多初中化學(xué)教材的重要內(nèi)容，目前氫氣的實(shí)驗(yàn)存在很大的改進(jìn)空間，作者嘗試的改進(jìn)能實(shí)現(xiàn)氫氣的制取與性質(zhì)、檢驗(yàn)一體化，且有利于學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：微型實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)改進(jìn);創(chuàng)新;綠色

文章編號(hào)：1008-0546（2019）06-0078-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.022

氫氣是初中階段學(xué)生需要掌握的一種重要的氣體，氫氣的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，是現(xiàn)行許多初中化學(xué)教材的重要內(nèi)容。筆者所在地區(qū)所用教材——滬教版中雖然沒(méi)有氫氣的制取和性質(zhì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，但是其制取和性質(zhì)卻是重點(diǎn)知識(shí)。

縱觀目前教材及文獻(xiàn)中的氫氣制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，主要存在以下值得思考的地方：①實(shí)驗(yàn)較零散;②所需藥品較多、浪費(fèi)原料;③儀器較繁瑣、操作不便、耗時(shí)較長(zhǎng);④氫氣爆炸極限為4%-75%，容易發(fā)生爆炸，危險(xiǎn)性高;⑤雖然也有一些一體化微型實(shí)驗(yàn)儀器的成套設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)較復(fù)雜，且許多學(xué)校并沒(méi)有購(gòu)置成套實(shí)驗(yàn)儀器，因此難以全面推廣。

筆者在研究大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了以下一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)報(bào)告如下：

二、儀器藥品

集氣瓶、球形干燥管、玻璃導(dǎo)管、橡皮管、止水夾、w形管、尖嘴導(dǎo)管、迷你酒精燈、鐵架臺(tái)、小木條;鋅粒、稀鹽酸、氧化銅、無(wú)水硫酸銅。

三、實(shí)驗(yàn)裝置

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置如圖l所示。

四、操作要點(diǎn)及現(xiàn)象

1.連接裝置（如圖1所示）

2.檢查裝置氣密性：將最左側(cè)的尖嘴導(dǎo)管放入水中，用手握住左側(cè)球形干燥管，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，松手后形成一段水柱，則裝置氣密性良好。

3.氫氣的制取：打開(kāi)止水夾，稀鹽酸逐漸沒(méi)過(guò)鋅粒，反應(yīng)開(kāi)始，產(chǎn)生氫氣。此時(shí)可進(jìn)行氫氣的驗(yàn)純，也可利用肥皂水鼓出氫氣泡泡，點(diǎn)燃，發(fā)出“噗”的一聲，產(chǎn)生一團(tuán)火球，增加其趣味性。

4.氫氣的可燃性：用小木條將尖嘴導(dǎo)管處點(diǎn)燃，產(chǎn)生火焰，罩一支干冷的小試管，試管壁有水霧（如圖2）。

5.氫氣的還原性：點(diǎn)燃酒精燈，對(duì)準(zhǔn)CuO加熱，黑色固體逐漸變紅，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)（如圖3）。

6.停止實(shí)驗(yàn)：關(guān)閉止水夾，液面逐漸下降至鋅粒下方，反應(yīng)停止。

五、創(chuàng)新之處

1.實(shí)現(xiàn)了氫氣的制取與性質(zhì)、檢驗(yàn)一體化，操作方便。

2.氫氣的制備裝置可以隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，更安全可靠。

3.采用微型實(shí)驗(yàn)裝置，藥品用量少，節(jié)約資源，更環(huán)保，符合綠色化學(xué)的理念。

4.耗時(shí)短，快速高效，提高了課堂教學(xué)的效率;現(xiàn)象明顯，且有一定的趣味性，提高了學(xué)生的參與度和興趣度。

5.學(xué)生分組可操作性強(qiáng)，且近距離觀察和思考，能捕捉更多生成性資源，有利于學(xué)生發(fā)散思維。

6.裝置儀器、藥品方便易得，有利于推廣。

六、實(shí)驗(yàn)反思

1.針對(duì)w形管可能不太容易燒制的特點(diǎn)，還可用90。的尖嘴導(dǎo)管代替，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)切實(shí)可行（如圖4）。

2.氫氣燃燒的火焰為淡藍(lán)色，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中做了很多嘗試也沒(méi)有觀測(cè)到預(yù)期現(xiàn)象，為此也查閱了很多資料。筆者嘗試了不銹鋼氣門芯管、鐵質(zhì)空心螺絲、金屬筆管、鋁箔包裹尖嘴導(dǎo)管、金屬針頭（圖5），均為黃色火焰（如圖6）。如何觀察到淡藍(lán)色火焰，還需繼續(xù)學(xué)習(xí)研究，筆者接下來(lái)準(zhǔn)備在鋁箔上繼續(xù)改進(jìn)，以期得到預(yù)期現(xiàn)象。