基于微型實(shí)驗(yàn)儀器的氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

余文龍+李燕淋+衷明華

【摘 要】 氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是九年級(jí)化學(xué)中的一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，化學(xué)又是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)的直觀效果對(duì)于學(xué)生的知識(shí)的吸收起著重要的作用。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，利用微型實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單便攜、試劑用量少、安全性高、成本低、適用于大多數(shù)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)正是利用了微型實(shí)驗(yàn)的這些優(yōu)點(diǎn)，將常規(guī)的氫氣的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為一體化的微型實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加清晰體現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】 中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；微型實(shí)驗(yàn)儀器；氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

【中圖分類號(hào)】 G64.24 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2095-3089（2016）36-00-01

在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論是學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)還是教師的演示實(shí)驗(yàn)，均存在兩個(gè)重大的不妥之處：

1、實(shí)驗(yàn)比較繁瑣。常規(guī)氫氣制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是分步進(jìn)行的，這樣勢(shì)必造成藥品用量多，耗時(shí)長(zhǎng)。

2、氫氣點(diǎn)燃的現(xiàn)象不明顯。出現(xiàn)無(wú)法點(diǎn)燃?xì)錃獾默F(xiàn)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(lán)色的火焰。

針對(duì)以上問(wèn)題，筆者利用微型儀器將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，既將氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一體化，又更好地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果。具體改進(jìn)方案如下。

一、實(shí)驗(yàn)原理

1、氫氣的制備：

Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4

2、氫氣的性質(zhì)：

（1）可燃性：2H2+O2=2H2O

（2）還原性：CuO+H2=Cu+H2O

二、實(shí)驗(yàn)用品

1、儀器：微型實(shí)驗(yàn)儀器一套、注射器（帶針頭）。

2、藥品：鋅粒、稀硫酸溶液、無(wú)水氯化鈣、無(wú)水硫酸銅、棉花、肥皂水。

三、實(shí)驗(yàn)裝置圖

四、實(shí)驗(yàn)操作步驟

1、如圖所示，組裝實(shí)驗(yàn)裝置圖，檢查裝置氣密性。

2、添加藥品：U型管內(nèi)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(nèi)套管中加入無(wú)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(nèi)套管。

（2）能觀察到有U型管內(nèi)有氣泡產(chǎn)生。

4、氫氣的驗(yàn)純：

在針頭處加肥皂水，針頭將不斷有泡泡逸出。反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，才點(diǎn)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(shí)驗(yàn)安全性。若H2純凈，能聽(tīng)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(dǎo)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(diǎn)燃H2。H2安靜地燃燒，火焰呈淡藍(lán)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(cè)泡反應(yīng)管中裝有CuO的地方，CuO由黑色變?yōu)榧t色的銅，無(wú)水硫酸銅由無(wú)色變藍(lán)色，證明反應(yīng)生成了水。

五、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

1、采用微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行氫氣的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，不僅節(jié)約實(shí)驗(yàn)用品，也使得實(shí)驗(yàn)更加安全。

2、本實(shí)驗(yàn)不僅大大簡(jiǎn)化了裝置，既進(jìn)行氫氣的制備也能進(jìn)行性質(zhì)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。

3、在U形管內(nèi)套管中加入無(wú)水氯化鈣固體，既減少了裝置的空間，也可以干燥產(chǎn)生的氫氣，以免干擾驗(yàn)證氫氣與氧化銅生成水的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

4、V形側(cè)泡反應(yīng)管中的無(wú)水硫酸銅可檢驗(yàn)氫氣與氧化銅的生成物是水，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

5、將玻璃尖嘴管換成注射器針頭檢驗(yàn)氫氣可燃性時(shí)，能清晰地將氫氣的可燃性和現(xiàn)象呈現(xiàn)給學(xué)生，正確學(xué)生的認(rèn)知?？杀苊庥捎诓Ａx器含鈉離子導(dǎo)致火焰呈黃色從而掩蓋了氫氣的淡藍(lán)色火焰的現(xiàn)象，混淆了學(xué)生的認(rèn)知。

6、先驗(yàn)純氫氣，再進(jìn)行氫氣可燃性的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行氫氣還原性的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。確保氫氣點(diǎn)燃時(shí)的純度，提高實(shí)驗(yàn)的安全度和成功率，通過(guò)酒精燈的加熱與否來(lái)控制氫氣還原性的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，使得多個(gè)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谕惶讓?shí)驗(yàn)儀器中進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳燕杉，曾曉丹，衷明華.氫氣制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一體化微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)教學(xué)參考，2012，29：96.

[2]潘杏婉，羅志枚，衷明華.氫氣的制備與性質(zhì)微型實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].中學(xué)教學(xué)參考，2013，26：100.