氫氣爆炸實驗的對比和改進(jìn)研究

魏振華

摘要：氫氣的爆炸實驗是初中化學(xué)一個重要的實驗內(nèi)容，這個實驗對于學(xué)生體驗爆炸現(xiàn)象，理解爆炸產(chǎn)生的原因有很好的幫助作用。幾種版本的教材中都把紙筒實驗作為推薦的示范實驗。作者在教學(xué)實踐中多次重復(fù)氫氣的爆炸實驗，對氫氣爆炸實驗有切身的體會。在借其他老師對氫氣爆炸實驗的改進(jìn)的基礎(chǔ)上，也提出了幾種改進(jìn)實驗。分別是“深水炸彈”實驗、“水花”實驗、“氣球爆炸”實驗。這些實驗的改進(jìn)各有千秋，對活躍課堂氣氛，開拓學(xué)生思維有積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：氫氣；爆炸；改進(jìn)；塑料瓶

文章編號：1008-0546（2017）08-0093-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.034

氫氣的爆炸實驗是初中化學(xué)重要的實驗內(nèi)容，因為在空氣中混入氫氣的體積占總體積的4%-74.2%，經(jīng)點燃都會爆炸。這個實驗現(xiàn)象明顯，在課本上開展這個實驗深受同學(xué)們的歡迎。我從多個方面對氫氣的爆炸實驗進(jìn)行改進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，既開拓了學(xué)生的思維，又活躍了課堂氣氛。

一、常見氫氣爆炸實驗的分析

1. 紙筒實驗（圖1）是大多數(shù)課本的示范實驗，這個實驗現(xiàn)象明顯，可以很好地解釋爆炸產(chǎn)生的原因。我在實驗中也曾嘗試用鋁制易拉罐來實驗，爆炸的聲音更大，效果更明顯。但紙筒實驗也存在兩個問題，一是實驗的成功率不夠高，收集氫氣過少或者過多都不會爆炸，點燃的時機(jī)不好掌握。二是實驗中，紙筒高高彈起并伴隨巨大的響聲。有一些老師，特別是女老師，怯于做這個實驗。

2.改進(jìn)實驗一，有的老師將這個實驗中的紙桶改用很小的紙杯，甚至是包裝中藥藥丸的小藥盒來做實驗，聲音小，小藥盒彈起的高度也低，雖然在一定的程度上克服了老師不敢做紙筒實驗的缺點，但是實驗的效果也不理想。

3.改進(jìn)實驗二（圖2），有的老師用塑料瓶做實驗，這個實驗把塑料瓶固定在鐵架臺上，塑料瓶的底去掉。通入氫氣，在塑料瓶口點燃?xì)錃?，會觀察到塑料瓶底部噴射出火焰，并伴隨有響聲。而塑料瓶本身不會彈起，安全性高，做起來也很容易操作?？墒且部朔涣思埻矊嶒灣晒β实偷娜秉c，同時，實驗效果也大打折扣。

二、我的改進(jìn)

提高實驗的成功率的關(guān)鍵是如何收集到氫氣和空氣的混合氣體，氫氣太多或太少，實驗的成功率都很低。用紙筒收集氫氣，到底收集到了多少氫氣，老師只能憑主觀去判斷。 為了解決這個問題，我設(shè)計了如下三個實驗。

1.“深水炸彈”實驗（圖3）。這個實驗是將去掉底部的塑料瓶固定在鐵架臺上，塑料瓶的底部浸入水槽中的水中，由于塑料瓶事前封存了一定量的空氣，再收集氫氣，空氣也不會排出去。點燃就會爆炸，成功率很高。同時，爆炸的氣浪會把水從水槽中噴濺出來，水花四濺，聲音響亮，效果非常明顯，又很安全。

2.“水花實驗”（圖4）?！吧钏◤棥睂嶒灡ㄍΥ螅以趯嶒炛性l(fā)生過夾持塑料瓶的雙頂絲被掰斷的現(xiàn)象。因此在“深水炸彈實驗”的基礎(chǔ)上，我又做了改進(jìn)，在塑料瓶的側(cè)壁上取一圈平行的小孔，小孔的高度和水槽的高度一致。將塑料瓶放置在水槽中，由于塑料瓶底部盛有少量的水，這樣塑料瓶不需要加持就可以放置在水槽中，水的液面剛好可以封住小孔，從其中的一個小孔通入一段時間的氫氣，點燃?xì)錃?，劇烈燃燒放出的熱量，就會讓水從小孔中噴射而出，因為小孔的高度和水槽的高度在同一個平面，水花就會向四周噴射，同學(xué)們普遍能感受到爆炸噴射的水花帶來的清涼。這樣做爆炸的威力得到了控制，又不需要夾持裝置，實驗現(xiàn)象也明顯，操作也很方便。

3.“氣球炸彈”實驗（圖5）。在這個實驗中，將氫氣充入氣球中，點燃?xì)馇?，自己就會發(fā)生爆炸。如何將氫氣吹入氣球呢？我的做法是在塑料瓶中加入稀鹽酸，將三到五粒鋅粒裝入氣球，將氣球套在塑料瓶上。實驗開始，把氣球中的鋅粒倒入塑料瓶中的鹽酸中。隨著氫氣的產(chǎn)生，瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，氣球自己就可以鼓起來。當(dāng)氣球膨脹到拳頭大小時，取下氣球，一手高舉氣球，一手用打火機(jī)點燃，就會聽到巨大的響聲，觀察到氫氣燃燒的火光，同時同學(xué)們還可以近距離地感受到氫氣爆炸產(chǎn)生的熱浪。這個實驗改進(jìn)后，效果明顯，安全性也高，便于同學(xué)們開展小組實驗。

三、幾點注意事項

1.做氫氣爆炸實驗時，要提醒學(xué)生帶護(hù)目鏡，雖然這幾個實驗改進(jìn)以后都很安全，但是，提醒學(xué)生帶上護(hù)目鏡，可以防止意外事故的發(fā)生，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識。

2.在塑料瓶上開孔，可以使用尖銳的金屬，比如回形針，在酒精燈加熱以后，就可以在塑料瓶上輕松地取孔。同時最好在塑料瓶上畫一圈橫線開孔，這樣開孔，高度一致，便于開展實驗。

3.氣球應(yīng)該選用普通的就可以。有些特殊材料做成的氣球，彈性好，所用材料特殊。點燃時不容易破，還容易出現(xiàn)融化現(xiàn)象，比較危險，不好控制。

4.做“水花實驗”時，為了保證塑料瓶側(cè)壁的小孔浸入在液面以下，可以在塑料瓶口繞一圈鐵絲來增加塑料瓶的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 婁延果.課程標(biāo)準(zhǔn)案列式導(dǎo)讀與學(xué)習(xí)內(nèi)容要點[M].長春：東北師范大學(xué)出版社，2012

[2] 鄒燕.氫氣的燃燒和爆炸實驗的改進(jìn)[J].中學(xué)教學(xué)參考， 2013（29）

[3] 邵華.氫氣爆炸的實驗改進(jìn)[J].化學(xué)教與學(xué)，2013（6）

[4] 勞慕貞.氫氣爆炸實驗的改進(jìn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考， 2012（4）

[5] 丁照明，程云.氫氣爆炸實驗的改進(jìn)[J].人教網(wǎng)刊，2013，4-17