“氫氧焰實(shí)驗(yàn)”的新設(shè)計(jì)

李彬

（徐州市開發(fā)區(qū)中學(xué)江蘇徐州221004）

“氫氧焰實(shí)驗(yàn)”的新設(shè)計(jì)

李彬

（徐州市開發(fā)區(qū)中學(xué)江蘇徐州221004）

氫氧焰實(shí)驗(yàn)適用于學(xué)習(xí)氫氣與氧氣的相關(guān)知識。主要通過對比實(shí)驗(yàn)，用邊講邊實(shí)驗(yàn)法有序地學(xué)習(xí)氣體的實(shí)驗(yàn)室制法、性質(zhì)和用途等。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，裝置耳目一新，學(xué)生興趣一下子被激發(fā)，學(xué)習(xí)變得更主動了。尤其在進(jìn)行氫氣和氧氣的相關(guān)知識復(fù)習(xí)時，該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)就更多了，復(fù)習(xí)效果非常好，值得推廣和應(yīng)用。

氫氧焰；切割焊接；實(shí)驗(yàn)優(yōu)化組合；激發(fā)興趣；教學(xué)效益

“課程標(biāo)準(zhǔn)”對化學(xué)教學(xué)的最基本要求就是“通過實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)”，為更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能，筆者在平時教學(xué)中不斷反思，積極探索，查閱相關(guān)資料，對教材中氫氣和氧氣的相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化組合，有效提升了教學(xué)效益。

一、問題的提出

在教材（滬教版2013年版九年級上冊）第33-34頁學(xué)習(xí)氧氣的用途時，“……在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，有時使用純氧代替空氣，以獲得更高的溫度。例如火箭中使用液態(tài)氧作為助燃劑；在焊接時讓乙炔在純氧中燃燒，即可獲得焊接和切割金屬所需的高溫……”［1］，教材中提供的這些情境素材，總覺得離學(xué)生的生活很遠(yuǎn)，學(xué)生無法親身體驗(yàn)，留下的印象不深。

在復(fù)習(xí)氫氣和氧氣相關(guān)知識時，穿插實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，會改變原有復(fù)習(xí)課“知識習(xí)題化”帶來的枯燥乏味，收到一定的效果。但若是將教材中原有實(shí)驗(yàn)原封不動地重新再做一遍，恐怕學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也很難被激發(fā)。

圍繞以上的問題，結(jié)合李為才老師的“氫氧焰裝置”［2］一文，積極探索深入研究，將教材中原有實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)整合創(chuàng)新，收到了不一樣的效果。

二、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

分液漏斗（2個）、錐形瓶（2個）、玻璃導(dǎo)氣管、乳膠管、石英玻璃三通管（內(nèi)含細(xì)直石英玻璃短管）、鐵架臺（含鐵夾）、塑料活塞、氣球（綠色、藍(lán)色各1個）、酒精燈等。

過氧化氫溶液（15%）、稀硫酸（30%）、金屬鋅花、二氧化錳丸、鐵片、鐵絲。

三、實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)造（已省去夾持物）

1.裝置介紹

（1）制氫和制氧裝置（如圖1所示）：均采用固液制氣原理，裝置中增添了兩個氣球，起到儲存氣體和緩沖氣壓的作用；玻璃導(dǎo)氣管上增添了兩個塑料活塞，相比較玻璃活塞，更容易控制氣體流量。

（2）氫氧混合裝置（如圖2所示）：由石英玻璃三通管和細(xì)直石英玻璃短管組成。石英玻璃三通管支管通入氫氣，內(nèi)部的細(xì)直石英玻璃短管通入氧氣，管口上方產(chǎn)生氫氧焰。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖2 氫氧混合裝置

為縮短制取氣體的時間，采用15%的過氧化氫溶液和二氧化錳丸（如圖4所示）制取氧氣；30%的稀硫酸，金屬鋅花（如圖3所示）制取氫氣。點(diǎn)燃三通管口處的氫氣后，通過內(nèi)部的細(xì)直石英玻璃短管通入氧氣，可在管口上方產(chǎn)生氫氧焰，溫度可達(dá)2500～3000℃。

圖3 金屬鋅花

圖4 二氧化錳丸

四、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理

圖5 檢查裝置氣密性

五、實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象說明

1.檢查裝置氣密性（如圖5所示）

組裝好儀器后，從固液制氣裝置的導(dǎo)管處鼓入空氣使氣球膨脹，關(guān)閉塑料活塞，一段時間后，氣球體積不縮小，則證明制氣裝置氣密性良好。

2.裝入藥品，利用氫氣與氧氣的發(fā)生裝置制取并儲存氣體。通過調(diào)節(jié)分液漏斗玻璃活塞控制液體滴加速率，使得固體與液體接觸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，分別儲存于綠色和藍(lán)色的氣球中。（備注：在工業(yè)上氫氣儲存于綠色鋼瓶，氧氣儲存于藍(lán)色鋼瓶中）

3.進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)前，用小試管檢驗(yàn)氫氣純度。

4.在氫氣與氧氣混合的石英玻璃三通管口處，通過控制塑料活塞有序調(diào)節(jié)氫氣和氧氣的流量，先后探究如下實(shí)驗(yàn)：

圖6 金屬的切割和焊接實(shí)驗(yàn)效果圖

（1）將帶火星的木條置于三通管口處，通入氧氣木條復(fù)燃；將燃著的木條移開，管口處無火焰，停止通入氧氣，說明氧氣助燃不可燃。

（2）通入氫氣，將燃著的木條置于三通管口處，管口處有火焰，說明氫氣可燃。

（注意事項(xiàng)：此實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)若先將燃著的木條置于管口處，后通入氫氣，由于管口處氧氣的殘留會導(dǎo)致氫氧混合爆燃，產(chǎn)生的氣流會將燃著的木條熄滅。）

1008-0546（2017）09-0082-02

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.027