氫氣爆炸實驗的改進與創(chuàng)新

實驗是化學(xué)的靈魂，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉，更是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段。但是歷年來，學(xué)校片面追求安全和升學(xué)率，很多教師忽略了化學(xué)實驗教學(xué)，使它的教學(xué)功能未能得到有效發(fā)揮?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，研究化學(xué)的根本方法是觀察法和實驗法。燃燒與滅火是初中化學(xué)教學(xué)中的重點之一，涉及生活和自然現(xiàn)象的內(nèi)容很多，而氣體爆炸更是生活中重要的安全知識，往往要求學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上經(jīng)過思考得出結(jié)論。因此，做好演示實驗尤為關(guān)鍵。很多教師因為安全問題，在課堂上都不會給學(xué)生演示氫氣燃燒和爆炸實驗，更別談讓學(xué)生分組操作了。為此，許多化學(xué)教師對該實驗進行了安全化、微型化的設(shè)計和改進，取得了一些積極的教學(xué)效果，但是有很多地方還是可以繼續(xù)完善，為更方便教師和學(xué)生實驗，筆者經(jīng)過反復(fù)實驗、對比、研究，對該實驗進行了改進，實現(xiàn)了安全性好、操作簡單、成功率高、趣味性強的良好效果。

一、教材實驗存在的不足

圖1是義務(wù)教育課程標(biāo)準實驗教科書(仁愛版)初中化學(xué)九年級上冊第84頁《燃燒和滅火》這一節(jié)的氫氣爆炸實驗裝置設(shè)計圖(如圖1所示)。

圖1 氫氣爆炸實驗裝置設(shè)計圖

教材中設(shè)計的實驗步驟如下：取一只紙杯，在底部開一小孔，倒置在實驗桌上，用紙團堵住小孔，先收集滿氫氣，然后把氫氣發(fā)生裝置移開，拿掉堵小孔的紙團，用燃著的長木條在小孔處點燃氫氣，觀察現(xiàn)象。

通過多年教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)此實驗主要存在以下不足。

(1)用排空氣法收集氫氣，不能準確收集氫氣的含量，難以保證實驗的成功率，就算收集滿氫氣了，燃燒也要進行一段時間后才發(fā)生爆炸。

(2)氫氣的多少決定爆炸威力的大小，難以把握課堂實驗的安全性。

(3)用紙團堵孔堵不緊，易漏氣，不易操作，也難以收集氫氣。

二、創(chuàng)新實驗裝置設(shè)計以及實驗過程

1.實驗材料

(1)儀器：液固裝置、導(dǎo)管、水槽、礦泉水瓶、電子點火槍、藥匙。

(2)藥品：鋅粒、稀硫酸。

2.實驗步驟

(1)連接氫氣制取裝置。

(2)用一個廢舊礦泉水瓶為集氣瓶，用排水法收集大半瓶氫氣。

(3)把礦泉水瓶從水中往上提，使礦泉水瓶中剩余的水全部流出，使空氣進入瓶內(nèi)形成混合氣體。

(4)將液化氣點火槍伸一半進礦泉水瓶，用試管夾夾住點火槍，控制點火槍伸入的長度(點火槍伸入長度的多少決定爆炸威力的大小)并使其起到固定作用，瓶口須略向下傾斜(如圖2所示)。

圖2

(5)選擇安全的爆炸方向，按住打火槍的打火按鈕，就可以觀察到氫氣的爆炸現(xiàn)象(如圖3所示)。

圖3

三、實驗改進優(yōu)點

采用該實驗裝置進行的氫氣爆炸實驗，方便控制氫氣收集的量，從而能控制爆炸的威力，用電子打火槍點火，改變了明火點燃爆炸，爆炸方向也可以控制，同時用試管夾夾住點火槍管的位置上下來控制爆炸威力大小，大大提高了實驗的安全性；實驗操作簡單，爆炸效果明顯，實驗成功率可達100%，從而提高了學(xué)生實驗的參與率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，避免了教材實驗中不敢點火或“燃而不炸”的尷尬；實驗裝置用塑料瓶和電子打火槍，以廢舊打火機里的電打火為原料，方便易找，達到廢舊材料再利用的目的，能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使實驗教學(xué)內(nèi)容更加新穎；改變了只有明火才能發(fā)生爆炸的傳統(tǒng)經(jīng)驗，提升了學(xué)生生活中的安全防范意識。