在大思政的背景下“氫氣的制備和性質(zhì)”實驗裝置改進*

阿不力米提·玉麥爾，麥里開·祖農(nóng)

(1 喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 喀什 844007；2 疏附縣第一中學(xué)，新疆 疏附縣 844100)

近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)：“把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[1-2]”。教育部《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出， 高等學(xué)校人才培養(yǎng)是育人和育才相統(tǒng)一的過程。建設(shè) 高水平人才培養(yǎng)體系，必須將思想政治工作體系貫通 其中，必須抓好課程思政建設(shè)，解決好專業(yè)教育和思 政教育“兩張皮”的問題[3]。

無機化學(xué)實驗課開設(shè)于大一階段，大一學(xué)生正處于人生觀、世界觀和價值觀形成的關(guān)鍵時期，面對多元化信息和社會重大事件，缺乏理性獨立思考和正確判，正是開完展“隱性思想政治教育”的有利時期[4-5]。只有牢牢抓住實驗室主陣地，形成思想修養(yǎng) 與知識學(xué)習(xí)、能力提高齊頭并進的良好氛圍，潛移默化地將思政教育融入到實驗教學(xué)過程中，才能培養(yǎng)出堪當中華民族偉大復(fù)興重任的優(yōu)秀人[6-8]。

“氫氣的制備”是《無機化學(xué)實驗》、《化學(xué)教學(xué)論實驗》和中學(xué)化學(xué)教學(xué)中重要的

實驗之一，該實驗由比較活潑的金屬(鋅、鐵等)與稀酸(稀鹽酸、稀硫酸)發(fā)生反應(yīng)而得到氫氣，使用啟普氣體發(fā)生器；具有反應(yīng)速度快，收集氣體所需的時間短，實驗現(xiàn)象明顯等特點；不過，該實驗有的時候出現(xiàn)因為反應(yīng)速度過快而導(dǎo)致爆炸現(xiàn)象，安全隱患比較大，藥品的消耗量也比較多，容易造成環(huán)境污染?；谀壳暗恼n程思政建設(shè)背景，針對該實驗裝置在微型化和生活化等方面著手進行兩種改進，數(shù)據(jù)證明改進后的實驗具有更加安全、反應(yīng)的快慢的時間易于控制，藥品的使用量減少、廢液和廢氣的量也減少不少等特點；可以達到提高學(xué)生安全意識，滲入綠色化學(xué)思想，使學(xué)生建立起綠色生態(tài)觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科的興趣并培養(yǎng)學(xué)生動手能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維等方面有一定參考價值。

1 實驗部分

實驗原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2

1.1 實驗裝置的微型化(正規(guī)的微型化儀器)

本實驗中所用儀器是揚州市公道玻璃儀器廠制作的便攜式微型玻璃實驗儀器，專利號為:ZL00242172.0。

1.1.1 儀器以及藥品

電子天平、分液漏斗(15 mL)、燒杯、具支試管 、橡膠管、橡膠塞、導(dǎo)管、集氣瓶(50 mL)、毛玻璃、水槽、鐵夾、鐵架臺。

鋅粒、硫酸溶液(1:4)、氧化銅、雕牌洗潔精。

1.1.2 實驗裝置圖

實驗的裝置圖如圖1所示

圖1 氫氣制備實驗的微型化Fig.1 Miniaturization of hydrogen preparation experiment

1.1.3 實驗步驟

如圖 1所示，先裝好實驗裝置，在硬質(zhì)試管中放入1 g左右鋅粒，分液漏斗中加入10.0 mL稀硫酸，開始做實驗(向排水氣法來制取氫氣)，確保氫氣驗純成功后用50 mL集氣瓶收集氫氣并記時，氫氣收集實驗平行做六次。

1.1.4 氫氣的性質(zhì)

(1)氫氣還原氧化銅(圖2)

氫氣還原氧化銅的微型化實驗中實驗現(xiàn)象與傳統(tǒng)實驗現(xiàn)象一致，黑色氧化銅變紅，實驗所用時間較長且現(xiàn)象不明顯。

圖2 氫氣還原氧化銅Fig.2 Hydrogen reduction of copper oxide

圖3 氫氣吹泡Fig.3 Hydrogen bubbling

(2)氫氣吹泡(圖3)

氫氣吹泡的微型化實驗與傳統(tǒng)實驗現(xiàn)象一致，但吹出的泡泡沒有傳統(tǒng)實驗中的大且吹泡成功率低，實驗現(xiàn)象不明顯且實驗時間長。

由氫氣的制取與性質(zhì)微型化實驗可知：雖然實驗所需藥品量相比傳統(tǒng)實驗方法減少了很多，但是氫氣的收集時間長且性質(zhì)實驗現(xiàn)象不明顯。

1.2 實驗裝置的生活化化(生活廢棄物品)

1.2.1 實驗儀器及藥品

儀器：注射器、空筆芯、點滴瓶(100 mL)、針管、廢棄的鐵腕、電子天平。

藥品：鋅粒、硫酸溶液(1:4)、氧化銅、雕牌洗潔精。

1.2.2 實驗裝置圖

實驗的裝置圖如圖4所示。

圖4 用廢棄物裝置制取氫氣實驗裝置圖Fig.4 Experimental device diagram of hydrogen production from waste device

1.2.3 實驗步驟

如圖4所示，先裝好實驗裝置，在100 mL點滴瓶中放入1 g左右鋅粒，在注射器中加入10 mL稀硫酸，開始做實驗(向上排水法來制取氫氣)，確保氫氣驗純成功后用50 mL集氣瓶收集氫氣并記時，氫氣的收集實驗平行做三次。

1.2.4 氫氣性質(zhì)

(1)氫氣還原氧化銅

與微型化實驗一致即黑色氧化銅變紅，但是和微型化實驗一樣實驗現(xiàn)象，存在氣密性差和實驗所用時間長的問題。

(2)氫氣吹泡

氫氣吹泡的實驗現(xiàn)象不明顯，實驗裝置氣密性差。

小結(jié)： 用生活中的廢棄物來代替正規(guī)的微型化實驗儀器制取氫氣并研究氫氣的性質(zhì)，賦予化學(xué)實驗生活化、趣味化、綠色化，廢棄物的微型化學(xué)實驗在節(jié)省實驗經(jīng)費的同時還使這些廢棄物變廢為寶，與微型化實驗一樣可以節(jié)約藥品消耗量，但相比傳統(tǒng)實驗的實驗現(xiàn)象不明顯且氣密性差，輸液管比較細，導(dǎo)出的氣體量少，添加藥品時不方便。

2 實驗數(shù)據(jù)

兩種種方法在藥品的用量，收集氫氣的速度等方面的比較見表1、表2。

表1 微型化實驗裝置數(shù)據(jù)

表2 生活化實驗裝置數(shù)據(jù)

從表1、表2數(shù)據(jù)中可以看出，實驗所需藥品量相比傳統(tǒng)實驗的藥品量減少很多，體現(xiàn)了改進后實驗可以大大減少藥品消耗量的優(yōu)點，給微型化實驗在無機化學(xué)中的應(yīng)用創(chuàng)造了可能性。

3 結(jié) 語

3.1 微型化實驗

改進后實驗減少了藥品的使用量，達到了節(jié)約的目的，反應(yīng)的快慢的時間易于控制；實驗過程中產(chǎn)生有害物也減少了少；可以保護環(huán)境，充分展示了微型化學(xué)實驗的優(yōu)點。

缺點:實驗過程中所用的儀器在偏遠地區(qū)不好找；裝置的氣密性不太好；產(chǎn)生氣體的量比較少；制取氣體所用的時間比較長。因為微型化學(xué)實驗基本操作的沒有普通實驗的規(guī)范，所以不利于用來做演示實驗害怕影響學(xué)生的實驗操作，這也是我國為什么沒有對微型實驗進行普及原因。這些顯然都有待于進一步改進和創(chuàng)新。

3.2 生活化實驗

優(yōu)點:該實驗裝置都是生活中常見的，最普通的儀器構(gòu)成的；各藥品的消耗量很少，廢棄物的微型化學(xué)實驗在節(jié)省實驗經(jīng)費的同時還使這些廢棄物變廢為寶。

缺點:氣密性不好；輸液管比較細，導(dǎo)出的氣體的量少；添加藥品時不方便。

綜上所述，事物總是一分為二，微型實驗雖然有許多優(yōu)點，但是也有一些不足，因此，與傳統(tǒng)的微型實驗應(yīng)該相輔相成，相得益彰。根據(jù)各自的特點互補并用才是最合理的。

所以通過本文可以得出，實驗裝置的微型化和生活在無機化學(xué)實驗中的應(yīng)用是一項頗具實踐意義和應(yīng)用前景的化學(xué)教學(xué)研究活動,通過實驗裝置的改進，引導(dǎo)學(xué)生在日常工作中樹立環(huán)保和節(jié)能減排意識，培養(yǎng)學(xué)生建立起可持續(xù)科學(xué)發(fā)展觀和綠色生態(tài)觀，可以增強學(xué)生自我保護意識和安全防范意識，養(yǎng)學(xué)生扎扎實實、潛心鉆研的態(tài)度和習(xí)作風(fēng)，在未來的工作崗位上奉獻自己青春年華的夢想。