基于微型实验仪器的氢气的制备与性质检验实验改进

余文龙+李燕淋+衷明华

【摘 要】 氢气的制备与性质检验实验是九年级化学中的一个重要的知识点，化学又是一门以实验为基础的学科，实验的直观效果对于学生的知识的吸收起着重要的作用。在中学化学教学中，利用微型实验仪器进行该实验，实验装置简单便携、试剂用量少、安全性高、成本低、适用于大多数中学化学实验的特点。本实验正是利用了微型实验的这些优点，将常规的氢气的制备及性质实验改进为一体化的微型实验，并在此基础上将实验现象更加清晰体现。

【关键词】 中学化学实验；微型实验仪器；氢气的制备与性质检验；实验改进

【中图分类号】 G64.24 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2016）36-00-01

在常规实验中，无论是学生的自主实验还是教师的演示实验，均存在两个重大的不妥之处：

1、实验比较繁琐。常规氢气制备和性质实验是分步进行的，这样势必造成药品用量多，耗时长。

2、氢气点燃的现象不明显。出现无法点燃氢气的现象，或者是火焰小，且受玻璃仪器的中钠离子的影响，火焰呈黄色，并非是淡蓝色的火焰。

针对以上问题，笔者利用微型仪器将实验进行了改进，既将氢气的制备与性质检验实验一体化，又更好地呈现实验效果。具体改进方案如下。

一、实验原理

1、氢气的制备：

Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4

2、氢气的性质：

（1）可燃性：2H2+O2=2H2O

（2）还原性：CuO+H2=Cu+H2O

二、实验用品

1、仪器：微型实验仪器一套、注射器（带针头）。

2、药品：锌粒、稀硫酸溶液、无水氯化钙、无水硫酸铜、棉花、肥皂水。

三、实验装置图

四、实验操作步骤

1、如图所示，组装实验装置图，检查装置气密性。

2、添加药品：U型管内底部加入适量的锌粒，注射器中吸入适量的稀硫酸溶液，U型管内套管中加入无水氯化钙，并在底部塞棉花。

3、氢气的制备：

（1）将注射器中的稀硫酸加入到U型管底部，液面要低于内套管。

（2）能观察到有U型管内有气泡产生。

4、氢气的验纯：

在针头处加肥皂水，针头将不断有泡泡逸出。反应进行一段时间后，才点燃吹出的泡泡，以排除装置中原有的空气，保证H2纯度，提高实验安全性。若H2纯净，能听到噗的一声，若不纯，则有尖锐的爆鸣声。

5、氢气的可燃性：

将软导管上的注射器针头换上另一根干燥的针头（保证氢气的纯度），在针头处点燃H2。H2安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。再在火焰上罩一冷而干燥的烧杯，烧杯壁上有水珠生成。

6、氫气的还原性：

用酒精灯加热V形侧泡反应管中装有CuO的地方，CuO由黑色变为红色的铜，无水硫酸铜由无色变蓝色，证明反应生成了水。

五、改进后的优点

1、采用微型实验进行氢气的制备及性质实验，不仅节约实验用品，也使得实验更加安全。

2、本实验不仅大大简化了装置，既进行氢气的制备也能进行性质的验证实验，节约了实验的时间。

3、在U形管内套管中加入无水氯化钙固体，既减少了装置的空间，也可以干燥产生的氢气，以免干扰验证氢气与氧化铜生成水的性质实验。

4、V形侧泡反应管中的无水硫酸铜可检验氢气与氧化铜的生成物是水，实验现象明显。

5、将玻璃尖嘴管换成注射器针头检验氢气可燃性时，能清晰地将氢气的可燃性和现象呈现给学生，正确学生的认知。可避免由于玻璃仪器含钠离子导致火焰呈黄色从而掩盖了氢气的淡蓝色火焰的现象，混淆了学生的认知。

6、先验纯氢气，再进行氢气可燃性的检验实验，最后进行氢气还原性的检验实验。确保氢气点燃时的纯度，提高实验的安全度和成功率，通过酒精灯的加热与否来控制氢气还原性的检验实验，使得多个性质实验能在同一套实验仪器中进行。

参考文献：

[1]陈燕杉，曾晓丹，衷明华.氢气制备与性质实验一体化微型实验设计[J].中学教学参考，2012，29：96.

[2]潘杏婉，罗志枚，衷明华.氢气的制备与性质微型实验的改进[J].中学教学参考，2013，26：100.