初中化学“氢气的实验室制取及部分性质”实验的创新

高智超

(深圳市龙华区民治中学教育集团民治中学校区 广东深圳 518109)

图1

日常生活中燃料的利用必不可少，对安全问题更是零容忍。家中燃气泄漏、加油站、汽车、矿井中爆炸的现象时有发生，为了减少人员损伤、保护财产；普及爆炸的原理、预防、减少此类现象的发生是每个化学教师的责任。

一、实验数据及步骤

（一）收集盒底座

1.将亚格力板1、2、3（长×宽×高=2 2 5 m m×1 3 0 mm×50mm）用胶水粘成一装水容器。

2.在上板的中间距离右侧边50mm、80mm、115mm处分别打直径为7mm的孔（标记为k1、k2、k3）。

3.在上板中间距离前侧边20mm处打一直径为7mm的孔（标记为k4）。

4.在k1上粘上一塑料导管接近盒底，k2、k3各粘上一塑料导管，在板底部用胶管连接，在k4粘上一塑料导管，上端连接带有胶管的打气阀。如图2所示。

图2

（二）收集盒

1.将亚格力板4（长×高=68mm×90mm）用胶水粘成一容器。将其粘在k1和k2上方。在亚格力板4的内壁距离上边5mm的中间分别刻上2mm的凹槽。

2.用矿泉水瓶上半截距离瓶口75mm处制成收集瓶，在瓶下部中间处做成两个卡片（待收集氢气后正好卡在收集盒的凹槽中，防止收集瓶继续上升）。

3.将矿泉水瓶口开个小孔，用胶塞堵住（收集时防止氢气散逸，爆炸时点火用），如图3所示。

图3

（三）制气盒

1.用亚格力板5、6（长×宽×高=110mm×68mm×68mm）用胶水粘成一容器。在其上盖中间打直径孔（标记为k5）。在盒子中间沾上高25mm、40mm、长68mm中间有多个小孔的隔板（利于液体流过），在右侧板的上端110mm处打一个直径为7mm的孔（标记为k6），在其上沾上一个塑料管。

2.用亚格力板7（高×宽=120mm×35mm）的左右两侧板的上端110mm处各打一个直径为7mm的孔（标记为k7、k8），用一个塑料管沾在k6和k7，用一根螺钉穿过k8粘在制气盒的左侧，拧紧螺母。

3.将用亚格力板7粘在底座上，用胶管连接k3和k6。如图4所示。

图4

（四）三通

用医用注射器的塑料管制作一个三通，1端连接制气盒的胶管（收集氢气），2端两节收集盒底座上的导管（排水法收集时用），3端连接带有阀门的试管（验纯、燃烧时用）。如图5所示。

图5

二、整套装置

整套装置如图6所示。

图6

三、实验过程

1.将集液盒中装入适量的水，连接气囊，挤压气囊把水排到收集盒内。如图7所示。

图7

2.在发生装置盒内装入较多量的锌粒，在注射器中装入20%稀硫酸，推注射器活塞，反应发生。将三通的阀门打开，将试管中装满水，用排水法收集后检验纯度。如图8所示。

图8

3.在三通的3端连接注射器针头，请学生描述氢气的物理性质如颜色、气味、状态、溶解性等。做氢气燃烧实验，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，观察现象。

4.将三通的阀门关闭，然后用收集盒收集一瓶氢气。倾斜发生装置盒，使固体药品与液体药品分离，反应停止。

5.用燃着的木条点燃气体，先观察氢气燃烧，过一会，观察氢气爆炸，收集瓶脱离水面，上升2米高。

6.可以重复操作上述实验。

三、实验分析

1.液面冒出气泡，说明锌粒与硫酸反应生成氢气。

2.气泡从试管中冒出，点燃发出“爆鸣声”的一声，证明氢气不纯净。重新收集一直到发出“噗”的一声”，证明氢气不纯净。

3.纯净的氢气在空中安静燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，放出热量，烧杯壁上有水雾。

4.收集瓶上升、拔取胶塞、点燃气体、氢气燃烧；一会发出爆炸声音，氢气爆炸，收集瓶被炸得很高。

5.根据教师个人情况可以做氢气流吹肥皂泡，点燃肥皂泡实验，也可以做氢气还原氧化铜实验。

四、实验结论

此装置达到了预期的实验目的：可以控制反应发生和停止以及反应的速率；演示氢气验纯、燃烧、爆炸的实验，安全可靠；简单快捷；可在多个班级循环使用，节能环保。诸多方面都优越于教材的演示实验。因此，我们感到它是个值得普遍推广的好实验。

五、心得体会

本实验利用合成材料易于加工、连接、密封的特点，运用固液接触面积变化的技术，采用轻质塑料瓶能自动上升的方法。利用水将氢气与空气隔离，反应十分安全、实验现象非常成功。

在省时、省药，操作简便，现象明显，安全、环保的前提下，完成氢气的制取和性质实验，学生会以愉快的心情学习生动、有趣的化学，懂得安全常识，提高安全意识，可培养学生合理利用化学物质造福人类的信心。