氫氣的制取與性質實驗的改進

2010級本科生：葉佳玲 謝慧慧

指導教師：衷明華

氫氣的制取和性質實驗是人教版初中化學教科書中一個極為重要的實驗，它不僅僅影響學生對氫氣性質的掌握，也是液體與固體反應的代表。然而在課堂教學中，無論是老師的演示實驗還是學生動手操作實驗都存在以下問題。

（1）實驗速率難以控制。

教材的實驗裝置難以控制反應速率，不能做到隨時控制反應的進行與停止。并且，在檢驗氫氣的純度時，肥皂水難以吹出氣泡，反應現象不明顯，課堂教學效果不好。

（2）實驗步驟煩瑣。

教材中氫氣的制取、驗純及性質實驗是分開的，步驟比較多，藥品用量也多，容易造成浪費，不符合綠色化學的思想。

（3）部分實驗現象不明顯。

在氫氣的性質實驗中點燃氫氣的火焰是淡藍色的，難以觀察。

針對以上問題，本小組成員利用微型實驗對實驗進行了改進。微型化學實驗是一種使用微型儀器，以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。雖然它的化學試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一甚至幾千分之一，但其效果非常準確、明顯，且具有安全、方便和防止環境污染等優點。具體實驗改進方案如下。

一 實驗的改進

1.實驗用品

微型儀器1套、注射器、木塊、有孔塑料板、燒杯、酒精燈；稀硫酸、細銅絲、鋅粒、無水氯化鈣、無水硫酸銅、氧化銅、肥皂水。

2.實驗裝置圖（略去鐵架臺和鐵夾）

3.實驗步驟

（1）檢查氣密性。

（2）添加藥品。

往1號具支試管中加入鋅粒和銅絲（目的在于使銅與鋅粒構成原電池，加快反應速率），用注射器吸入一定量的稀硫酸；在2號具支U形管中先放入少許的無水硫酸銅粉末，然后放入有孔塑料板，再在塑料板上面鋪滿無水氯化鈣固體；在3號具支試管底部放入適量的氧化銅，在凹槽地方放少許無水硫酸銅粉末；在4號玻璃管口涂上一層肥皂水。

（3）按照上圖連接好裝置圖。往1號具支試管中注射稀硫酸，直到稀硫酸沒過鋅粒。

（4）檢驗氣體的純度和氣體的性質。

①待反應一段時間后，用點燃的火柴靠近4號玻璃管口，觀察現象；

②在4號玻璃管口處點燃氣體，并用一個冷而干燥的燒杯罩在上方，觀察現象；

③點燃酒精燈，加熱3號具支試管底部的氧化銅，觀察現象。

（5）實驗結束。

先熄滅酒精燈，繼續通入氣體直至試管冷卻。

4.實驗現象

二 改進后的優點

（1）使用微型實驗，節約藥品，符合綠色環保理念。

（2）將氫氣的制取與性質實驗一體化，簡化了實驗步驟，節約藥品和時間，教學效果明顯。

（3）利用注射器注入稀硫酸，既可以做到隨時控制反應的進行和停止，又可以避免用微型啟普發生器時鋅粒因反應后變小而掉入酸中的問題。

（4）反應裝置中，利用銅絲與鋅粒構成原電池，加快反應速率。

（5）在具支U形管中加入無水硫酸銅可以驗證產生的H2通過無水氯化鈣后是否除盡水，從而確保在玻璃管口處的燒杯內壁產生的水珠是由H2燃燒產生的。

（6）通過酒精燈的加熱與否可以隨時控制H2還原實驗的進行與停止，同時，可以利用玻璃管凹槽處的無水硫酸銅變藍來驗證H2還原氧化銅產生水。