氫氣制備與性質(zhì)一體化微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

微型實(shí)驗(yàn)具有化學(xué)藥品用量少、成本低、實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，能滿足大多數(shù)學(xué)校開展中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。本實(shí)驗(yàn)裝置采用微型儀器，可演示氫氣的制取、吹肥皂泡、爆鳴、還原氧化銅等實(shí)驗(yàn)，并克服了常規(guī)實(shí)驗(yàn)的不妥之處（如產(chǎn)生氫氣的速率難以控制、實(shí)驗(yàn)步驟較繁瑣等）。在多次的實(shí)踐中，本實(shí)驗(yàn)取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

一、實(shí)驗(yàn)用品

1.儀器：微型儀器一套、注射器兩支（其中一支帶針頭）。

2.藥品：鋅粒、氧化銅（絲狀）、稀硫酸（3mol/L）、濃硫酸、無(wú)水硫酸銅、肥皂液。

二、實(shí)驗(yàn)裝置圖（如下圖所示）

三、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1.制作“微型啟普發(fā)生器”

拔出注射器的按手，在內(nèi)套管外壁加一圈橡皮圈（此時(shí)添加鋅粒），放入注射器里，固定在靠近注射器錐頭的地方，最后裝好按手即可制成。

2.檢查氣密性

按上圖所示連接好實(shí)驗(yàn)儀器，并檢驗(yàn)裝置的氣密性。當(dāng)推動(dòng)注射器的按手，燒杯內(nèi)的肥皂水有氣泡冒出則說明裝置氣密性良好。

3.添加其他藥品

用一只帶有針頭的注射器吸取一定量的稀硫酸注入啟普發(fā)生器內(nèi)，此時(shí)注射器內(nèi)液體液面并未接觸內(nèi)套管。然后分別往V形側(cè)泡反應(yīng)管內(nèi)加入濃硫酸、氧化銅絲、無(wú)水硫酸銅。

4.檢驗(yàn)氣體純度

打開止水夾，推動(dòng)注射器按手使稀硫酸與鋅粒接觸。反應(yīng)有氣體生成時(shí)，燒杯內(nèi)將不斷有泡泡逸出。通過點(diǎn)燃吹出的泡泡即可檢驗(yàn)氣體的純度。若氫氣純凈，能聽到“噗”的一聲；若不純，則有尖銳的爆鳴聲。

5.驗(yàn)證氫氣具有還原性

當(dāng)聽到“噗”的一聲，說明裝置中的空氣已被排盡。此時(shí)關(guān)閉止水夾，用酒精燈加熱V形側(cè)泡反應(yīng)管中裝有氧化銅絲的地方。當(dāng)氧化銅絲由黑色變?yōu)榧t色，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色時(shí)，撤去酒精燈，繼續(xù)通氫氣至裝置冷卻。

四、改進(jìn)方案的優(yōu)點(diǎn)

1.利用微型儀器，減少實(shí)驗(yàn)藥品用量，環(huán)保且更安全。

2.將氫氣的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)連為一體，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間且現(xiàn)象明顯。

3.實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的檢查方便且可靠。手輕輕一按，根據(jù)肥皂水是否冒泡即可判斷裝置的氣密性。

4.通過調(diào)節(jié)注射器的按手可隨時(shí)控制氫氣制取反應(yīng)的進(jìn)行與停止。

5.燒杯中的肥皂水，一有氣體生成即可連續(xù)吹出泡泡。通過點(diǎn)燃肥皂泡來(lái)驗(yàn)證氫氣與空氣混合的爆炸實(shí)驗(yàn)更安全、方便。不僅如此，也為氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)趕盡了裝置內(nèi)的雜質(zhì)氣體。

6.止水夾的巧妙運(yùn)用，避免了無(wú)水硫酸銅顏色的變化是由燒杯內(nèi)的水引起的。

（責(zé)任編輯羅艷）