氫氣性質的拓展探究——江蘇省第二屆初中化學技能大賽實驗教學片斷展示實錄

朱清勇　劉廣林（儀征市實驗中學東區校　江蘇儀征　400；儀征市教育局　江蘇儀征　400）

氫氣性質的拓展探究——江蘇省第二屆初中化學技能大賽實驗教學片斷展示實錄

朱清勇1劉廣林2
（1儀征市實驗中學東區校江蘇儀征211400；2儀征市教育局江蘇儀征211400）

摘要：氫氣是最佳燃料，全面了解氫氣的性質有現實意義。2012人教版教材已刪去有危險性的氫氣爆炸實驗，只留下氫氣的燃燒和驗純實驗，結合教材適當拓展，作者將氫氣性質實驗設計成了拓展探究實驗，并做了創新改進。實驗教學片斷展示包括氫氣的輕、可燃性、易爆性和還原性。

關鍵詞：探究實驗；創新改進；初三化學

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）05-0081-02G633．8

文獻標識碼：B

氫能是最理想的清潔能源，作為低碳能源正在脫穎而出。氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，但氫氣的性質初三學生卻了解不多。2012版人教版初三化學教材上冊P77課題3安排了研究氫氣的燃燒實驗，并對氫氣的物理性質和易燃易爆作了充分的闡述，缺少了氫氣的爆炸實驗顯得很單薄。演示實驗4－5是驗純后氫氣在空氣中燃燒，但玻璃導管無法觀察出氫氣真正的火焰顏色。第七單元P132爆炸極限還接觸到氫氣，P144－145詳細介紹了氫能源和實驗室制取氫氣的方法，氫能源和實驗室制法是重要知識點。經過創新改進：把氫氣性質實驗設計成拓展探究實驗，讓學生在生活情境中接受知識，在探究過程中感受化學的魅力；創新改進實現了實驗的安全化、生活化，給學生很多啟發。

一、實驗的創新改進

1．創新改進制取氫氣的簡易裝置圖（圖1）

圖1

2．氫氣性質探究的設計

（1）趣味實驗神奇的電蚊拍情境引入

創設問題情境：“同學們，今天我們來進行一種神奇氣體的性質探究。日常生活中我們用電蚊拍可以拍蒼蠅和蚊蟲，今天的實驗電蚊拍能拍出什么呢？同學們想看看神奇的電蚊拍嗎？”

趣味實驗一：神奇的電蚊拍。操作方法：簡易發生器制氫氣從尾部連接的干燥管吹氫氣球，氣泡變大時輕輕抖動干燥管，氣泡緩緩飄向空中后，用電蚊拍去拍氣泡，觀察到氣泡燃燒形成一團團黃色火球；情境引入揭示主題：“電蚊拍居然拍出了團團烈火，同學們認為今天的主角是什么氣體？”；“對，它就是世界上最輕的氣體——氫氣。”揭示課題氫氣性質的拓展探究。

實驗創新改進：

①簡易發生器的制作：將生活中550mL農夫山泉礦泉水瓶底部約1／3剪下，在底部打上均勻的小孔（如圖1），倒置后插入瓶中，連上導管放入500mL燒杯就成了隨開隨停的簡易發生器。

②氫氣氣泡點火方式的改變：日用的普通充電式電蚊拍，工作中經升壓電路在雙層電網間能產生1850V左右的直流高壓電，點火效果很是震撼。

③用倒置的干燥管大頭吹氫氣泡效果好：氣泡大、易分離。

（2）問題情境自然過渡，層層推進探究變幻的紅與黑

“我們見識了氫氣在電火花下暴躁脾氣，下面我們換一種實驗條件，讓氫氣給我們展示其溫和的一面。”；“加熱光亮的紅色銅絲，借助攝像頭進行現場直播。”；“紅與黑的變幻就是如此奇妙，它們可以反復進行。”。

性質探究實驗二：變幻的紅與黑。操作方法：在酒精燈上加熱紅色的細銅絲（繞成螺旋狀固定在鑷子上）15s，觀察銅絲變黑，稍作停頓后乘熱將銅絲伸入干燥管內，觀察到銅絲瞬間變紅，移出時銅絲又變黑；再伸進入又變紅。

實驗創新改進：

①利用干燥管、銅絲使實驗微型化。

②借助攝像頭放大紅與黑的變幻，展示化學的魅力。

③探究實驗再推高潮，簡潔小結完美收官

“其實氫氣如果與氧氣按一定比例充分混合，還會有更暴躁的一面，大家還想看嘛？”；“好，見證奇跡的時刻到了，請一位同學協助我完成實驗。誰愿意主動參與？”。

探究實驗三：威力無比的氣體爆竹。操作方法：向從超市買的中號聚乙烯保鮮袋鼓入約1／3體積的空氣，干燥管換成長直導管，插入電子槍，打開活塞通入氣體，20秒后關閉活塞取出導管，由協助的同學用膠帶扎緊袋口，一、二、三，演示老師開電子槍引爆混合氣體。氫氣爆炸很安全，同時隨著“砰”的一聲，保鮮袋炸裂（如圖2）。

圖2

（4）氫氣的驗純和純凈氫氣在空氣中的燃燒（由于展示時間問題，實驗4賽前被刪去）

驗純后將長直導管換成醫用不銹鋼針頭，點燃通過不銹鋼針頭的氫氣，可以觀察到真正的淡藍色火焰。

課堂小結：“今天通過系列探究實驗我們認識了氫氣，探究了氫氣的性質。它最輕，具有可燃性和還原性，如果與空氣混合點燃后易爆炸，且威力無比！”

二、創新改進實驗的優點

1．材料簡便易得，現象明顯震撼；

2．實驗連貫高效，5分鐘可完成；

3．簡易發生器隨開隨停，還可制二氧化碳和氧氣。

三、結束語

義務教育化學課程標準指出：“義務教育階段的化學課程以提高學生的科學素養為主旨，激發學生學習化學的興趣，幫助學生了解科學探究的基本過程和方法，培養學生的科學探究能力，獲得進一步學習和發展所需要的化學基礎知識和基本技能。”緊扣新課改的創新改進實驗，注重培養學生從實驗中發現問題、提出問題的意識；讓學生體驗創新改進設計的過程，也讓學生體驗勇于挑戰教材權威的精神。在初三化學課堂教學中，我們不僅要做實驗，更要探究實驗、創新改進實驗。探究實驗、創新改進實驗就是讓學生能更好地感知實驗，更多地做實驗，實現自我體會、自我感悟、自我超越。2014年12月4日至5日我有幸代表揚州隊參加了江蘇省第二屆初中化學實驗教學技能大賽展評活動。比賽有一項內容是5分鐘的實驗教學模擬展示，我們揚州代表隊的“氫氣性質的拓展探究”展示在大賽中獲得了好評，憑借此實驗教學展示我們最終獲得了江蘇省第一名。非常感謝揚州考試院趙華老師對氫氣性質拓展探究實驗的指導！

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部制定．義務教育化學課程標準（2011年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，2012

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．05．028