基于微型實驗儀器的氫氣的制備與性質檢驗實驗改進

余文龍+李燕淋+衷明華

【摘 要】 氫氣的制備與性質檢驗實驗是九年級化學中的一個重要的知識點，化學又是一門以實驗為基礎的學科，實驗的直觀效果對于學生的知識的吸收起著重要的作用。在中學化學教學中，利用微型實驗儀器進行該實驗，實驗裝置簡單便攜、試劑用量少、安全性高、成本低、適用于大多數中學化學實驗的特點。本實驗正是利用了微型實驗的這些優點，將常規的氫氣的制備及性質實驗改進為一體化的微型實驗，并在此基礎上將實驗現象更加清晰體現。

【關鍵詞】 中學化學實驗；微型實驗儀器；氫氣的制備與性質檢驗；實驗改進

【中圖分類號】 G64.24 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）36-00-01

在常規實驗中，無論是學生的自主實驗還是教師的演示實驗，均存在兩個重大的不妥之處：

1、實驗比較繁瑣。常規氫氣制備和性質實驗是分步進行的，這樣勢必造成藥品用量多，耗時長。

2、氫氣點燃的現象不明顯。出現無法點燃氫氣的現象，或者是火焰小，且受玻璃儀器的中鈉離子的影響，火焰呈黃色，并非是淡藍色的火焰。

針對以上問題，筆者利用微型儀器將實驗進行了改進，既將氫氣的制備與性質檢驗實驗一體化，又更好地呈現實驗效果。具體改進方案如下。

一、實驗原理

1、氫氣的制備：

Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4

2、氫氣的性質：

（1）可燃性：2H2+O2=2H2O

（2）還原性：CuO+H2=Cu+H2O

二、實驗用品

1、儀器：微型實驗儀器一套、注射器（帶針頭）。

2、藥品：鋅粒、稀硫酸溶液、無水氯化鈣、無水硫酸銅、棉花、肥皂水。

三、實驗裝置圖

四、實驗操作步驟

1、如圖所示，組裝實驗裝置圖，檢查裝置氣密性。

2、添加藥品：U型管內底部加入適量的鋅粒，注射器中吸入適量的稀硫酸溶液，U型管內套管中加入無水氯化鈣，并在底部塞棉花。

3、氫氣的制備：

（1）將注射器中的稀硫酸加入到U型管底部，液面要低于內套管。

（2）能觀察到有U型管內有氣泡產生。

4、氫氣的驗純：

在針頭處加肥皂水，針頭將不斷有泡泡逸出。反應進行一段時間后，才點燃吹出的泡泡，以排除裝置中原有的空氣，保證H2純度，提高實驗安全性。若H2純凈，能聽到噗的一聲，若不純，則有尖銳的爆鳴聲。

5、氫氣的可燃性：

將軟導管上的注射器針頭換上另一根干燥的針頭（保證氫氣的純度），在針頭處點燃H2。H2安靜地燃燒，火焰呈淡藍色。再在火焰上罩一冷而干燥的燒杯，燒杯壁上有水珠生成。

6、氫氣的還原性：

用酒精燈加熱V形側泡反應管中裝有CuO的地方，CuO由黑色變為紅色的銅，無水硫酸銅由無色變藍色，證明反應生成了水。

五、改進后的優點

1、采用微型實驗進行氫氣的制備及性質實驗，不僅節約實驗用品，也使得實驗更加安全。

2、本實驗不僅大大簡化了裝置，既進行氫氣的制備也能進行性質的驗證實驗，節約了實驗的時間。

3、在U形管內套管中加入無水氯化鈣固體，既減少了裝置的空間，也可以干燥產生的氫氣，以免干擾驗證氫氣與氧化銅生成水的性質實驗。

4、V形側泡反應管中的無水硫酸銅可檢驗氫氣與氧化銅的生成物是水，實驗現象明顯。

5、將玻璃尖嘴管換成注射器針頭檢驗氫氣可燃性時，能清晰地將氫氣的可燃性和現象呈現給學生，正確學生的認知。可避免由于玻璃儀器含鈉離子導致火焰呈黃色從而掩蓋了氫氣的淡藍色火焰的現象，混淆了學生的認知。

6、先驗純氫氣，再進行氫氣可燃性的檢驗實驗，最后進行氫氣還原性的檢驗實驗。確保氫氣點燃時的純度，提高實驗的安全度和成功率，通過酒精燈的加熱與否來控制氫氣還原性的檢驗實驗，使得多個性質實驗能在同一套實驗儀器中進行。

參考文獻：

[1]陳燕杉，曾曉丹，衷明華.氫氣制備與性質實驗一體化微型實驗設計[J].中學教學參考，2012，29：96.

[2]潘杏婉，羅志枚，衷明華.氫氣的制備與性質微型實驗的改進[J].中學教學參考，2013，26：100.