高中化學實驗中常見氣體的制備實驗設計研究

施惠仙

摘要：常見氣體的制取在高中化學實驗中占的比例很大。高中化學實驗需要掌握的知識點較多，并且知識點組成結構復雜，如何牢固地掌握實驗知識，在實驗過程中形成良好的技能操作，發掘學生的自我探究和創新能力，是當前高中化學實驗亟待解決的問題。

關鍵詞：高中化學實驗；常見氣體；制備實驗設計

學習化學主要是創新，化學實驗的學習目的不是重復前人的實驗，檢驗前人的實驗結果，而是在自我實踐的過程中養成良好的實驗方法，具有質疑精神、想象力和洞察力，培養學生良好的創造力，勇于開拓新的沒有人嘗試過的方法和實驗，提高綜合素質。只有按照科學的規程進行熟練的實驗設計才能提高實踐能力和創新精神。為貫徹化學新課程理念，必須開展化學實驗課才可以，化學教師要重視化學實驗，給學生正確的引導，爭取做到改進和創新，充分調動學生的學習積極性，讓學生自主探究，培養他們的創新能力和意識。

一、高中化學實驗中常見氣體的制備實驗設計思路

常見氣體的實驗室制法知識被列為高考考察的重點，也是化學學科的難點，中學階段常見制備的氣體有氧氣、氫氣、二氧化碳、氯氣和氨氣。鑒于學校辦學條件的限制和趕課時進度等原因，當前的氣體實驗授課方式是“教師講，學生記”的模式，幾乎不給學生實踐的機會，這就與教育理念相違背。據調查顯示，對化學實驗有濃厚興趣的學生的比例占到62%，但親自動手做過實驗的僅不到10%，甚至有些學生連演示實驗都沒看過。實驗次數過少，不利于掌握化學實驗知識，化學教師要對教學策略做一些調整。

二、高中化學實驗常見氣體的制備與實驗設計

（一）確定實驗目的

實驗室中常見的氣體有 H2、O2、Cl2、HCl、H2S、CH4、C2H4、C2H2、NH3、SO2、NO、NO2、CO、CO2 共14種，實驗目的是學生能夠熟練掌握這些氣體的實驗室制法，把握氣體制備實驗的規律和方法以解決實際問題。

（二）設計實驗方案

不同的物質進行化學反應可以產生同一種氣體，比如氯氣的產生有三種方法，一般采用濃鹽酸在二氧化錳的作用下產生。所以，應該按照化學方程式，根據學校現有的實驗條件，選擇合適的物質，才能設計合理的實驗方案。

（三）實驗實施和條件控制

進行發生裝置選擇的時候，考慮到氣體的密度和水中溶解度等因素，選擇合適的裝置集氣，通常裝置的連接順序為發生裝置、凈化裝置、干燥裝置、收集裝置和吸收裝置。由于氯氣溶于水，所以采用排飽和食鹽水收集，使用加熱法制備氯氣所采用的實驗設備有酒精燈、燒瓶、分液漏斗、廣口瓶和水槽，安裝設備要以先下后上、先左后右的原則來進行，試管夾夾在燒瓶的頸部，膠塞上的導管伸入到瓶內的位置要適中，不能插入到濃鹽酸溶液中，實驗開始之前一定要確保裝置完全密閉，連接完儀器后要進行氣密性檢查。

氣密性檢查通常是將裝置連接好，把導管伸入水槽中，然后用雙手或酒精燈微熱燒瓶底部，如果導管口有氣泡產生，則停止微熱，這時如果導管中有一段水柱升起，則證明氣密性合格，不然要重新組裝和調試；如果密閉性好，就可以將反應物均勻分布在燒瓶底部，用外焰進行預熱。

堅決不能用稀鹽酸代替濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣，因為稀鹽酸還原性較弱，不會產生氯氣。吸收氯氣應該用飽和食鹽水，而不用水，用飽和食鹽水吸收帶入到廣口瓶內的氯化氫可以降低氯氣在水中的溶解度，減少兩次除雜質對于產生氯氣的損失。生成的水分由濃硫酸吸收，而最終廢氣用氫氧化鈉溶液收集。而收集方法還可以采用向上排空氣法。這是實驗室制取氯氣最常用的方法。

（四）實驗現象的觀察與記錄

實驗之前的預習工作一定要做好，它是保證實驗良好完成的前提。在實驗之前，找出實驗的關鍵點，牢記于心中，并在實驗過程中認真記錄，做好筆記。實驗時觀察反應物的反應情況，有沒有氣體生成；實驗結束后比較一下二氧化錳與高錳酸鉀制取氯氣的區別。感覺氯氣在集氣瓶中已經充滿以后，可以用濕潤的淀粉KI試紙放到集氣瓶瓶口，如果試紙變藍，則證明氯氣已集滿；還可以用蘸了濃氨水的玻璃棒放到集氣瓶口處，如果有白色煙霧產生，則證明氯氣已集滿。

實驗結束后，拆卸裝置采取從右到左、從上到下的順序進行，先拆主要部分，再拆部件；首先要將導管移出各個溶液，然后再停止加熱，不然液體會沿導管倒流進燒瓶內部。

（五）結果分析

實驗結束后，學生要對實驗結果進行處理，分析實驗結果與預期的是否一致，如果不一致，學生要分析是哪個環節出了問題。比如，從二氧化錳和高錳酸鉀兩種制備氯氣的方法可以發現高錳酸鉀制備氯氣無需加熱，更加環保，操作簡單，但反應較劇烈，部分氯氣生成二氧化氯混合在氯氣中，導致氯氣不純，再者，得到的七氧化二氯和二氧化氯受熱時容易發生爆炸，所以通常不采用這種制取方法。為了有效掌握制取氯氣的各種方法，學生可以做出多種嘗試，制作出更加簡易、優良的實驗裝置，這對學生遇到問題、解決問題的能力是一個提高的過程。

應該明確的是，要想完成好常見氣體的制備實驗，首先要明確實驗目的，然后了解基本的實驗操作和儀器的使用方法，熟練掌握實驗的流程。如果不了解這些，不掌握基本技能，就缺乏對步驟和細節的認識，以至于真正實驗的過程中手忙腳亂，不知道選用哪些儀器，不知道這一個實驗步驟完成以后該如何完成下一步。對氣體制備基礎知識有一定的了解之后，要靈活運用，細心觀察與思考，把握問題的實質，仔細地研究與分析問題，那么針對氣體制備及應用的綜合實驗操作就不成問題了。

三、結語

社會發展需要創新，隨著社會主義市場經濟的開展，要求高素質人才必須具備創新能力，并把這種能力作為生存的關鍵。學生要在實際的理論學習和實驗操作中不斷思考和總結，培養創新意識，鼓勵創新作為，形成探究能力，從而構建自己的知識體系，養成善于發現問題，解決問題的習慣。

參考文獻：

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