在大思政的背景下“氫氣的制備和性質”實驗裝置改進*

阿不力米提·玉麥爾，麥里開·祖農

(1 喀什大學化學與環境科學學院，新疆 喀什 844007；2 疏附縣第一中學，新疆 疏附縣 844100)

近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：“把思想政治工作貫穿教育教學全過程，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[1-2]”。教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》指出， 高等學校人才培養是育人和育才相統一的過程。建設 高水平人才培養體系，必須將思想政治工作體系貫通 其中，必須抓好課程思政建設，解決好專業教育和思 政教育“兩張皮”的問題[3]。

無機化學實驗課開設于大一階段，大一學生正處于人生觀、世界觀和價值觀形成的關鍵時期，面對多元化信息和社會重大事件，缺乏理性獨立思考和正確判，正是開完展“隱性思想政治教育”的有利時期[4-5]。只有牢牢抓住實驗室主陣地，形成思想修養 與知識學習、能力提高齊頭并進的良好氛圍，潛移默化地將思政教育融入到實驗教學過程中，才能培養出堪當中華民族偉大復興重任的優秀人[6-8]。

“氫氣的制備”是《無機化學實驗》、《化學教學論實驗》和中學化學教學中重要的

實驗之一，該實驗由比較活潑的金屬(鋅、鐵等)與稀酸(稀鹽酸、稀硫酸)發生反應而得到氫氣，使用啟普氣體發生器；具有反應速度快，收集氣體所需的時間短，實驗現象明顯等特點；不過，該實驗有的時候出現因為反應速度過快而導致爆炸現象，安全隱患比較大，藥品的消耗量也比較多，容易造成環境污染。基于目前的課程思政建設背景，針對該實驗裝置在微型化和生活化等方面著手進行兩種改進，數據證明改進后的實驗具有更加安全、反應的快慢的時間易于控制，藥品的使用量減少、廢液和廢氣的量也減少不少等特點；可以達到提高學生安全意識，滲入綠色化學思想，使學生建立起綠色生態觀，激發學生學習化學學科的興趣并培養學生動手能力，從而培養學生的創新思維等方面有一定參考價值。

1 實驗部分

實驗原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2

1.1 實驗裝置的微型化(正規的微型化儀器)

本實驗中所用儀器是揚州市公道玻璃儀器廠制作的便攜式微型玻璃實驗儀器，專利號為:ZL00242172.0。

1.1.1 儀器以及藥品

電子天平、分液漏斗(15 mL)、燒杯、具支試管 、橡膠管、橡膠塞、導管、集氣瓶(50 mL)、毛玻璃、水槽、鐵夾、鐵架臺。

鋅粒、硫酸溶液(1:4)、氧化銅、雕牌洗潔精。

1.1.2 實驗裝置圖

實驗的裝置圖如圖1所示

圖1 氫氣制備實驗的微型化Fig.1 Miniaturization of hydrogen preparation experiment

1.1.3 實驗步驟

如圖 1所示，先裝好實驗裝置，在硬質試管中放入1 g左右鋅粒，分液漏斗中加入10.0 mL稀硫酸，開始做實驗(向排水氣法來制取氫氣)，確保氫氣驗純成功后用50 mL集氣瓶收集氫氣并記時，氫氣收集實驗平行做六次。

1.1.4 氫氣的性質

(1)氫氣還原氧化銅(圖2)

氫氣還原氧化銅的微型化實驗中實驗現象與傳統實驗現象一致，黑色氧化銅變紅，實驗所用時間較長且現象不明顯。

圖2 氫氣還原氧化銅Fig.2 Hydrogen reduction of copper oxide

圖3 氫氣吹泡Fig.3 Hydrogen bubbling

(2)氫氣吹泡(圖3)

氫氣吹泡的微型化實驗與傳統實驗現象一致，但吹出的泡泡沒有傳統實驗中的大且吹泡成功率低，實驗現象不明顯且實驗時間長。

由氫氣的制取與性質微型化實驗可知：雖然實驗所需藥品量相比傳統實驗方法減少了很多，但是氫氣的收集時間長且性質實驗現象不明顯。

1.2 實驗裝置的生活化化(生活廢棄物品)

1.2.1 實驗儀器及藥品

儀器：注射器、空筆芯、點滴瓶(100 mL)、針管、廢棄的鐵腕、電子天平。

藥品：鋅粒、硫酸溶液(1:4)、氧化銅、雕牌洗潔精。

1.2.2 實驗裝置圖

實驗的裝置圖如圖4所示。

圖4 用廢棄物裝置制取氫氣實驗裝置圖Fig.4 Experimental device diagram of hydrogen production from waste device

1.2.3 實驗步驟

如圖4所示，先裝好實驗裝置，在100 mL點滴瓶中放入1 g左右鋅粒，在注射器中加入10 mL稀硫酸，開始做實驗(向上排水法來制取氫氣)，確保氫氣驗純成功后用50 mL集氣瓶收集氫氣并記時，氫氣的收集實驗平行做三次。

1.2.4 氫氣性質

(1)氫氣還原氧化銅

與微型化實驗一致即黑色氧化銅變紅，但是和微型化實驗一樣實驗現象，存在氣密性差和實驗所用時間長的問題。

(2)氫氣吹泡

氫氣吹泡的實驗現象不明顯，實驗裝置氣密性差。

小結： 用生活中的廢棄物來代替正規的微型化實驗儀器制取氫氣并研究氫氣的性質，賦予化學實驗生活化、趣味化、綠色化，廢棄物的微型化學實驗在節省實驗經費的同時還使這些廢棄物變廢為寶，與微型化實驗一樣可以節約藥品消耗量，但相比傳統實驗的實驗現象不明顯且氣密性差，輸液管比較細，導出的氣體量少，添加藥品時不方便。

2 實驗數據

兩種種方法在藥品的用量，收集氫氣的速度等方面的比較見表1、表2。

表1 微型化實驗裝置數據

表2 生活化實驗裝置數據

從表1、表2數據中可以看出，實驗所需藥品量相比傳統實驗的藥品量減少很多，體現了改進后實驗可以大大減少藥品消耗量的優點，給微型化實驗在無機化學中的應用創造了可能性。

3 結 語

3.1 微型化實驗

改進后實驗減少了藥品的使用量，達到了節約的目的，反應的快慢的時間易于控制；實驗過程中產生有害物也減少了少；可以保護環境，充分展示了微型化學實驗的優點。

缺點:實驗過程中所用的儀器在偏遠地區不好找；裝置的氣密性不太好；產生氣體的量比較少；制取氣體所用的時間比較長。因為微型化學實驗基本操作的沒有普通實驗的規范，所以不利于用來做演示實驗害怕影響學生的實驗操作，這也是我國為什么沒有對微型實驗進行普及原因。這些顯然都有待于進一步改進和創新。

3.2 生活化實驗

優點:該實驗裝置都是生活中常見的，最普通的儀器構成的；各藥品的消耗量很少，廢棄物的微型化學實驗在節省實驗經費的同時還使這些廢棄物變廢為寶。

缺點:氣密性不好；輸液管比較細，導出的氣體的量少；添加藥品時不方便。

綜上所述，事物總是一分為二，微型實驗雖然有許多優點，但是也有一些不足，因此，與傳統的微型實驗應該相輔相成，相得益彰。根據各自的特點互補并用才是最合理的。

所以通過本文可以得出，實驗裝置的微型化和生活在無機化學實驗中的應用是一項頗具實踐意義和應用前景的化學教學研究活動,通過實驗裝置的改進，引導學生在日常工作中樹立環保和節能減排意識，培養學生建立起可持續科學發展觀和綠色生態觀，可以增強學生自我保護意識和安全防范意識，養學生扎扎實實、潛心鉆研的態度和習作風，在未來的工作崗位上奉獻自己青春年華的夢想。