氢气制取和性质实验的改进与建议
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实验室制取氢气及其性质实验报告实验者:实验日期:一、实验目的:1、掌握实验室制取氢气的方法2、掌握氢气的性质二、实验器材:导气管,试管,酒精灯,水槽,启普发生器三、实验药品:锌粒,稀硫酸,氧化铜四、实验原理:Zn+H2SO4 H2+ZnSO4五、实验步骤:安装如图组装仪器。
查:检查装置气密性,方法是,开启旋塞,向球形漏斗中加水,当水充满容器下部的半球体时关闭旋塞,继续加水,使水上升到球形漏斗中。
静置片刻,观察水面是否下降,如下降说明漏气。
漏气处可能是容器上气体出口处的橡皮塞、导气管上的旋塞或球形漏斗与容器接触的磨口处。
如漏气应塞紧橡皮塞或在磨口处涂一薄层凡士林。
装:锌粒由容器上的气体出口加入,加固体前应在容器的球体中加入一定量的玻璃棉,以防固体掉入半球体中。
液体试剂从球形漏斗口注入,注液方法与上述注水方法相同。
液体的量以反应时刚刚浸没固体为宜。
打开气体出口的活塞,开始反应,收集氢气。
收:采用排水法收集氢气,理由是氢气不溶于水。
离:收集满氢气后,先将导管移开水槽。
六、氢气性质实验操作:1、氢气的纯度检验:收集一试管氢气,集满氢气的试管用拇指堵住管口,管口朝下,立即移近酒精灯火焰,点燃试管里的氢气。
点火后,根据声音判断氢气是否纯净,如果听到的是尖锐的爆鸣声,则表示氢气不纯,必须重新收集进行检验,直至听到“噗”的声音,才表明收集的氢气已经纯净,可以使用。
重新收集氢气检验时,应另换一支试管进行操作,若仍使用原试管,要先用拇指堵住试管口一会儿,然后再去收集氢气进行点火验纯。
2、吹泡泡实验:将出气导管上沾上肥皂水,可以观察到不断有泡泡冒出并升空,这说明氢气的密度比空气轻。
3、氢气的燃烧:在玻璃导管尖处点燃氢气,在空气中燃烧发出淡蓝色火焰。
罩在火眼上方点燃的烧杯壁上有小水珠出现,并放出热量。
反应方程式:2H2+O22H2O4、氢气还原氧化铜:先往试管内加入氧化铜,把氢气导气管伸入试管底部,先通入氢气一段时间(是为了把氧气清除,否则加热后氧化铜会与氧气反应,影响试验)再加热试管,使氢气还原氧化铜,看到黑色氧化铜全部变成红色时,停止加热,继续通入氢气(若先停止通氢气,则收集氢气处的水会倒吸入试管内,使热试管炸裂,同时被还原的铜又会被氧气氧化),待试管冷却后,停止通氢气。
氢气制取与性质一体化微型实验研究报告作者:周洁来源:《化学教与学》2019年第06期摘要:氢气的制取与性质实验,是现行许多初中化學教材的重要内容,目前氢气的实验存在很大的改进空间,作者尝试的改进能实现氢气的制取与性质、检验一体化,且有利于学生进行分组实验。
关键词:微型实验;实验改进;创新;绿色文章编号:1008-0546(2019)06-0078-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:Bdoi:10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.022氢气是初中阶段学生需要掌握的一种重要的气体,氢气的制取与性质实验,是现行许多初中化学教材的重要内容。
笔者所在地区所用教材——沪教版中虽然没有氢气的制取和性质基础实验,但是其制取和性质却是重点知识。
纵观目前教材及文献中的氢气制取和性质实验,主要存在以下值得思考的地方:①实验较零散;②所需药品较多、浪费原料;③仪器较繁琐、操作不便、耗时较长;④氢气爆炸极限为4%-75%,容易发生爆炸,危险性高;⑤虽然也有一些一体化微型实验仪器的成套设计,但设计较复杂,且许多学校并没有购置成套实验仪器,因此难以全面推广。
笔者在研究大量实验的基础上,进行了以下一体化实验设计,现报告如下:二、仪器药品集气瓶、球形干燥管、玻璃导管、橡皮管、止水夹、w形管、尖嘴导管、迷你酒精灯、铁架台、小木条;锌粒、稀盐酸、氧化铜、无水硫酸铜。
三、实验装置改进实验装置如图l所示。
四、操作要点及现象1.连接装置(如图1所示)2.检查装置气密性:将最左侧的尖嘴导管放入水中,用手握住左侧球形干燥管,若导管口有气泡冒出,松手后形成一段水柱,则装置气密性良好。
3.氢气的制取:打开止水夹,稀盐酸逐渐没过锌粒,反应开始,产生氢气。
此时可进行氢气的验纯,也可利用肥皂水鼓出氢气泡泡,点燃,发出“噗”的一声,产生一团火球,增加其趣味性。
4.氢气的可燃性:用小木条将尖嘴导管处点燃,产生火焰,罩一支干冷的小试管,试管壁有水雾(如图2)。
氢气的实验室制备及性质的教学设计一、教材分析本实验为演示实验,出自人教版九年级上册第七单元课题二,是学生学习实验室制备气体的第三个实验,是初中学习实验室制备气体的重要实验之一,本节的学习可对实验室制备气体的方法、步骤及收集气体的方法再次练习和巩固,对以后学习更多气体的实验室制备起着重要作用。
二、学情分析在学氢气的实验室制备以前,学生已经学习了氧气、二氧化碳的实验室制备及性质,具备了在实验室制备气体的基本方法和流程,可以引用到本节内容的学习。
同时学生对一些实验现象充满好奇,对实验原因有强烈的探究欲望,为此通过演示及学生动手操作,可以培养学生的观察能力,激发学生学习化学的兴趣。
三、教学目标知识与技能1、学习并掌握实验室制备氢气的原理及其相关的化学方程式。
2、了解简易启普发生器的工作原理。
3、知道实验室制备氢气和收集氢气的方法,检查装置气密性的方法。
过程与方法1、通过老师的演示实验,训练学生的实验观察能力。
2、通过学生之间的分析、讨论、归纳、总结和运用,体验化学方法的科学性。
情感态度与价值观1、通过观察整个实验过程,体会科学探究的艰辛和喜悦,激发学生对化学的兴趣。
2、养成求真务实、积极探究的科学态度,崇尚科学,反对迷信。
四、教学重难点教学重点1、实验室制备氢气的原理,收集氢气和验纯的方法。
2、氢气的点燃的操作及其现象的原理。
教学难点1、实验室制备氢气的操作和性质的探究操作。
2、氢气点燃后在试管里燃烧的现象的描述。
五、教法以生活中遇到的氢气球引入本节课的学习,激发学生学习氢气的兴趣。
为达到学生为主体的目的,在整个实验中,以引导学生去发现、去思考,如:氢气球能在空中漂浮的原因联想到氢气的物理性质中的密度小于空气的密度,有氢气的密度和水溶性探究收集氢气的方法。
在演示实验时,引导学生去探究实验现象的原因,并让学生之间讨论现象的原因,老师最后再做出合理的解释。
总之,用到的方法有:教授法,探究法,演示法,讨论法。
氢气的制备与性质
一、氢气的制备
1.1 金属与酸的反应法
在实验室中,通过金属与酸的反应可以制备氢气。
常用的金属有锌、铁等,常用的酸有稀硫酸、稀盐酸等。
反应的化学方程式如下:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
或
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
1.2 电解水法
在工业上,通过电解水可以制备氢气。
氢气和氧气分别在两个不同的电极上生成,反应的化学方程式如下:
2H2O → 2H2↑+O2↑
二、氢气的性质
2.1 物理性质
氢气是一种无色、无味、无毒的气体。
氢气的密度很低,比空气轻,因此可以被用来制造气球和飞艇等轻型交通工具。
氢气具有良好的燃烧性能,可以作为一种燃料使用。
2.2 化学性质
氢气与氧气在适当的条件下可以发生燃烧反应,产生大量的热能和水蒸气。
氢气可以与大多数非金属元素发生反应,如氯气、溴气、硫化氢等。
在高温下,氢气可以与金属发生反应,生成相应的金属氢化物。
,氢气是一种非常重要的工业化学品。
它是一种普遍存在于自然界的气体,具有广泛的用途,如用于气球和飞艇等轻型交通工具,也可以作为燃料和金属材料的还原剂使用。
氢气的制备与性质实验一、实验目的与要求1、熟悉启普发生器的原理和构造;2、掌握其操作技能;3、掌握演示H2的性质实验安全操作技能;4、初步掌握H2还原CuO实验的方法。
二、实验原理1、H2的制备实验室制取氢气用稀硫酸和某些金属反应。
镁、锌、铁等金属都能跟酸反应生成氢气。
但由于镁与酸反应太快,铁与酸反应又太慢,而锌与酸反应速率正适合实验室条件下制取氢气;另外因为盐酸具有挥发性,生成的H2易混入HCl气体而不纯净。
因此,实验室制取氢气选用锌和稀硫酸反应。
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑2、H2的性质物理性质:通常状况下H2是无色、无味的气体,密度为0.0899g/L,且不溶于水。
化学性质:H2具有可燃性和还原性。
2H2+O2=2H2OH 2+CuO=Cu+H2O三、仪器与药品仪器:启普发生器、烧杯、水槽、橡皮管、试管及试管架、玻璃导气管、玻璃尖嘴管、铁架台、凡士林、塑料瓶、玻璃棒、酒精灯、棉线、火柴、石棉网药品:洗洁精、CuSO4溶液、锌粒、稀H2SO4(1:4)、氧化铜四、实验内容1.利用启普发生器制取氢气启普发生器由三部分组成。
上面一部分是球形漏斗,下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器,第三部分是带旋钮的导气管。
装料前,先检查各接缝处的气密性以及是否漏液:关住旋钮,由漏斗处注入水后,在液面处划一记号,若数分钟内液面不下降,说明气密性好;若下降,可涂凡士林密封。
之后在球形漏斗颈适当位置用棉线紧密缠绕数圈,以防止锌粒下落。
将漏斗插入,并用玻璃棒将棉线拨至容器细颈处后,再将容器侧身由侧口处加入用CuSO4液浸泡过的锌粒,将发生器放直,安上导气管,打开旋钮,由上口加入稀硫酸(V浓H2SO4∶VH2O=1∶4可事先往启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处,倒出水后量水的体积,即为稀硫酸的体积。
)至淹没锌粒处关上旋钮,固、液体分离,稀硫酸液面升至漏斗处。
打开旋钮,用排水法收集一试管H2,管口向下靠近火焰,放开拇指,如有尖锐的爆鸣声,证明氢气不纯。
九年级化学教案氢气的制取和性质实验
课教案
九年级化学教案
实验课教案 - 氢气的制取和性质
教学目标
- 了解氢气的制取方法
- 掌握氢气的性质和特点
- 理解氢气在日常生活和工业中的应用
教学准备
- 实验器材: 锌片、盐酸、试管、烧杯、水槽等
- 实验药品: 锌粉、氢氧化钠溶液等
- 实验安全措施: 提醒学生戴上实验手套和护目镜等
实施步骤
1. 引入课题: 介绍氢气的重要性和应用领域。
2. 第一步: 锌和盐酸反应制取氢气
- 向试管中加入适量盐酸溶液
- 将适量锌片加入盐酸中,观察反应过程
- 收集氢气并检验其性质
3. 第二步: 锌和氢氧化钠反应制取氢气
- 准备一支氢氧化钠溶液
- 将适量锌片加入氢氧化钠溶液中,观察反应过程- 收集氢气并检验其性质
4. 学生实验操作:
- 学生依照教师示范进行实验操作
- 注意实验安全,遵守实验室规则
5. 实验记录和分析:
- 学生将实验结果记录在实验报告中
- 学生分析实验结果,总结氢气的性质和制取方法6. 实验结论和讨论:
- 学生就实验中获得的结果进行结论和讨论
- 学生展示自己的思考和理解
7. 实验扩展:
- 可以讨论氢气在火箭发动机中的应用
- 可以进行更多与氢气相关的实验研究
教学提示
- 着重引导学生通过实验来观察和验证理论知识
- 强调实验的安全性和正确操作方法
- 鼓励学生展示自己的思考和理解能力
- 激发学生对氢气应用领域的兴趣和探索精神
参考资料
- 根据教材和教学大纲编写,内容经科学验证和教学实践证明有效。
氢气的实验室制法——初中化学第一册教案氢气的实验室制法——初中化学第一册教案精选5篇(一)教案教学目的:1. 理解氢气的特性和用处;2.掌握氢气的实验室制法。
教学重点:1. 掌握氢气的实验室制法;2.理解氢气的特性和用处。
教学难点:1. 理解氢气的产生原理;2. 解决实验中可能遇到的问题。
教学准备:1. 实验材料:锌片、盛装水的烧瓶、碱液〔氢氧化钠溶液〕;2. 实验设备:瓶塞、气液分液器、长颈漏斗;3. 实验记录表。
教学步骤:Step 1 引入新知识1. 议论日常生活中使用氢气的场景〔例如气球充气、气体焊接等〕;2. 引导学生考虑:氢气在化学中的特点是什么?Step 2 知识讲解1. 通过课本介绍氢气的特性和用处;2. 说明氢气的实验室制法和原理:利用活泼金属与酸或碱反响制取氢气。
Step 3 实验操作1. 分组进展实验操作;2. 实验步骤:a. 将适量的锌片参加装有水的烧瓶中;b. 快速将瓶塞插入瓶口,并连接气液分液器;c. 在长颈漏斗中参加一定量的碱液;d. 缓慢地将长颈漏斗倾斜使碱液流入烧瓶中;e. 观察气液分液器中气体的搜集情况。
Step 4 结果记录与整理1. 记录实验操作过程中的观察现象和实验数据;2. 整理实验数据,分析实验结果;3. 发现实验中可能存在的问题和改良方法。
Step 5 总结与稳固1. 引导学生总结实验中的观察现象和重要结论;2. 引导学生考虑:为什么要将长颈漏斗倾斜?Step 6 拓展应用1. 利用课本和其他资料,理解氢气在其他领域的应用;2. 小组合作,讨论并展示氢气在某个领域的应用。
Step 7 作业布置1. 考虑:氢气在哪些领域可能有更广泛的应用?2. 预习课本相关内容,准备参加课堂讨论和展示。
Step 8 检查与评价1. 检查学生对氢气实验制法的掌握程度;2. 评价学生对氢气特性和用处的理解程度。
氢气的实验室制法——初中化学第一册教案精选5篇(二)教学目的:1. 理解氢气的性质和制备方法。
教育研究一、实验用品1、实验仪器:微型实验仪器、注射器2、实验药品:钠粒、酚酞、肥皂水二、实验装置图三、实验步骤及现象1、按上图所示连接好实验仪器,并检验装置的气密性。
2、添加药品:先将切好的钠放入内置管中,再将内套管装于U 型管右侧(带支管一侧),接着用针筒吸取一定量的酚酞与水的混合溶液以备用,再将小烧杯装好肥皂液,导管伸进肥皂液中。
3、慢慢推动注射器的推手,使U 型管内的液体与钠接触。
反应有气体生成时,导管有气泡逸出。
当肥皂水中产生较多肥皂泡时,将点燃的火柴靠近肥皂泡可检验气体纯度。
若氢气纯净,能听到“噗”的一声。
若不纯,则会有尖锐的爆鸣声。
此时U 型管内的液体由无色变成红色。
四、改进实验的优点1、用内置管装钠,可防止加溶液时钠马上与水反应了(即当钠与水反应时,U 型管内已经形成液封),钠粒不会乱喷溅出来。
2、气体能从右边导管出去,可观察肥皂水形成气泡后,再点燃气体进行检验并对氢气验纯,从而降低实验的危险性。
3、微型实验装置简单,方便操作,便于学生观察实验。
《钠与水反应》实验改进■吴静纯 许晓琳 衷明华 (广东潮州市韩山师范学院化学与环境工程学院 521000)【摘 要】 钠与水反应的实验在人教版高中化学实验中占据重要的地位,通常这个实验是由教师在课堂上演示完成的。
多数教师在演示这个反应的时候都是按照教科书里的步骤:将小块金属钠上的煤油擦干后直接投入盛有水的水槽或烧杯中,虽然实验现象非常明显(浮、熔、游、嘶、红),但是实际操作过程中容易出现以下问题:1、钠的金属性较强,与水反应剧烈,直接投入水中难以控制反应进程,可能会出现钠粒乱溅的现象;2、通过实验,学生只能确认反应有气体生成,而不能验证该气体是不是氢气;3、实验是在烧杯或水槽中进行,较难收集气体产物。
因此,我们对本实验做了改进,使上述问题得以很好地解决。
【关键词】 钠与水反应;实验改进【中图分类号】G64.21 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)18-0061-01氢气的制备及性质实验是人教版九年级化学教科书中的一个重要知识点,原实验制备与性质的检验是分别进行的,实验过程比较繁琐,也比较浪费时间,不利于教师进行演示实验;且难以控制反应速率,试剂用量比较多。
《氢气的制取和性质》实验小教案一、教学目标1. 让学生了解氢气的制取方法及其性质。
2. 培养学生动手操作实验的能力,提高观察和分析问题的能力。
3. 培养学生合作意识,增强团队协作能力。
二、教学内容1. 氢气的制取方法:锌与稀硫酸反应、水的电解等。
2. 氢气的性质:密度、可燃性、还原性等。
三、教学重点与难点1. 教学重点:氢气的制取方法及性质。
2. 教学难点:氢气制备过程中安全操作、实验现象的观察与分析。
四、教学准备1. 实验器材:试管、酒精灯、铁架台、导管、气球、稀硫酸、锌片、电解水装置等。
2. 实验药品:稀硫酸、锌片、蒸馏水等。
五、教学过程1. 引入新课:通过讲解氢气的制取和性质,激发学生兴趣。
2. 实验一:锌与稀硫酸反应制取氢气步骤:1) 向试管中加入适量稀硫酸和锌片;2) 连接好装置,将产生的氢气导入气球;3) 观察实验现象,记录数据。
注意事项:1) 操作过程中要注意安全,避免液体溅出;2) 及时收集氢气,防止氢气泄漏。
3. 实验二:水的电解制取氢气步骤:1) 将电解水装置连接好,通电;2) 观察电解过程中的实验现象,记录数据;3) 收集产生的氢气,进行性质验证。
注意事项:1) 电解过程中要控制电流强度,避免产生危险;2) 及时收集氢气,防止氢气泄漏。
4. 氢气的性质验证步骤:1) 点燃氢气,观察火焰颜色;2) 用氢气还原氧化铜,观察实验现象;3) 比较氢气与空气的密度,验证氢气的轻质特性。
注意事项:1) 点燃氢气时要远离火源,防止爆炸;2) 还原氧化铜时要控制好氢气流量,避免反应过激烈。
教学评价:1. 学生能熟练掌握氢气的制取方法及其性质;2. 学生能独立完成实验,观察和分析实验现象;3. 学生具备安全操作意识,能规范使用实验器材。
六、教学拓展1. 介绍氢气在其他领域的应用,如氢能源、氢燃料电池等。
2. 探讨氢气在未来可持续发展中的作用。
七、课堂小结1. 回顾本节课学习的氢气制取方法和性质;2. 强调实验过程中的安全注意事项;3. 鼓励学生在日常生活中关注氢能技术的发展。
氢气制取和性质实验的改进与建议作者:潘国荣李文勇来源:《化学教学》2016年第11期摘要:氢气的制取和性质实验是初中化学三种重要气体的制取与性质实验之一。
对氢气的制取、检验、还原性实验所用仪器规格提出了建议;对氢气检验中手持试管的方法和对准酒精灯火焰位置方法等提出了一些改进建议。
减小了仪器的规格,降低了药品的用量,改进了操作方法,使实验变得安全、节约、环保、高效。
关键词:氢气制取;启普发生器;氢气性质;氢气检验;实验改进文章编号:1005–6629(2016)11–0067–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B氢气的制取和性质实验是初中化学三种重要气体的制取与性质实验之一。
按照教科书的设计与操作,携带的仪器比较笨重,显得很不方便;一些操作从图示看不太符合实际,有的还有危险。
为此我们对教科书的一些操作方法进行了改进,并提出了建议。
1 教科书的实验设计与操作1.1 教科书中氢气的制取教科书[1~3]图示的氢气制取装置大多数采用铁架台固定大试管作反应容器,或者直接使用启普发生器,如图1、图2、图3所示。
1.2 氢气的还原性实验用氢气还原氧化铜时,教科书[4]是用硬质大试管装氧化铜粉末,把大试管固定在铁架台上,如图4所示。
1.3 氢气纯度的检验教科书[5]用与作为反应容器大小相同的大试管收集氢气进行实验,如图1、图3所示。
在检验氢气纯度的操作中,教科书[6,7]是采用4个手指握住试管、拇指堵住试管口,到火焰上方去点燃氢气来检验的,如图5、图6所示。
2 教科书实验设计与操作的不足2.1 制取装置的不足人教版教科书所用的制取装置图示从二十世纪七十年代出版以来很少变化。
使用铁架台固定大试管作为制取氢气的简易装置并不理想,仪器笨重携带不便,安装操作也不方便。
2.2 收集试管比例不恰当在课堂上收集氢气的主要用途,一是观察氢气的颜色,二是闻氢气的气味,三是检验氢气的纯度。
无论用途是哪一个,都不需要用大试管来收集氢气。
而教科书收集氢气的图示中,无论是排水法收集氢气还是向下排空气法收集氢气,所画的收集用试管比例跟制取氢气作容器所用的大试管完全等同而没有区别,这是不准确的。
2.3 检验氢气方法操作不妥当教科书图示用4个手指握住试管、拇指堵住试管口,到火焰的上方去点燃氢气以检验纯度,这样拿持试管的方法和操作是不方便和危险的。
我们通过测量,这样拿持试管时,靠近拇指的食指距离试管口大约是2cm,拿到火焰上方去点燃,很容易烧到手。
学生操作时,容易发生危险,许多学生不敢操作。
2.4 还原性实验使用试管太大教科书只是要求使用硬质试管,没有说明规格。
从图示比例来看,大约是25mm×200mm。
试管规格太大了,使还原反应需要的时间比较长,且造成不必要的浪费。
3 某些已经发表的改进述评3.1 常规改进的实验张秀华老师[8]用广口瓶作制取装置的反应容器,用小塑料药瓶盛装锌粒,用T型三通管连接铝管或铁管作尖嘴管点燃氢气,用大试管进行还原性实验,制取与性质实验的装置连接在一起。
虽然改进有许多优点,但不足的是反应容器较大,造成浪费;课外连接后不方便携带,课堂连接也并不简便;点燃处需要另外固定,否则装置不稳定等。
成建福、杜光艳老师[9]改进的第一组是用矿泉水瓶作为制取装置的反应容器,用有孔塑料袋盛装锌粒;第二组是用饮料瓶作为制取装置的反应容器,带孔酸奶瓶盛装锌粒。
第一组改进所用矿泉水瓶由于其轻、高、软的特点,容易使装置不稳定,不方便操作。
第二组改进所用饮料瓶与酸奶瓶之间难以使其密封而不漏气,同时也有装置不稳定、操作不方便等不足。
这两组改进的反应容器都偏大,造成浪费。
3.2 微型化改进的实验蔡奕红等老师[10]用微型操作台、注射器、针头、具支试管、微型气体发生器等组装实验装置。
可存在的问题是,装置微型化,但是由于装置不够稳定,需要铁架台固定,注射器加酸没有分液漏斗方便,且没有氢气的检验步骤,产生氢气的量太少,难以持续燃烧产生火焰,不能看到小烧杯里有水雾等。
叶佳玲等老师[11]用微型仪器一套(包含具支试管、U型管等)、注射器、有孔塑料板、板铜丝等组装实验装置。
其改进的亮点是用无水硫酸钙、无水硫酸铜先对氢气进行干燥,用无水硫酸铜检验还原氧化铜中水的生成。
存在的主要问题是,装置组装比较复杂,装置中的仪器也不够稳定,需要携带铁架台固定,注射器加酸也没有分液漏斗方便,没有氢气的检验步骤等。
陈婉玲等老师[12]用具支试管、具支U型管、内套管、多用滴管、直行通气管等组装实验装置。
改进的亮点是用无水氯化钙先对氢气进行干燥,用氧化的铜丝代替氧化铜粉末。
存在的主要问题是仪器装置不够稳定,加工带凹槽的具支试管不容易,组装实验装置和操作不方便,不能看到氢气还原氧化铜生成水的实验现象,移动燃着的蜡烛点燃氢气安全性不高等。
周正祥等老师[13]利用注射器作为制取氢气的反应容器、洁厕液和废旧电池的锌片作为反应药品、眼药水瓶收集氢气进行纯度检验、粗针头作为燃烧尖嘴管等。
该实验设计可以作为学生的课外探究活动或家庭趣味实验,能够提高学生的动脑动手探究能力,但是在课堂教学中使用效果并不理想。
上述微型化改进的共同缺点是:(1)产生氢气量太少,缺少对氢气纯度的有效检验,不利于对学生进行安全教育。
(2)装置中的仪器都不能够稳定自立,需要携带两个铁架台来固定,比较笨重。
(3)氢气燃烧效果不理想,实验现象不明显。
(4)实验操作都比较复杂,不简洁。
(5)作为演示实验,可见度小,且很难在课堂教学中满足氢气检验、点燃、还原性等的教学需要。
4 对实验的改进和建议4.1 制取装置的反应容器建议改用100~150mL的集气瓶、广口瓶或锥形瓶等作为氢气制取简易装置的反应容器,用50~60mL分液漏斗或者30~50mL注射器来添加酸液,由于反应容器的底部面积大,整个装置高度低,因而能够稳定自立,不再需要铁架台固定。
装置小巧轻便有利于教师携带,也方便安装操作等,如图7所示。
4.2 使用试管的规格选择导管细一点。
还原氧化铜使用的试管,建议使用15mm×150mm,不要大于18mm×180mm。
用玻璃棒把氧化铜粉末碾压一下,尽量使氧化铜平铺在试管里,这样需要的氧化铜可以少一点,酒精灯火焰也容易包住试管,使反应快一点(一般2min左右就可以观察到明显的实验现象),如图8所示,以提高课堂教学效果。
收集氢气检验纯度使用的试管建议在 12mm×70mm~12mm×100mm之间就可以了,不要大于15mm×150mm。
试管小,收集时间可以缩短,而且氢气量少了,检验时不纯氢气点燃发出的声音也不会太大,对酒精灯火焰也不会造成大的冲击,既达到实验目的又比较安全。
4.3 检验氢气的方法改进用食指和中指的下部夹持试管、拇指堵住试管口,这样可以使食指距离试管口大约4~5cm,距离酒精灯火焰远一点。
即使用18mm×180mm的试管收集氢气进行检验,用食指和中指的下部夹持试管也比用4个手指握住试管的方法更方便、安全。
收集好氢气后,把拇指堵住的试管拿到酒精灯火焰的一旁,试管口略向下倾斜,拇指收到手掌心后,迅速移动试管口到酒精灯火焰的中上部边上点燃,如图9、图10所示。
这样改进操作后,由于手指距离酒精灯火焰较远,且在火焰的旁边而不是上方,手指就不会有被烧着的危险了。
4.4 实验改进方案的优点解决了制取装置中仪器的稳定自立问题,避免携带铁架台,仪器和装置轻便了。
减小了仪器的规格,药品用量相应减少,从而节约了药品,降低了污染。
容器空间小,排出空气需要的时间缩短,氢气检验时间也会缩短,还原反应的速率加快,效率提高了。
改变了氢气检验中试管的拿持方法和点燃方法,实验操作变得简单安全了。
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