中教法氢气的制备啊

实验三安全性实验及其教学研究

——氢气的制取与性质实验

一、氢气的制取

1.相关知识：置换反应，氢气的物理性质与化学性质，气体的收集方法。

2.实验用品：（请画实验装置图，并标明各药品和仪器名称）

①实验仪器：启普发生器、烧杯、集气瓶、毛玻片、导管、水槽；

②实验药品：锌粒、浓硫酸溶液、去离子水、硫酸铜溶液、凡士林。

3.实验步骤（用简洁明了的方法比如流程图表示）：

日期2015年4月14日第七周周二，下午；姓名

检查启普发生器气密性

配制稀硫酸（1：4）

装入锌粒

及稀硫酸

收集氢气开启旋塞,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，在一段时间内不发生变化，表明气密性良好。漏气处可能是容器上气体出口处的橡皮塞、导气管上的旋塞或长颈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。（凡士林要涂抹均匀：仪器旋转润滑，磨口处整体颜色透明无白色。

将浓硫酸慢慢倒入水中，不断搅拌。（稀硫酸稀释时，放出大量热，若把水倒入浓硫酸，水会像油花似的浮在浓硫酸上面，产生的高热会使水沸腾起来，使酸液飞溅，造成事故。）

锌粒用量大概20-30g，稍多反应速率快且不用因不足量再添加；纯度不纯，颗粒大越好防止掉落。将仪器横放，把锌粒由容器上插导气管的口中加入，然后放正仪器，再将装导气管的塞子塞好，固体的量不得超过球体容积的1/3。由球形漏斗口加入稀硫酸（已冷却到室温），液体的量以反应时刚刚浸没固体，不高过导气管活塞为宜。

扭开导气管活塞，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟锌粒接触而发生反应，产生的氢气从导气管放出。不用时关闭导气管的活塞，容器内继续反应产生的氢气使容器内压强加大，把酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。

4.实验改进：

⑴在反应前加入少许硫酸铜的晶体或溶液可加快反应速率。请问为什么？

与金属锌、稀硫酸溶液构成原电池，金属锌的腐蚀速率加快，即与硫酸反应的速率加快，生成氢气的速率加快。

⑵你还有其他的改进方法吗？

①选取粗锌，即纯度较低且含有杂质的金属锌进行实验。金属锌和其中含有的杂质以及稀硫酸溶液构成原电池，可加快反应速率。②升高反应温度，如在热水浴中进行试验。③反应后期如果气泡较小，可以从出气口加硫酸铜。

5.实验安全提示：

⑴稀硫酸如何配制（包括用量、浓度、温度的控制）？

取一定量的浓硫酸，按1：3的比例稀释。稀释时，应该将浓硫酸慢慢倒入水中，不能将水导入浓硫酸中，边加边用玻璃杯搅拌，在冷水浴中将其冷却至室温。

⑵如何防止反应过程中锌粒掉入球形漏斗底部？

1、选用较大颗粒的锌粒

2、加入锌粒时注意添加的位置

⑶该反应是吸热还是放热反应？如何防止反应体系温度过高？

该反应是放热反应。为防止体系温度过高，可用湿抹布包裹在容器周围，吸收反应产生的热量，降低体系温度。

6.实验教学内容探幽：

⑴检查实验装置的气密性有哪些方法？

①（厚的玻璃仪器）关闭导气管上的活塞，从球形漏斗口处加入水，当水浸没球形漏斗下端后，继续加入水，球形漏斗内外会出现液面差，观察液面，在一段时间内不发生变化，表明气密性良好

②（薄的玻璃仪器）将导管的一端放入水中,用手捂住试管一会儿,若导管口有连续的气泡冒出时,则气密性好.

③将实验仪器组装好后，将导管的一端放入水中，加热试管，若过一会儿，导管口有连续的气泡冒出时，说明装置的气密性好。若没有上述现象，则气密性不好，这时要一段一段的仔细用上述方法检验。

（2）涂凡士林时如何从两个角度保证装置气密性：

①视觉上两层玻璃紧密相连，透明，无气泡

②触觉上转动的时候很顺滑否则会有阻碍感。

（3）生活中的哪些用品或废弃物品可以用来制取氢气？

废旧电池的外壳，其主要成分是锌，可用于制取氢气。

废旧的铁制品，其主要成分是铁，亦可用于制取氢气。

（4）请设计一个可以控制反应速率的制备氢气的简易装置，画出装置图：可将锌粒放人有孔塑料小瓶, 用硬质金属丝索住小瓶, 通过推拉金属丝使锌粒与稀硫酸接触或不接触达到控制反应的目的。

二、氢气与氧气的反应

㈠氢气的验纯和燃烧

1.培养技能：启普发生器的使用技能；用试管收集氢

气并验纯的方法；

学习通过演示实验进行元素化合物知识的教学技能

（引导学生观察现象、思考并得出结论）

2.相关知识：爆炸及燃烧的概念；氢气与氧气的反应

3.实验步骤：

⑴验纯操作及实验现象（结合图形）：

用排水法收集一试管的氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下或水平靠近酒精灯火焰，移开拇指后若听到一声尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯，若听到很小的噗的一声表示收集到的氢气是比较纯净的。

⑵点燃：在尖嘴导气管口点燃，观察火焰颜色；再罩上一干净而且冷却的烧杯，观察现象。现象：氢气在空气中安静燃烧，火焰呈淡蓝色，烧杯内壁有水珠生成。

4.实验安全提示：

当氢气不纯时需重新验纯，但如果用排空气法收集氢气，则在再次收集前必须先用手指堵住试管口一段时间。其原因是验纯时有可能为燃烧尽的氢气在试管中继续燃烧，为防止

试管内还有火苗而造成再次收集时发生氢氧混合气体剧烈反应，需要用手指堵住试管一段时间或将试管放入水中浸没一下，已熄灭试管中的火苗。

㈡氢氧爆鸣实验

1.相关知识：爆炸极限的范围 4.1%—74.2% 。

2.实验装置图（注意对教材中插图的修正）：

3.实验安全提示：（实验本身并无危险，操作时要胆大心细、沉着稳定。）

实验步骤：在试验台上预先准备一个底部有一小孔的纸杯，将其倒扣在台上，把氢气通入纸杯中，2分钟后停止通氢气，用燃烧的小木条靠近纸杯底部的小孔，将氢气点燃。

注意事项：1.要用纸杯，比较轻，氢气燃烧发生爆破时不容易伤人；

2.底部小孔有火柴梗横截面大小即可，太大氢气容易逸散，无法收集；太小氢气出不来无法燃烧；

3.根据氢气的产生速率决定收集的时间，不一定要两分钟。氢气的爆炸极限为

4.1%—74.2%，

量太多或太少都有可能导致实验失败。

实验现象：听到爆破声，纸杯竖直飞起。

4.实验改进：

例如，用矿泉水瓶做也可做此实验（剪掉瓶的下半部，用铁架台固定，把氢气从下部通入，一段时间后，打开瓶盖，在瓶口处点燃，可以听见爆破声）。请问你的改进方法是？

选用一个无孔的小塑料袋, 使袋内约盛半袋空气后, 再与氢气发生装置的导气管相连, 收集氢气,随着氢气的通人, 塑料袋渐渐鼓起, 然后停止通入氢气移开导气管, 用线扎紧塑料袋口放置在实验台上并远离氢气发生装置, 用针戳个小孔并用燃着的木条在小孔处点燃, 顿时, 便发出一声巨响。实验所用塑料袋随手可得, 操作简便安全。

四、氢气还原氧化铜

1.实验目的：认识氢气的还原性；掌握置换反应的概念教学。

2.实验原理：氢气与金属氧化物反应：M m O n + H2 = mM + nH2O

3.相关知识：氢气的制备与干燥；氧化—还原反应；氢气的验纯；爆炸极限

4.实验技能：

⑴启普发生器的安装、检漏及使用；固体药品的取用及加热；氢气的验纯；实验仪器的安装；

⑵此实验的操作程序与演示技能；并学会如何通过此实验进行适时的提问、启发、观察、思考等教与学的双边活动进行启发式教学的技能。

5.实验步骤：（略）

6.实验安全提示：

⑴试管向下倾斜，原因：防止生成的水倒流于热的试管底部而使试管破裂。

⑵通入氢气前要先验纯，并且导管口要插入至试管底部，然后先通入氢气后加热，反应后先撤灯再停止通氢气。（口诀：氢气早出晚归）7.实验装置图：

8.实验探究：怎样又快又好地完成氢气还原氧化铜演示实验？

1、加入的氧化铜的量要控制好，不宜加入太多。氧化铜粉末要尽量薄的平铺在试管中。

2、导气管要深入到试管底部，以排尽试管中的空气，同时使氢气与氧化铜充分接触，便于氢气尽快还原氧化铜。

3、通入的氢气纯度要高，避免危险发生。所以，通入前要验纯。

4、严格按照实验操作进行，通氢—加热—撤灯—停氢（氢气早出晚归）

五、学习本次实验的体会

1.作为一名老师，在课堂上进行演示实验之前，自己先要熟悉这个实验，清楚实验流程、药品用量、各个细节，以及如何防止意外的产生，做到胸有成竹。本次实验中，我体会到只有熟悉了实验室制取氢气的方法，了解了启普发生器的构造、工作原理，并掌握了使用启普发生器制取氢气的方法，才能确保实验的流畅和顺利。

2.做实验要胆大心细，沉着稳定，防止因手忙脚乱造成意外。氢气的性质实验中，氢气验纯、氢氧爆鸣两个实验看似有一定的危险，但是只要实验时注意操作规范，小心谨慎，这两个实验并不危险。由此可得，在实验过程中，要严格按照实验步骤、实验要求进行规范的操作，就能有效避免实验时出现危险，同时确保试验成功。在今后的实验教学中，必须教导学生遵守实验的基本守则，按照实验要求进行操作。

3.多看文献，了解实验装置、操作过程如何改进，借鉴前人经验，促进实验又快又好。