山東省肥城市第一高級(jí)中學(xué)(271600) 賈同全

1 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新背景

氫氣是初中化學(xué)三大重要?dú)怏w之一,然而傳統(tǒng)氫氣的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)存在如下問(wèn)題。

(1)裝置復(fù)雜,浪費(fèi)藥品。

(2)氫氣具有可燃性,使用不當(dāng)容易引起爆炸,讓師生在實(shí)驗(yàn)時(shí)心存畏懼。

(3)氫氣火焰顏色較淺,作為演示實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)度較低。

現(xiàn)行教材中對(duì)氫氣的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)處理弱化,知識(shí)點(diǎn)分布比較零散,缺乏整體性,學(xué)生容易遺忘。因此,有必要在傳承原實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),向著安全節(jié)約、簡(jiǎn)單實(shí)用、微型化、綠色化、趣味化的方向努力。

2 實(shí)驗(yàn)用品

一次性注射器、醫(yī)用輸液管、火柴、鋅粒、稀鹽酸、肥皂水等。

3 傳統(tǒng)裝置與改進(jìn)裝置的對(duì)比

3.1 傳統(tǒng)裝置

一般采用分液漏斗、錐形瓶(或廣口瓶、試管等)以及導(dǎo)氣管組裝而成,裝置相對(duì)復(fù)雜,而且要控制分液漏斗的旋塞。大的試劑瓶對(duì)藥品用量的要求較大,而且實(shí)驗(yàn)后裝置系統(tǒng)內(nèi)會(huì)殘留大量的氫氣,因此藥品的用量相對(duì)較大。

3.2 新型裝置

采用處理干凈的廢棄醫(yī)用注射器作為發(fā)生裝置,已處理干凈的廢棄醫(yī)用輸液管作為導(dǎo)氣裝置。廢棄物再利用綠色環(huán)保,且裝置簡(jiǎn)單,融微型化、簡(jiǎn)單化、綠色化、生活化于一體,體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)與社會(huì)生活的聯(lián)系。

4 幾個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的微型化應(yīng)用

4.1 氫氣燃燒

傳統(tǒng)的氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)是將連有普通發(fā)生裝置的玻璃導(dǎo)管的尖嘴進(jìn)行點(diǎn)燃,在火焰的上方罩1個(gè)冷而干燥的燒杯,根據(jù)燒杯內(nèi)壁產(chǎn)生水珠,驗(yàn)證反應(yīng)產(chǎn)物為氫氣。該操作由于玻璃導(dǎo)管連著發(fā)生裝置,若點(diǎn)燃的氫氣不純凈,容易發(fā)生爆炸,非常危險(xiǎn)。

改進(jìn)后的微型裝置是用注射器針筒作為制氣發(fā)生裝置,在針孔連接注射器針頭,在注射器針頭尖嘴處點(diǎn)燃?xì)怏w,如圖1所示。鐵質(zhì)的針頭,火力集中,防止了玻璃管中金屬焰色反應(yīng)的干擾,而且能夠防回火,操作方便安全,現(xiàn)象明顯。

圖1 氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)微型化裝置

4.2 氫氣吹肥皂泡實(shí)驗(yàn)

利用傳統(tǒng)的玻璃導(dǎo)管吹肥皂泡,成功率較低,原因是玻璃導(dǎo)管口較粗大,肥皂泡易滑動(dòng)破裂而影響其形成。采用輸液導(dǎo)管,將其吹氣泡一端用剪刀剪成鋸齒狀,由于氣流均勻,且氣泡不大,會(huì)產(chǎn)生許多連續(xù)的肥皂泡。一些氫氣泡會(huì)在空氣中升起,在陽(yáng)光照射下,折射出彩虹,非常漂亮,增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性。

4.3 氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)一般是用排水集氣法,將收集到的不純氫氣進(jìn)行點(diǎn)燃,裝有氫氣的塑料瓶爆炸后騰空而起,發(fā)出強(qiáng)烈的爆炸聲,實(shí)驗(yàn)效果十分震撼。但是實(shí)驗(yàn)成功率較低,同時(shí)也存在安全隱患,操作不當(dāng)會(huì)引起玻璃裝置發(fā)生爆炸,十分危險(xiǎn)。

將用微型化裝置產(chǎn)生的氫氣通入盛有肥皂水的蒸發(fā)皿中,進(jìn)行點(diǎn)燃,會(huì)聽(tīng)到“噼里啪啦”的爆鳴聲,實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單有趣,安全有效,并且可做分組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)效果較好。

4.4 氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)

如圖2所示,將用注射器發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣連接醫(yī)用輸液管,將輸液管膨大部分剪開(kāi),排氣口朝下,檢驗(yàn)氫氣的純度。再將在酒精燈火焰上燒至黑色的銅絲(已氧化為氧化銅)伸入到剪開(kāi)的輸液管膨大部分,黑色的氧化銅又變?yōu)榧t色,而且輸液管膨大部分的內(nèi)壁有水珠產(chǎn)生,從而證明氫氣能夠還原氧化銅。此裝置簡(jiǎn)單易行,直觀明了。

圖7 氫氣還原氧化銅微型化裝置