高智超

(深圳市龍華區(qū)民治中學教育集團民治中學校區(qū) 廣東深圳 518109)

圖1

日常生活中燃料的利用必不可少，對安全問題更是零容忍。家中燃氣泄漏、加油站、汽車、礦井中爆炸的現(xiàn)象時有發(fā)生，為了減少人員損傷、保護財產(chǎn)；普及爆炸的原理、預防、減少此類現(xiàn)象的發(fā)生是每個化學教師的責任。

一、實驗數(shù)據(jù)及步驟

（一）收集盒底座

1.將亞格力板1、2、3（長×寬×高=2 2 5 m m×1 3 0 mm×50mm）用膠水粘成一裝水容器。

2.在上板的中間距離右側(cè)邊50mm、80mm、115mm處分別打直徑為7mm的孔（標記為k1、k2、k3）。

3.在上板中間距離前側(cè)邊20mm處打一直徑為7mm的孔（標記為k4）。

4.在k1上粘上一塑料導管接近盒底，k2、k3各粘上一塑料導管，在板底部用膠管連接，在k4粘上一塑料導管，上端連接帶有膠管的打氣閥。如圖2所示。

圖2

（二）收集盒

1.將亞格力板4（長×高=68mm×90mm）用膠水粘成一容器。將其粘在k1和k2上方。在亞格力板4的內(nèi)壁距離上邊5mm的中間分別刻上2mm的凹槽。

2.用礦泉水瓶上半截距離瓶口75mm處制成收集瓶，在瓶下部中間處做成兩個卡片（待收集氫氣后正好卡在收集盒的凹槽中，防止收集瓶繼續(xù)上升）。

3.將礦泉水瓶口開個小孔，用膠塞堵?。ㄊ占瘯r防止氫氣散逸，爆炸時點火用），如圖3所示。

圖3

（三）制氣盒

1.用亞格力板5、6（長×寬×高=110mm×68mm×68mm）用膠水粘成一容器。在其上蓋中間打直徑孔（標記為k5）。在盒子中間沾上高25mm、40mm、長68mm中間有多個小孔的隔板（利于液體流過），在右側(cè)板的上端110mm處打一個直徑為7mm的孔（標記為k6），在其上沾上一個塑料管。

2.用亞格力板7（高×寬=120mm×35mm）的左右兩側(cè)板的上端110mm處各打一個直徑為7mm的孔（標記為k7、k8），用一個塑料管沾在k6和k7，用一根螺釘穿過k8粘在制氣盒的左側(cè)，擰緊螺母。

3.將用亞格力板7粘在底座上，用膠管連接k3和k6。如圖4所示。

圖4

（四）三通

用醫(yī)用注射器的塑料管制作一個三通，1端連接制氣盒的膠管（收集氫氣），2端兩節(jié)收集盒底座上的導管（排水法收集時用），3端連接帶有閥門的試管（驗純、燃燒時用）。如圖5所示。

圖5

二、整套裝置

整套裝置如圖6所示。

圖6

三、實驗過程

1.將集液盒中裝入適量的水，連接氣囊，擠壓氣囊把水排到收集盒內(nèi)。如圖7所示。

圖7

2.在發(fā)生裝置盒內(nèi)裝入較多量的鋅粒，在注射器中裝入20%稀硫酸，推注射器活塞，反應(yīng)發(fā)生。將三通的閥門打開，將試管中裝滿水，用排水法收集后檢驗純度。如圖8所示。

圖8

3.在三通的3端連接注射器針頭，請學生描述氫氣的物理性質(zhì)如顏色、氣味、狀態(tài)、溶解性等。做氫氣燃燒實驗，在火焰上方罩一個干而冷的燒杯，觀察現(xiàn)象。

4.將三通的閥門關(guān)閉，然后用收集盒收集一瓶氫氣。傾斜發(fā)生裝置盒，使固體藥品與液體藥品分離，反應(yīng)停止。

5.用燃著的木條點燃氣體，先觀察氫氣燃燒，過一會，觀察氫氣爆炸，收集瓶脫離水面，上升2米高。

6.可以重復操作上述實驗。

三、實驗分析

1.液面冒出氣泡，說明鋅粒與硫酸反應(yīng)生成氫氣。

2.氣泡從試管中冒出，點燃發(fā)出“爆鳴聲”的一聲，證明氫氣不純凈。重新收集一直到發(fā)出“噗”的一聲”，證明氫氣不純凈。

3.純凈的氫氣在空中安靜燃燒，發(fā)出微弱的淡藍色火焰，放出熱量，燒杯壁上有水霧。

4.收集瓶上升、拔取膠塞、點燃氣體、氫氣燃燒；一會發(fā)出爆炸聲音，氫氣爆炸，收集瓶被炸得很高。

5.根據(jù)教師個人情況可以做氫氣流吹肥皂泡，點燃肥皂泡實驗，也可以做氫氣還原氧化銅實驗。

四、實驗結(jié)論

此裝置達到了預期的實驗目的：可以控制反應(yīng)發(fā)生和停止以及反應(yīng)的速率；演示氫氣驗純、燃燒、爆炸的實驗，安全可靠；簡單快捷；可在多個班級循環(huán)使用，節(jié)能環(huán)保。諸多方面都優(yōu)越于教材的演示實驗。因此，我們感到它是個值得普遍推廣的好實驗。

五、心得體會

本實驗利用合成材料易于加工、連接、密封的特點，運用固液接觸面積變化的技術(shù)，采用輕質(zhì)塑料瓶能自動上升的方法。利用水將氫氣與空氣隔離，反應(yīng)十分安全、實驗現(xiàn)象非常成功。

在省時、省藥，操作簡便，現(xiàn)象明顯，安全、環(huán)保的前提下，完成氫氣的制取和性質(zhì)實驗，學生會以愉快的心情學習生動、有趣的化學，懂得安全常識，提高安全意識，可培養(yǎng)學生合理利用化學物質(zhì)造福人類的信心。