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）

3.实验步骤（用简洁明了的方法比如流程图表示）：

检查启普发生器是否漏水、漏气

装入20克左右的锌粒，从球形漏斗中加入硫酸至锌粒被浸没为止

开启导管的活塞，收集氢气

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？

硫酸铜溶液与金属锌、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？

使用纯度不高的锌粒，纯度不高的锌可以将体系构成原电池的体系，加快反应的速率；升高反应的温度，将装置放入热水浴中。

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1：4（1：5）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

3、在启普发生器的球形漏斗中垫一个有空的胶带

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，为了防止体系反应过热，可以用湿抹布裹住反应的装置，使体系降温。

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、 手捂加热法（含有单孔塞的制气装置）

用双手手掌握住烧瓶，烧瓶内有气泡产生；过一会手离去，烧杯内导管末端水面上升形成水柱，说明不漏气。

2、水封法（带有长颈漏斗的制气装置）

向导管口吹气，长颈漏斗下端水面上升，形成水柱；用弹簧夹夹紧胶管，静置片刻，长颈漏斗中水柱下降，说明不漏气

⑵生活中的哪些用品或废弃物品可以用来制取氢气？ 锌电池的外壳，可用于制取氢气； 铁制品，亦可以用来制取氢气； 一些合金产品，也可以制取氢气；

⑶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：

二、氢气的物理性质——氢气流吹肥皂泡（不做）

1.操作要求：

在导管口蘸洗涤液，控制氢气流速，当气泡足够大时，轻抖手腕，用火柴或松香点燃气泡。 2.实验探究：寻找制取又大又轻氢气泡的最佳方法。

三、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）： 实验步骤：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，已开拇指后，观察现象，若听到一声尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯，若听到很小的噗的声音即表示收集的是较纯净的

氢气。

实验现象；当集满氢气的试管口靠近酒精灯火焰时，听到是噗的一声，说明实验中制备的氢气是纯净的。

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：在尖嘴气管口，有淡蓝色的火焰，干燥的玻璃杯中有一层水雾。

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。其原因是验纯的时候可能有未燃烧完全的氢气在试管中继续在试管中燃烧，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的剧烈反应，需要用手堵住试管口一段时间或者将试管放入水中浸没一下，熄灭试管中的火焰。 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。 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？

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：MmOn+ 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试管口要向下倾斜，原因：氢气还原反应中会有水蒸汽生成，防止水冷凝的时候到回流到

试管，造成试管破裂。

⑵通入氢气前要先制取，检验纯度，并且导管口要插入至试管底部，然后先后通入氢气后加热，反应后先撤去酒精灯再停止通氢气。（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