氫氣的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一體化

2010級本科生：馮幸蘭 王新峰

指導(dǎo)教師：衷明華

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“氫氣制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)裝置存在以下不足：裝置安裝煩瑣、耗時(shí)長；實(shí)驗(yàn)制取過程難以控制，無法實(shí)現(xiàn)隨時(shí)進(jìn)行及停止；藥品用量多，不便回收，造成浪費(fèi)，污染環(huán)境；爆鳴點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性高，容易造成安全問題，引發(fā)教學(xué)事故。針對以上問題，筆者經(jīng)過認(rèn)真思考，利用微型儀器對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，具體改進(jìn)方案如下所示。

一 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）儀器：微型儀器1套（另加內(nèi)套管1個(gè)）、橡膠塞若干、軟導(dǎo)管若干條、酒精燈1盞。

（2）藥品：鋅粒、稀硫酸、無水氯化鈣、無水硫酸銅、粗銅絲、氧化銅、肥皂水。

二 實(shí)驗(yàn)步驟

1.安裝實(shí)驗(yàn)裝置，并檢查其氣密性

安裝時(shí)，在用粗銅絲做成的燃燒匙的提桿上涂凡士林，便于密閉和上下拉動(dòng)。

2.添加藥品及制取過程

（1）在具支U形管左邊放入一個(gè)裝有鋅粒并用粗銅絲綁住的內(nèi)套管（目的在于通過提拉粗銅絲來控制反應(yīng)的進(jìn)行及停止，同時(shí)粗銅絲與反應(yīng)物鋅粒、稀硫酸構(gòu)成原電池，可以加快反應(yīng)速率）。

（2）在具支U形管右邊放入一個(gè)倒置的內(nèi)套管，并在內(nèi)套管錐部放入無水氯化鈣（倒置的目的在于避免無水氯化鈣與稀硫酸接觸）。

（3）在具支U形管的支管中的小圓球1里放入無水硫酸銅（目的在于檢驗(yàn)水是否已除去）。

（4）在具支U形管右邊的直角形通氣管中的圓球2處加入無水硫酸銅（目的在于檢查氫氣還原氧化銅有水生成）；直角形通氣管要略微傾斜向下，以免生成的水倒流，并在直角形通氣管中加入隨意彎曲的氧化銅（絲狀）。

（5）用軟導(dǎo)管將直角形通氣管連接起來，并將其放入盛有肥皂水的燒杯中。

（6）最后在具支U形管左邊加入稀硫酸直至沒過鋅粒。

3.檢查氣體的純度和可燃性

反應(yīng)有氣體產(chǎn)生時(shí)，燒杯中不斷有氣泡冒出，通過點(diǎn)燃吹出的氣泡，可以檢查氣體的純度。如果氫氣不純，就能聽到尖銳的爆鳴聲；如果氫氣純凈，可以觀察到藍(lán)色火焰，過一會(huì)兒，才能聽到爆鳴聲。

4.驗(yàn)證氫氣具有還原性

當(dāng)檢查到裝置中的空氣已被排盡后，用酒精燈加熱直角形通氣管中放有氧化銅的地方，氧化銅由黑色變成紅色，圓球1中的無水硫酸銅無明顯變化，而圓球2中的無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色。

三 改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）該裝置可以將氫氣的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)連為一體，簡化實(shí)驗(yàn)步驟，節(jié)省時(shí)間。

（2）利用逆向思維，將盛放無水氯化鈣的內(nèi)套管倒置，拉大距離，避免稀硫酸與無水氯化鈣接觸，從而達(dá)到充分干燥氫氣的目的。

（3）使用該裝置可以隨時(shí)控制反應(yīng)的進(jìn)行和停止，同時(shí)，微型實(shí)驗(yàn)，用量少，可節(jié)約藥品。

（4）反應(yīng)過程中，粗銅絲具有雙重作用，既可以通過提拉粗銅絲來控制反應(yīng)的進(jìn)行與停止，又可以與反應(yīng)物鋅粒、稀硫酸構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率。

（5）通過反應(yīng)前后對比，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，具有較強(qiáng)的說服力。