實(shí)驗(yàn)三安全性實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)研究

1、日期 2015 年 月 日； 周周 ， 午； 姓名 學(xué)號 成績 實(shí)驗(yàn)三 安全性實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)研究氫 氣 的 制 取 與 性 質(zhì) 實(shí) 驗(yàn)一、氫氣的制取1.相關(guān)知識：置換反應(yīng)，氫氣的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，氣體的收集方法。2.實(shí)驗(yàn)用品：（請畫實(shí)驗(yàn)裝置圖，并標(biāo)明各藥品和儀器名稱）3.實(shí)驗(yàn)步驟（用簡潔明了的方法比如流程圖表示）：4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：在反應(yīng)前加入少許硫酸銅的晶體或溶液可加快反應(yīng)速率。請問為什么？答：硫酸銅與鋅粒發(fā)生置換反應(yīng)：CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu，使銅附在鋅粒表面，形成原電池，加快反應(yīng)速率。你還有其他的改進(jìn)方法嗎？ 如圖組裝 將制成的容器中裝入稀酸，將制成的浮瓶中加入鋅粒，加好瓶塞和導(dǎo)管

2、。然后，再將浮瓶壓入容器中，此時(shí)，空氣排出藥品接觸，反應(yīng)發(fā)生。當(dāng)停止制氫氣時(shí)，用彈簧夾夾緊橡膠管。裝置中繼續(xù)產(chǎn)生氫氣，浮瓶上升，藥品分離，反應(yīng)停止。改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)：（1）此裝置可以代替啟普發(fā)生器使用，但無需檢驗(yàn)純度，且不漏液，安全可靠。（2）節(jié)約藥品，且能制較大量的氫氣。（3）便于洗滌鋅粒表面沉積的硫酸鋅。（4）材料易得，裝置易做，可以解決分組實(shí)驗(yàn)啟普發(fā)生器不足問題，還能鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力。5.實(shí)驗(yàn)安全提示：稀硫酸如何配制（包括用量、濃度、溫度的控制）？往燒杯中加入約40mL的水，量取約10mL的濃硫酸，沿杯壁緩慢導(dǎo)入，并用玻璃棒攪拌。靜置，冷卻。注：應(yīng)將濃硫酸緩慢倒入水中而不能把水倒入濃硫酸中。因?yàn)?/p>

3、濃硫酸稀釋時(shí)，會(huì)放出大量的熱，以致使水沸騰。而水的密度比濃硫酸小，把水倒入濃硫酸中，水會(huì)像油花似的浮在濃硫酸表面，產(chǎn)生的高熱使水沸騰，容易使酸液飛濺，造成事故。如何防止反應(yīng)過程中鋅粒掉入球形漏斗底部？在球形漏斗的頸部套上中心開口，并在周圍打有小孔的橡膠片，防止鋅粒掉落。如鋅粒掉入球形漏斗底部，應(yīng)先將稀硫酸從底座的側(cè)口倒出，再拿開球形漏斗，用夾子將鋅粒夾出或直接倒出。該反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)？如何防止反應(yīng)體系溫度過高？該反應(yīng)為放熱反應(yīng)?？赏ㄟ^以下操作防止反應(yīng)體系溫度過高： 啟普發(fā)生器放在水槽中浸泡，或用濕抹布將啟普發(fā)生器包裹著。 配制的硫酸濃度不宜太大，防止反應(yīng)過于劇烈。a1a6.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容探

4、幽：e1af1a檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性有哪些方法？1>液封法：b1a 在b、c、e連接處涂上凡士林，并關(guān)閉活塞e；c1a 打開活塞e，從a處加水到封住球形漏斗的下端為止；d1a 關(guān)閉活塞e，繼續(xù)加水到球形漏斗球體高度約1/2，做好水位記號。g1a 靜止幾分鐘，若水位下降則說明漏氣，不下降則說明不漏氣。2>手捂加熱法（熱毛巾）： 在b、c、e連接處涂上凡士林，并關(guān)閉活塞e； 往球形漏斗中加入一定量的水，用手或熱毛巾捂住啟普發(fā)生器的底部，若在漏斗處形成一段水柱，則裝置不漏氣。3>采用推拉注射器活塞檢查裝置氣密性：當(dāng)緩慢拉動(dòng)注射器活塞，若裝置氣密性良好，可觀察到長頸漏斗下端口產(chǎn)生氣泡

5、。當(dāng)緩慢推動(dòng)注射器活塞時(shí)，若裝置氣密性良好，可觀察到長頸漏斗內(nèi)有液面上升，形成一段水柱。4>用右圖檢查裝置氣密性時(shí)，首先，向分液漏斗中加入一定量的水，再用彈簧夾夾緊橡皮管，打開分液漏斗旋塞，一段時(shí)間后，分液漏斗中的水不再往下滴，說明裝置不漏氣。5下圖裝置中，夾緊彈簧夾后，上下移動(dòng)左側(cè)玻璃管，如果兩側(cè)玻璃管液面仍保持水平，說明裝置漏氣，只有當(dāng)移動(dòng)左側(cè)玻璃管后，左右兩邊液面出現(xiàn)一定的高度差，才能表明裝置不漏氣。生活中的哪些用品或廢棄物品可以用來制取氫氣？如下圖1所示，利用破底試管制取氫氣.還可以進(jìn)行下圖2所示的操作，制取氣體時(shí)，正放試管到盛有酸液的燒杯中，不需要?dú)怏w時(shí)，將試管取出，放到空燒杯

6、中；還可以使用下圖3所示的裝置制取氫氣。 圖1 圖2 圖3利用廢舊礦泉水瓶、自制白色塑料小網(wǎng)兜、廢銅絲等材料制作啟普發(fā)生器的簡易裝置，依據(jù)啟普發(fā)生器的原理對裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過銅絲的下放、提拉來控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，達(dá)到和啟普發(fā)生器一樣的效果。將容積為2L的空塑料汽水瓶沿弧形部分按小瓶粗細(xì)截去上部，將容積為125L的空塑料汽水瓶底部鉆上幾個(gè)小孔，組裝成右圖所示裝置即可。貯存氣體時(shí)，容器內(nèi)先裝滿水(水面要高于小瓶頸處)，打開活塞(止水夾)，氣體由導(dǎo)管通人，利用氣壓把小瓶中水從瓶底開孔處壓人大瓶中(即小瓶上升)，貯滿后關(guān)閉止水夾。使用氣體時(shí)可打開止水夾，大瓶中水由小瓶底開孔處入小瓶內(nèi)，即可自行把氣體

7、排出(若使需氣流大時(shí)，可用手輕輕下按小瓶)。實(shí)驗(yàn)時(shí)攜帶方便，操作簡單易行。請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)可以控制反應(yīng)速率的制備氫氣的簡易裝置，畫出裝置圖：二、氫氣的物理性質(zhì)氫氣流吹肥皂泡（選做）1.操作要求：在導(dǎo)管口蘸洗滌液，控制氫氣流速，當(dāng)氣泡足夠大時(shí)，輕抖手腕，用火柴或松香點(diǎn)燃?xì)馀荨?.實(shí)驗(yàn)探究：尋找制取又大又輕氫氣泡的最佳方法。實(shí)驗(yàn)失敗常見原因：玻璃管太光滑，所蘸肥皂液較少，不易連續(xù)吹出多個(gè)肥皂泡，而且易使吹出的肥皂泡偏離管口，“結(jié)”在玻璃管上不易脫離；吹出中的肥皂泡易帶上小水滴，使質(zhì)量增加而不易飛升，體現(xiàn)不出氫氣比空氣輕的性質(zhì)。根據(jù)失敗原因，總結(jié)氫氣流吹肥皂泡的實(shí)驗(yàn)要求注意四點(diǎn)：肥皂液的黏度要適度；要用干

8、燥的氫氣，且不帶有酸霧；氫氣流不可太急或太緩；蘸肥皂液的管子要選用適當(dāng)。根據(jù)注意事項(xiàng)，采取如下措施：肥皂液用發(fā)泡較多的洗衣粉來代替，這樣較為容易形成氣泡；讓氫氣通過干燥管，以使其干噪。為減少酸霧，制取氫氣時(shí)棄用鹽酸而改用稀硫酸，干燥劑用氫氧化鈉和生石灰的混合物；為使提供的氫氣既能保證純度，又能自如地控制氫氣流，制取氫氣的裝置改用啟普發(fā)生器或與啟普發(fā)生器原理相同的簡易裝置。吹肥皂泡的管子改用平口細(xì)竹管（可用一段長約5cm的普通毛筆桿）來代替玻璃管，以防止肥皂泡的滑動(dòng)而影響其形成。 采用平口細(xì)竹管優(yōu)點(diǎn)：所蘸肥皂水較多，蘸一次即可連續(xù)吹出多個(gè)肥皂泡；增大了肥皂泡與管的磨擦，不易偏離而“結(jié)”在管上，因

9、此易脫離；木制管有吸水作用，可防止肥皂泡下面帶小水滴，因此易飛升。增加實(shí)驗(yàn)趣味性措施：在肥皂液中滴加有色墨水或顏料料，可吹出有色肥皂泡，增加趣味性。改進(jìn)的簡易實(shí)驗(yàn)裝置（不用干燥管）：將膠頭滴管膠帽去掉，尖端伸入膠皮導(dǎo)管中，然后制取氫氣（注意氣流不能過大），吹肥皂跑，輕輕抖動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)不需使用干燥管，操作簡便，利用人氣口小，出氣口是平滑喇叭口，氣流平穩(wěn)，從而使氫氣肥皂泡緩緩增大，輕輕抖動(dòng)，氣泡便可脫口上升三、氫氣與氧氣的反應(yīng)氫氣的驗(yàn)純和燃燒1.培養(yǎng)技能：啟普發(fā)生器的使用技能；用試管收集氫氣并驗(yàn)純的方法；學(xué)習(xí)通過演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行元素化合物知識的教學(xué)技能（引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、思考并得出結(jié)論）2.相關(guān)知識：爆

10、炸及燃燒的概念；氫氣與氧氣的反應(yīng)3.實(shí)驗(yàn)步驟：驗(yàn)純操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（結(jié)合圖形）：操作：收集一試管氫氣，用拇指堵住試管口，使試管口稍向下或水平靠近酒精燈火焰，移開拇指。（注意：若用排水法收集氫氣，應(yīng)先讓試管口豎直向下，讓試管中水流盡后再實(shí)驗(yàn)）現(xiàn)象：聽到很小的噗的聲音（收集的氫氣較純凈）；試管發(fā)熱（放熱反應(yīng)）。點(diǎn)燃：在尖嘴導(dǎo)氣管口點(diǎn)燃，觀察火焰顏色；再罩上一干凈而且冷卻的燒杯，觀察現(xiàn)象。操作：在尖嘴導(dǎo)氣管口點(diǎn)燃，觀察火焰顏色；再罩上一干凈而且冷卻的燒杯，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：火焰顏色為淡藍(lán)色；燒杯底有水珠。4.實(shí)驗(yàn)安全提示：當(dāng)氫氣不純時(shí)需重新驗(yàn)純，但如果用排空氣法收集氫氣，則在再次收集前必須先用手指堵住試

11、管口一段時(shí)間。其原因是驗(yàn)純時(shí)可能有未燃盡的氫氣在試管中繼續(xù)燃燒，上述操作能熄滅試管中火焰，防止試管內(nèi)還有火苗造成再次收集時(shí)發(fā)生氫氧混合氣體的劇烈反應(yīng)。 氫氧爆鳴實(shí)驗(yàn)1.相關(guān)知識：爆炸極限的范圍4.1%74.2% 。2.實(shí)驗(yàn)裝置圖（注意對教材中插圖的修正）：3.實(shí)驗(yàn)安全提示：（實(shí)驗(yàn)本身并無危險(xiǎn)，操作時(shí)要膽大心細(xì)、沉著穩(wěn)定。）實(shí)驗(yàn)步驟：用手指堵住紙杯底孔，將紙杯倒置，以向下排空氣法收集氫氣（收集時(shí)間與氫氣流量有關(guān)）；一段時(shí)間后，關(guān)閉啟普發(fā)生器活塞（避免點(diǎn)燃?xì)錃鈺r(shí)，氫氣沿導(dǎo)管一直燃燒，導(dǎo)致啟普發(fā)生器爆炸）；引燃木條，用燃著的木條在小孔處點(diǎn)火。 4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：例如，用礦泉水瓶做也可做此實(shí)驗(yàn)（剪掉瓶的下

12、半部，用鐵架臺固定，把氫氣從下部通入，一段時(shí)間后，打開瓶蓋，在瓶口處點(diǎn)燃，可以聽見爆破聲）。請問你的改進(jìn)方法是？選用一個(gè)無孔的小塑料袋, 使袋內(nèi)約盛半袋空氣后, 再與氫氣發(fā)生裝置的導(dǎo)氣管相連, 收集氫氣,隨著氫氣的通人, 塑料袋漸漸鼓起, 然后停止通入氫氣移開導(dǎo)氣管, 用線扎緊塑料袋口放置在實(shí)驗(yàn)臺上并遠(yuǎn)離氫氣發(fā)生裝置, 用針戳個(gè)小孔并用燃著的木條在小孔處點(diǎn)燃, 頓時(shí), 便發(fā)出一聲巨響。實(shí)驗(yàn)所用塑料袋隨手可得, 操作簡便安全。取一個(gè)礦泉水瓶, 截去底部, 配上一個(gè)橡皮塞, 制成電解水器, 固定在鐵架臺上。在礦泉水瓶內(nèi)加人占其容積2/3的氫氧化鈉溶液,。接通直流電源進(jìn)行電解, 當(dāng)觀察到電解過程產(chǎn)生

13、穩(wěn)定的氣體時(shí), 再向礦泉水瓶中加人2 mL洗滌劑, 立即有氣泡產(chǎn)生。用火柴點(diǎn)燃?xì)馀? 產(chǎn)生尖銳的爆鳴聲。此實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性和重復(fù)性很好, 有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。四、氫氣還原氧化銅1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識氫氣的還原性；掌握置換反應(yīng)的概念教學(xué)。2.實(shí)驗(yàn)原理：氫氣與金屬氧化物反應(yīng)：MmOn+nH2 = mM +nH2O 。當(dāng)水的生成熱大于金屬氧化物生成熱時(shí)，就可以把金屬還原出來。氧化銅的生成熱遠(yuǎn)小于水的生成熱，所以氧化銅易被氫氣還原。該反應(yīng)在室溫時(shí)速度極慢，幾乎不反應(yīng)。在250以上溫度，反應(yīng)順利進(jìn)行 3.相關(guān)知識：氫氣的制備與干燥；氧化還原反應(yīng)；氫氣的驗(yàn)純；爆炸極限4.實(shí)驗(yàn)技能：普發(fā)生器的安裝、檢漏及使用

14、；固體藥品的取用及加熱；氫氣的驗(yàn)純；實(shí)驗(yàn)儀器的安裝；此實(shí)驗(yàn)的操作程序與演示技能；并學(xué)會(huì)如何通過此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適時(shí)的提問、啟發(fā)、觀察、思考等教與學(xué)的雙邊活動(dòng)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)的技能。5.實(shí)驗(yàn)步驟：（略）6.實(shí)驗(yàn)安全提示：試管口要向 下 傾斜，原因: 防止生成的水倒流回?zé)岬脑嚬艿撞渴乖嚬芷屏选?。通入氫氣前要先 驗(yàn)純 ，并且導(dǎo)管口要插入至試管底部，然后先 通氫氣 后 加熱 ，反應(yīng)后先 撤燈 再 停通氫氣 。（口訣： 氫氣 早出晚歸）7.實(shí)驗(yàn)裝置圖：8.實(shí)驗(yàn)探究：怎樣又快又好地完成氫氣還原氧化銅演示實(shí)驗(yàn)？ 鋅粒的選擇：選用純度不高、形狀不規(guī)則的鋅粒加快氫氣的產(chǎn)生速度； 稀硫酸的濃度：稀硫酸的濃度以1:4配制

15、，有利于氫氣的產(chǎn)生； 氫氣的凈化：鋅和稀硫酸作用后，鋅中所含的微量的硫化鋅和砷會(huì)與稀硫酸作用生成硫化氫和砷化氫。這些有毒氣體既會(huì)污染環(huán)境，也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，應(yīng)除去。所以，應(yīng)將制得的氫氣通過鉻酸洗液或連續(xù)通過高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉和濃硫酸，便可得到較純凈的氫氣。 氧化銅的用量和使用方法：實(shí)驗(yàn)表明，氧化銅用量以 0.2 克左右為宜。太少，產(chǎn)生的銅鏡面積太??；太多，產(chǎn)生銅鏡需要的時(shí)間太長，不宜在課堂上演示。實(shí)驗(yàn)過程中，將約 0.2 克氧化銅粉末平鋪在試管底部，將驗(yàn)純后的氫氣用導(dǎo)管通到試管底部、氧化銅粉末的上方。氫氣流要足夠大，在排盡空氣的同時(shí)，要用氫氣將氧化銅粉末吹開、吹散，并薄薄地、均勻地附著在試管底部，加熱試管底部，4 分鐘后試管底部出現(xiàn)銅鏡。此法