初三化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之7：氫氣的性質(zhì)

初三化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之氫氣的性質(zhì)1.化學(xué)反應(yīng)原理⑴氫氣可以在氧氣（或空氣）中燃燒，生成水，放熱，產(chǎn)生藍(lán)色火焰。氫氣與空氣（或氧氣）混合，遇明火爆炸。⑵氫氣具有還原性，可在加熱條件下，將氧化銅還原成金屬銅。固體由黑色變成紫紅色，試管口有水滴出現(xiàn)。

2.實(shí)驗(yàn)儀器：試管、導(dǎo)管、鐵架臺、酒精燈、塑料筒等實(shí)驗(yàn)藥品：貯氣瓶中的氫氣、氧化銅等。3.探究方案：⑴檢查純氣純度：用排水集氣法收集一試管氫氣，用大拇指按住試管口，移進(jìn)火焰，放開拇指，若聽到尖銳的爆鳴聲，證明氫氣不純；若聽到輕微的“噗”聲，說明氫氣已純。如圖12-1。⑵點(diǎn)燃在導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)錃?，可觀察到藍(lán)色火焰。用冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，一會后，可觀察到燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水滴。如圖12-2。證明有水生成：取一個去蓋、底部有小的塑料筒，用紙團(tuán)堵住小孔，用排水法集滿一筒氫氣，倒置時(shí)筒下墊木條使筒的下邊緣一端稍抬起（如圖12-3，Ⅰ），拿掉小孔紙團(tuán)，用燃著的木條在小孔處點(diǎn)火，注意觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生?？梢钥吹剑瑒傸c(diǎn)燃時(shí)，氫氣安靜地燃燒（如圖12-3，Ⅱ），過一會兒，隨著“砰”的爆炸聲響，塑料筒被爆炸的氣浪高高掀起（如圖12-3，Ⅲ）。

⑶按如圖12-4所示裝配好裝置，先通入氫氣，直到排盡試管內(nèi)空氣后，點(diǎn)燃酒精燈加熱。防止氫氣與空氣混合后，遇熱爆炸。一會后，可見黑色氧化銅逐漸變光亮的紫紅色，試管口有水滴出現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先停止加熱，直到試管冷卻后，停止通入氫氣。防止銅在較熱的條件下氧化成氧化銅，使實(shí)驗(yàn)失敗。4.探究評價(jià)：⑴用上述方法測定的氫氣純度，不能說明氫氣已純。實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，只要?dú)錃獾募兌瘸^氫氣的爆炸極限，就聽不到尖銳的爆鳴聲。下表是不同濃度下氫氣點(diǎn)燃時(shí)的現(xiàn)象：由上表可知，只要?dú)錃獾募兌瘸^70%，點(diǎn)燃時(shí)就不會出現(xiàn)爆鳴聲。⑵氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，氣流速度慢了，火焰太小且易熄滅。若在天氣較熱的夏末秋初做些實(shí)驗(yàn)，很難看到有水滴產(chǎn)生，為此，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將燒杯稍冷卻后再罩在火焰上方。實(shí)驗(yàn)中常?？吹降氖屈S色火焰，這是由于玻璃中鈉離子的焰色所致。要做好此實(shí)驗(yàn)，一是要注意氣流不要太小，火焰小了，也很難看到藍(lán)色火焰；二是將玻璃管換成金屬管，點(diǎn)燃時(shí)可見明顯的藍(lán)色火焰。還可以在玻璃導(dǎo)管外套上一支口徑為15～20cm的長玻璃管，可見火焰黃色明顯減弱，出現(xiàn)藍(lán)色火焰，并明顯看到玻璃管壁出現(xiàn)水滴，一段時(shí)間后，可見水滴滴下。套上玻璃管，加速了空氣對流，使氫氣燃燒更加充分。如圖12-5。氫氣不純的爆炸實(shí)驗(yàn)，若塑料筒體積較大，爆炸聲很響，現(xiàn)象明顯，給學(xué)生較強(qiáng)烈的刺激。但有一定的危險(xiǎn)性，做此實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意安全。⑶用氫氣還原氧化銅，由于氧化銅粉末顆粒較細(xì)，堆積在試管底部，很難與氫氣充分接觸，完全反應(yīng)需要較長的時(shí)間。為此，可將氧化銅換成加熱變黑的銅絲。將粗銅絲彎成螺旋狀，在酒精燈上加熱烤黑，表面生成薄薄的一層氧化銅，將此螺旋狀銅絲置于試管內(nèi)，通入氫氣加熱，反應(yīng)所需要時(shí)間短，現(xiàn)象明顯。5.資源開發(fā)：⑴氫氣與空氣混合爆炸實(shí)驗(yàn)可用滴瓶上的滴管代替。如圖12-6所示。

取一根滴瓶上的膠頭滴管，去掉膠頭，插到氫氣發(fā)生器導(dǎo)管前的膠皮管上，點(diǎn)燃。立即拔掉膠皮管，手持滴管，尖端朝上，可見氫氣仍然繼續(xù)安靜燃燒，隨著氫氣的消耗，空氣進(jìn)入滴管內(nèi)，與氫氣混合。1～2秒后，聽到明顯的爆炸聲。此實(shí)驗(yàn)既可說明純凈的氫氣可以在空氣中安靜燃燒，也可以說明氫氣不純后，遇明火爆炸。此實(shí)驗(yàn)容器小，沒有危險(xiǎn)性，爆炸聲也很響亮。⑵在一個蒸發(fā)皿里，加入適量肥皂水，啟動氫氣發(fā)生器，將氫氣通入肥皂水中，鼓起氫氣泡后，隨即向肥皂水中通入適量氧氣。迅速用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，立即發(fā)生尖銳的爆鳴聲。如圖12-7。⑶取一只塑料方便袋，拎起袋口稍抖動，使袋內(nèi)盛一定量的空氣，將氫氣發(fā)生器的導(dǎo)管伸入塑料袋內(nèi)，扎緊袋口，收集氫氣，根據(jù)袋子膨脹后的體積大小，估計(jì)空氣與氫氣的體積比大約為1∶1時(shí)，停止收集氣體，取下塑料袋，扎緊袋口。將塑料袋吊懸于某物體上（比如實(shí)驗(yàn)室的水管上），用較長的燃著木條點(diǎn)燃塑料袋，可聽到猛烈的爆鳴聲。此實(shí)驗(yàn)爆炸聲音很響，但沒有危險(xiǎn)。6.創(chuàng)新思維：取一根粗銅絲，將其彎成螺旋狀，如圖12-8所示。將銅絲放到酒精燈外焰部位加熱至紅熱，使其表面氧化成黑色的氧化銅。

用錐形瓶收集一瓶氫氣，把紅熱的銅絲從酒精燈火焰上取