初三化學實驗設計之7：氫氣的性質

初三化學實驗設計之氫氣的性質1.化學反應原理⑴氫氣可以在氧氣（或空氣）中燃燒，生成水，放熱，產生藍色火焰。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。

2.實驗儀器：試管、導管、鐵架臺、酒精燈、塑料筒等實驗藥品：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點燃在導管口點燃氫氣，可觀察到藍色火焰。用冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，一會后，可觀察到燒杯內壁出現水滴。如圖12-2。證明有水生成：取一個去蓋、底部有小的塑料筒，用紙團堵住小孔，用排水法集滿一筒氫氣，倒置時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，用燃著的木條在小孔處點火，注意觀察有什么現象發(fā)生?？梢钥吹剑瑒傸c燃時，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，直到排盡試管內空氣后，點燃酒精燈加熱。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。

實驗結束后，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，使實驗失敗。4.探究評價：⑴用上述方法測定的氫氣純度，不能說明氫氣已純。實驗事實證明，只要氫氣的純度超過氫氣的爆炸極限，就聽不到尖銳的爆鳴聲。下表是不同濃度下氫氣點燃時的現象：由上表可知，只要氫氣的純度超過70%，點燃時就不會出現爆鳴聲。⑵氫氣燃燒實驗時，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驗，很難看到有水滴產生，為此，做實驗時，可將燒杯稍冷卻后再罩在火焰上方。實驗中常?？吹降氖屈S色火焰，這是由于玻璃中鈉離子的焰色所致。要做好此實驗，一是要注意氣流不要太小，火焰小了，也很難看到藍色火焰；二是將玻璃管換成金屬管，點燃時可見明顯的藍色火焰。還可以在玻璃導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，出現藍色火焰，并明顯看到玻璃管壁出現水滴，一段時間后，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。氫氣不純的爆炸實驗，若塑料筒體積較大，爆炸聲很響，現象明顯，給學生較強烈的刺激。但有一定的危險性，做此實驗時一定要注意安全。⑶用氫氣還原氧化銅，由于氧化銅粉末顆粒較細，堆積在試管底部，很難與氫氣充分接觸，完全反應需要較長的時間。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，通入氫氣加熱，反應所需要時間短，現象明顯。5.資源開發(fā)：⑴氫氣與空氣混合爆炸實驗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)生器導管前的膠皮管上，點燃。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，空氣進入滴管內，與氫氣混合。1～2秒后，聽到明顯的爆炸聲。此實驗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。此實驗容器小，沒有危險性，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，使袋內盛一定量的空氣，將氫氣發(fā)生器的導管伸入塑料袋內，扎緊袋口，收集氫氣，根據袋子膨脹后的體積大小，估計空氣與氫氣的體積比大約為1∶1時，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（比如實驗室的水管上），用較長的燃著木條點燃塑料袋，可聽到猛烈的爆鳴聲。此實驗爆炸聲音很響，但沒有危險。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