日期2014年4月8日；第七周周二，下午；姓名陳博殷學號073成績實驗三平安性實驗及其教學研究——氫氣的制取與性質實驗一、氫氣的制取1?相關知識：置換反映，氫氣的物理性質與化學性質，氣體的搜集方式。置換反映：無機化學反映的大體類型之一，指一種單質和一種化合物生成另一種單質和另一種化合物的反映。置換原那么為活動性強的金屬置換活動性弱的金屬溶液。本實驗利用活潑金屬Zn置換稀HSO中的H+制備H，原理：Zn+HSO=Hf+ZnSO2 4 2 2 4 2 4氫氣物理性質：無色無味無毒，密度比空氣小的氣體（在各類氣體中，氫氣的密度最小）；溫度。C時，轉變成無色的液體，。C時，變成雪狀固體。氫氣化學性質：可燃性：純氫的引燃溫度為400°C,氫氣可作為燃料，應用與航天、焊接、軍事等方面；還原性：可用于冶煉某些金屬材料等。氣體搜集方式：排水法：氫氣難溶于水；向下排空氣法：氫氣密度比空氣小。2.實驗用品：（請畫實驗裝置圖，并標明各藥品和儀器名稱）實驗儀器：啟普發生器、燒杯、集氣瓶、毛玻片、導管、水槽；實驗藥品：鋅粒、濃硫酸溶液、去離子水、硫酸銅溶液、凡士林。實驗改良：⑴在反映前加入少量硫酸銅的晶體或溶液可加速反映速度。請問什么緣故？Zn+Cu2+=Zn2++Cu少量Cu附在Zn表面與Zn形成原電池。電化學侵蝕速度〉化學侵蝕速度。假設加入大量硫酸銅,Cu把Zn覆蓋了，Zn與稀硫酸溶液接觸面小，反映速度反而下降。⑵你還有其他的改良方式嗎？改良緣故：啟普發生器存在如此一個問題：在硫酸與鋅粒的反映進程中，鋅粒不斷變小，變小的鋅粒會掉到啟普發生器的底部。如此，即便關閉排氣閥，掉到底部的鋅粒仍然會和留在底部的硫酸發生反映而繼續生成氫氣．從而致使啟普發生器中的化學反映失去操縱。正因為如此，在實驗進程中，常常顯現啟普發生器爆裂的現象，乃至致使平安事故的發生。改良的方式用銅片制作一個銅環，銅環的外徑以略微變形能夠放入啟.普發生器反映室為宜；銅環的內徑以啟普發生器長頸漏斗的長頸恰好插入且銅環牢牢箍住長頸為宜。先將銅環放人啟普發生器的反映室內，再把長頸漏斗的長頸插入銅環內。（資料來源：《啟普發生器的改良》——劉棟字，湖南省寧鄉縣白馬橋中學）用適宜的薄圓柱形塞制作一個圓環，圓環的外徑以略微變形就能夠夠較順利地放入啟普發生器的反映室為宜；圓環的內徑以啟普發生器的長頸漏斗的長頸恰好插入且圓環牢牢地箍緊長頸為宜，圓環的厚度不宜太厚。然后將橡膠圓環放入啟普發生器的反映室之內，再把球形的長頸插入圓環之內即可。實驗平安提示：⑴稀硫酸如何配制（包括用量、濃度、溫度的操縱）？用量：依照啟普發生器大小決定，液體的量以方才浸沒固體，不高過導氣管活塞為宜。可先用水測量用量。濃度：1:4（酸：水）②配制：將濃硫酸慢慢倒入水中，不斷攪拌。稀硫酸稀釋時，放出大量熱，假設把水倒入濃硫酸,水會像油花似的浮在濃硫酸上面，產生的高熱會使水沸騰起來，使酸液飛濺，造成事故。配制好后，可將其放入冷水中加速降溫。⑵如何避免反映進程中鋅粒掉入球形漏斗底部？加鋅粒前，在容器球體中加入必然量玻璃棉（較扎手）或放入橡膠片（由橡膠手套剪出橡膠皮，再剪成圈形，橡膠片放入啟普發生器中注意放平）。⑶該反映是吸熱仍是放熱反映？如何避免反映體系溫度太高？放熱。反映進程中多用手觸摸容器壁，假設感覺溫度太高，用濕布冷卻。實驗教學內容探究：⑴檢查實驗裝置的氣密性有哪些方式？如以下圖所示裝置，要檢查裝置是不是漏氣，應先把導氣管的一端浸入燒杯或水槽的水中，用手緊握試管或用手掌緊貼燒瓶的外壁。若是裝置不漏氣，試管或燒瓶里的空氣受熱膨脹，導管口就有氣泡冒出。然后把手移開，過一會兒，待試管或燒瓶冷卻后，水就從燒杯或水槽中升到導氣管里，形

先，夾緊彈簧夾，向長頸漏斗中加入必然量的水，一會兒，長頸漏斗中液面不下降，說明裝置不漏氣。因為只要裝置不漏氣，原來存在于錐形瓶中的空氣就不可能消失，始終具有必然的氣壓，致使所加入的水不能不斷地進入瓶中，因此，一會兒，長頸漏斗中的液面將再也不下降。采納推拉注射器活塞檢查以下圖裝置的氣密性：當緩慢拉活塞時，若是裝置氣密性良好，可觀看到長頸漏斗下端口產動氣泡。當緩慢推活塞時，若是裝置氣密性良好，可觀看到長頸漏斗內有液面上下移動，兩液IS奎百彈簧夾上下移動，兩液IS奎百彈簧夾U像膠菅⑤檢查右圖中裝置的氣密性時，第一，向分液漏斗中加入必然量的水,再用彈簧夾夾緊橡皮管后，打開分液漏斗的旋塞，一會兒，分液漏斗中的水再也不往下滴，說明裝置不漏氣。⑵生活中的哪些用品或廢棄物品能夠用來制取氫氣？如下圖1所示，利用破底試管制取氫氣?還能夠進行以下圖2所示的操作，制取氣體時，正放試管到盛有酸液的燒杯中，不需要氣體時，將試管掏出，放到空燒杯中；還能夠利用以下圖3所示的裝置制取氫氣。圖3利用廢舊礦泉水瓶、自制白色塑料小網兜、廢銅絲等材料制作啟普發生器的簡易裝置，依據啟普發生器的原理對裝置進行設計，通過銅絲的下放、提拉來操縱反映的發生和停止，達到和啟普發生器一樣的成效。部鉆上幾個小孔，組裝成右圖所示裝置即可。貯存氣體時，容器內先裝滿水（水面要高于小瓶頸處），打開活塞（止水夾），氣體將容積為2L的空塑料汽水瓶［沿弧形部份按小瓶粗細截去上部，將容積為1.25L的空塑料汽水瓶底

由導管通人，利用氣壓把小瓶中水從瓶底開孔處壓人大瓶中（即小瓶部鉆上幾個小孔，組裝成右圖所示裝置即可。貯存氣體時，容器內先裝滿水（水面要高于小瓶頸處），打開活塞（止水夾），氣體上升），貯滿后關閉止水夾。利用氣體時可打開止水夾，大瓶中水由小瓶底開孔處入小瓶內，即可自行把氣體排出（假設使需氣流大時，可用手輕輕下按小瓶）。實驗時攜帶方便，操作簡單易行。⑶請設計一個能夠操縱反映速度的制備氫氣的簡易裝置，畫出裝置圖：該反映不需加熱,只要鋅粒與稀硫酸接觸。要隨時操縱反映的進行,就要使鋅粒與稀硫酸能依照需要隨時接觸或不接觸，于是可有兩條設計思路。第一個思路是移動鋅粒如以下圖1,可將鋅粒放人有孔塑料小瓶，用硬質金屬絲索住小瓶，通過推拉金屬絲使鋅粒與稀硫酸接觸或不接觸達到操縱反映的目的。第二個思路是使稀硫酸的流動如以下圖2,裝只需使試管傾斜，就能夠使鋅與稀硫酸接觸反映。以下圖3、4、5裝置中，夾上彈簧夾或關閉活塞，產生的氫氣不能排出，壓強增大，使稀硫酸液面下降與鋅粒不接觸停止反映礎質金屬駛2礎質金屬駛2圖曲稀硫醱?裝鋅的孔料稻二、氫氣的物理性質——氫氣流吹香皂泡（選做）操作要求：在導管口蘸洗滌液，操縱氫氣流速，當氣泡足夠大時，輕抖手腕，用火柴或松香點燃氣泡。現象：香皂泡離開玻璃管上升，點燃，發出黃色火焰。實驗探討：尋覓制取又大又輕氫氣泡的最正確方式。實驗失敗常見緣故：玻璃管太滑膩，所蘸香皂液較少，不易持續吹出多個香皂泡，而且易使吹出的香皂泡偏離管口，“結”在玻璃管上不易離開；吹出中的香皂泡易帶上小水滴，使質量增加而不易飛升，表現不出氫氣比空氣輕的性質。依照失敗緣故，總結氫氣流吹香皂泡的實驗要求注意四點：①香皂液的黏度要適度；②要用干燥的氫氣，且不帶有酸霧；③氫氣流不可太急或太緩；④蘸香皂液的管子要選用適當。依照注意事項，采取如下方法：香皂液用發泡較多的洗衣粉來代替，如此較為容易形成氣泡；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，又能自如地操縱氫氣流，制取氫氣的裝置改用啟普發生器或與啟普發生器原理相同的簡易裝置。吹香皂泡的管子改用平口細竹管（可用一段長約5cm的一般毛筆桿）來代替玻璃管，以避免香皂泡的滑動而阻礙其形成。采納平口細竹管優勢：所蘸香皂水較多，蘸一次即可持續吹出多個香皂泡；增大了香皂泡與管的磨擦，不易偏離而“結”在管上，因此易離開；木制管有吸水作用，可避免香皂泡下面帶小水滴，因此易飛升。增加實驗趣味性方法：在香皂液中滴加有色墨水或顏料料，可吹出有色香皂泡，增加趣味性。改良的簡易實驗裝置（不用干燥管）：將膠頭滴管膠帽去掉，尖端伸入膠皮導管中，然后制取氫氣（注意氣流不能過大），吹香皂跑，輕輕抖動。該實驗不需利用干燥管，操作簡便，利用人氣口小，出氣口是滑膩喇叭口，氣流平穩，從而使氫氣香皂泡緩緩增大，輕輕抖動，氣泡即可脫口上升三、氫氣與氧氣的反映㈠氫氣的驗純和燃燒培育技術：啟普發生器的利用技術；用試管搜集氫氣并驗純的方式；學習通過演示實驗進行元素化合物知識的教學技術（引導學生觀看現象、試探并得出結論）相關知識：爆炸及燃燒的概念；氫氣與氧氣的反映爆炸：在極短時刻內，釋放出大量能量，產生高溫，并放出大量氣體，在周圍介質中造成高壓的化學反映或狀態轉變。燃燒：燃燒是一種發光、發燒、的化學。氫氣與氧氣的反映：在點燃條件下，生成水，放出熱量。實驗步驟：⑴驗純操作及實驗現象（結合圖形）：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，應門 ///\X UX/§ g先讓試管口豎直向下，讓試管中水流盡后再實驗）現象：聽到很小的噗的聲音（收集的氫氣較純凈）；看到黃色火焰（由于點燃時使用玻璃導管，燃燒時的淡藍色火2焰受鈉兀素黃色火焰的干擾）；試管發熱（放熱反應）。⑵點燃操作：在尖嘴導氣管口點燃，觀察火焰顏色；再罩上一干凈而且冷卻的燒杯，觀察現象。現象：火焰顏色為淡藍色；燒杯底有水珠。實驗平安提示：當氫氣不純時需從頭驗純，但如果是用排空氣法搜集氫氣，那么在再次搜集前必需先用手指堵住試管口一段時刻。其緣故是驗純時可能有未燃盡的氫氣在試管中繼續燃燒，上述操作能熄滅試管中火焰,避免試管內還有火苗造成再次搜集時發生氫氧混合氣體的猛烈反映。㈡氫氧爆鳴實驗相關知識：爆炸極限的范圍％?％。實驗裝置圖（注意對教材中插圖的修正）：預備紙杯，紙杯底挖一圓孔，孔的大小要便于堵住，同時比火柴頭稍大，便于點燃。實驗平安提示：（實驗本身并無危險，操作時要膽大心細、沉著穩固。）實驗步驟：①用手指堵住紙杯底孔，將紙杯倒置，以向下排空氣法搜集氫氣（搜集時刻與氫氣流量有關）；②一段時刻后，關閉啟普發生器活塞（幸免點燃氫氣時，氫氣沿導管一直燃燒，致使啟普發生器爆炸）；③引燃木條，用燃著的木條在小孔處點火。實驗現象：①發出尖銳爆鳴聲，紙杯高高彈起，紙杯中有一團黃色火焰。實驗改良：例如，用礦泉水瓶做也可做此實驗（剪掉瓶的下半部，用鐵架臺固定，把氫氣從下部通入，一段時刻后，打開瓶蓋，在瓶口處點燃，能夠聽見爆破聲）。請問你的改良方式是？選用一個無孔的小塑料袋，使袋內約盛半袋空氣后，再與氫氣發生裝置的導氣管相連，搜集氫氣,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氣管,用線扎緊塑料袋口放置在實驗臺上并遠離氫氣發生裝置，用針戳個小孔并用燃著的木條在小孔處點燃，馬上，便發出一聲巨響。實驗所用塑料袋順手可得，操作簡便平安。取一個礦泉水瓶，截去底部，配上一個橡皮塞，制成電解水器，固定在鐵架臺上。在礦泉水瓶內加人占其容積2/3的氫氧化鈉溶液，。接通直流電源進行電解，當觀看到電解進程產生穩固的氣體時，再向礦泉水瓶中加人2mL洗滌劑，當即有氣泡產生。用火柴點燃氣泡，產生尖銳的爆鳴聲。此實驗的再現性和重復性專門好，有利于激發學生的學習愛好。四、氫氣還原氧化銅實驗目的：熟悉氫氣的還原性；把握置換反映的概念教學。實驗原理：氫氣與金屬氧化物反映：MmOn+nH2仝mM+nH2O。當水的生成熱大于金屬氧化物生成熱時，就能夠夠把金屬還原出來。氧化銅的生成熱遠小于水的生成熱，因此氧化銅易被氫氣還原。該反映在室溫時速度極慢，幾乎不反映。在250°C以上溫度，反映順利進行。相關知識：氫氣的制備與干燥；氧化一還原反映；氫氣的驗純；爆炸極限實驗技術：⑴普發生器的安裝、檢漏及利用；固體藥品的取用及加熱；氫氣的驗純；實驗儀器的安裝；⑵此實驗的操作程序與演示技術；并學會如何通過此實驗進行適時的提問、啟發、觀看、試探等教與學的雙邊活動進行啟發式教學的技術。實驗步驟：（略）實驗平安提示：⑴試管口要向下傾斜，緣故：避免生成的水倒流回熱的試管底部使試管破裂。。⑵通入氫氣前要先驗純，而且導管口要插入至試管底部，然后先通氫氣后加熱,反映后先先撤燈再停通氫氣。（口訣：氫氣早出晚歸）實驗裝置圖：

實驗探討：如何又快又好地完成氫氣還原氧化銅演示實驗？氫氣還原氧化銅的最正確成效是反映后能在試管底部附著一層光亮的銅鏡。要使演示實驗又快又好，能夠從以下幾方面著手：鋅粒的選擇：選用純度不高、形狀不規那么的鋅粒加速氫氣的產生速度；稀硫酸的濃度：稀硫酸的濃度以1:4配制，有利于氫氣的產生；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與稀硫酸作用生成硫化氫和砷化氫。這些有毒氣體既會污染環境，也會阻礙實驗成效，應除去。因此，應將制得的氫氣通過鉻酸洗液或持續通太高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉和濃硫酸，即可取得較純凈的氫氣。氧化銅的用量和利用方式：實驗說明，氧化銅用量以克左右為宜。太少，產生的銅鏡面積過小；太多，產生銅鏡需要的時刻太長，不宜在課堂上演示。實驗進程中，將約克氧化銅粉末平鋪在試管底部，將驗純后的氫氣用導管通到試管底部、氧化銅粉末的上方。氫氣流要足夠大，在排盡空氣的同時，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分鐘后試管底部顯現銅鏡。此法在短時刻可取得銅鏡，但用氫氣流將氧化銅粉末吹開，使