实验三 安全性实验及其教学研究

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1、实验三实验三 安全性实验及其教学研究安全性实验及其教学研究氢氢 气气 的的 制制 取取 与与 性性 质质 实实 验验 一、氢气的制取一、氢气的制取 1.1.相关知识：相关知识：置换反应，氢气的物理性质与化学性质，气体的收集方法。 2.2.实验用品实验用品：（请画实验装置图，并标明各药品和仪器名称）3.3.实验步骤（实验步骤（用简洁明了的方法比如流程图表示）：）：4.4.实验改进：实验改进： 在反应前加入少许硫酸铜的晶体或溶液可加快反应速率。请问为什么？ 答：硫酸铜与锌粒发生置换反应：CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu，使铜附在锌粒表面，形 成原电池，加快反应速率。你还有其他的改进方法吗？ 如图

2、组装 将制成的容器中装入稀酸，将制成的浮瓶中加入锌粒，加 好瓶塞和导管。然后，再将浮瓶压入容器中，此时，空气排 出药品接触，反应发生。 当停止制氢气时，用弹簧夹夹紧橡胶管。装置中继续产生 氢气，浮瓶上升，药品分离，反应停止。日期日期 2015 年年 月月 日；日； 周周周周 ， 午；午； 姓名姓名 学号学号 成绩成绩 改进优点：改进优点： （1）此装置可以代替启普发生器使用，但无需检验纯度，且不漏液，安全可靠。（2）节约药品，且能制较大量的氢气。 （3）便于洗涤锌粒表面沉积的硫酸锌。 （4）材料易得，装置易做，可以解决分组实验启普发生器不足问题，还能锻炼 学生动手能力。5.5.实验安全提示：实

3、验安全提示： 稀硫酸如何配制（包括用量、浓度、温度的控制）？ 往烧杯中加入约 40mL 的水，量取约 10mL 的浓硫酸，沿杯壁缓慢导入，并用玻 璃棒搅拌。静置，冷却。 注：注：应将浓硫酸缓慢倒入水中而不能把水倒入浓硫酸中。因为浓硫酸稀释时， 会放出大量的热，以致使水沸腾。而水的密度比浓硫酸小，把水倒入浓硫酸中， 水会像油花似的浮在浓硫酸表面，产生的高热使水沸腾，容易使酸液飞溅，造 成事故。如何防止反应过程中锌粒掉入球形漏斗底部？ 在球形漏斗的颈部套上中心开口，并在周围打有小孔的橡胶片，防止锌粒掉落。 如锌粒掉入球形漏斗底部，应先将稀硫酸从底座的侧口倒出，再拿开球形漏斗， 用夹子将锌粒夹出或直

4、接倒出。该反应是吸热还是放热反应？如何防止反应体系温度过高？ 该反应为放热反应。 可通过以下操作防止反应体系温度过高： 启普发生器放在水槽中浸泡，或用湿抹布将启普发生器包裹着。 配制的硫酸浓度不宜太大，防止反应过于剧烈。6.6.实验教学内容探幽：实验教学内容探幽： 检查实验装置的气密性有哪些方法？ 11液封法：液封法： 在 b、c、e 连接处涂上凡士林，并关闭活塞 e； 打开活塞 e，从 a 处加水到封住球形漏斗的下端 为止； 关闭活塞 e，继续加水到球形漏斗球体高度约 1/2，做好水位记号。 静止几分钟，若水位下降则说明漏气，不下降 则说明不漏气。 22手捂加热法（热毛巾）：手捂加热法（热毛

5、巾）： 在 b、c、e 连接处涂上凡士林，并关闭活塞 e； 往球形漏斗中加入一定量的水，用手或热毛巾捂住启普发生器的底部， 若在漏斗处形成一段水柱，则装置不漏气。a 1 af 1 ae 1 ad 1 ag 1 ac 1 ab 1 a33采用推拉注射器活塞检查装置气密性：采用推拉注射器活塞检查装置气密性： 当缓慢拉动注射器活塞，若装置气密性良好，可观察 到长颈漏斗下端口产生气泡。当缓慢推动注射器活塞 时，若装置气密性良好，可观察到长颈漏斗内有液面 上升，形成一段水柱。44用右图检查装置气密性时，首先，向分液漏斗中 加入一定量的水，再用弹簧夹夹紧橡皮管，打开分 液漏斗旋塞，一段时间后，分液漏斗中的

6、水不再往 下滴，说明装置不漏气。55下图装置中，夹紧弹簧夹后，上下移动左侧玻璃管，如果两侧玻璃管液 面仍保持水平，说明装置漏气，只有当移动左侧玻璃管后，左右两边液面出现 一定的高度差，才能表明装置不漏气。生活中的哪些用品或废弃物品可以用来制取氢气？生活中的哪些用品或废弃物品可以用来制取氢气？ 如下图1所示，利用破底试管制取氢气.还可以进行下图2所示的操作，制取气 体时，正放试管到盛有酸液的烧杯中，不需要气体时，将试管取出，放到空烧 杯中；还可以使用下图3所示的装置制取氢气。图图1 1 图图2 2 图图3 3利用废旧矿泉水瓶、自制白色塑料小网兜、废铜丝等材料制作启普发生器的 简易装置，依据启普发

7、生器的原理对装置进行设计，通过铜丝的下放、提拉来 控制反应的发生和停止，达到和启普发生器一样的效果。将容积为2L的空塑料汽水瓶沿弧形部分按小瓶粗细截去上部， 将容积为125L的空塑料汽水瓶底部钻上几个小孔，组装成右 图所示装置即可。贮存气体时，容器内先装满水(水面要高于小 瓶颈处)，打开活塞(止水夹)，气体由导管通人，利用气压把小 瓶中水从瓶底开孔处压人大瓶中(即小瓶上升)，贮满后关闭止水夹。使用气体时可打开止水夹，大瓶中水由小瓶底开孔处入小瓶内，即可自 行把气体排出(若使需气流大时，可用手轻轻下按小瓶)。实验时携带方便，操 作简单易行。请设计一个可以控制反应速率的制备氢气的简易装置，画出装置

8、图：二、氢气的物理性质二、氢气的物理性质氢气流吹肥皂泡（选做）氢气流吹肥皂泡（选做） 1.1.操作要求：操作要求： 在导管口蘸洗涤液，控制氢气流速，当气泡足够大时，轻抖手腕，用火柴或松 香点燃气泡。 2.2.实验探究：实验探究：寻找制取又大又轻氢气泡的最佳方法。 实验失败常见原因：实验失败常见原因： 玻璃管太光滑，所蘸肥皂液较少，不易连续吹出多个肥皂泡，而且易使吹出 的肥皂泡偏离管口，“结”在玻璃管上不易脱离； 吹出中的肥皂泡易带上小水滴，使质量增加而不易飞升，体现不出氢气比空 气轻的性质。 根据失败原因，总结根据失败原因，总结氢气流吹肥皂泡的实验要求注意四点：氢气流吹肥皂泡的实验要求注意四点

9、： 肥皂液的黏度要适度；要用干燥的氢气，且不带有酸雾；氢气流不可太 急或太缓；蘸肥皂液的管子要选用适当。 根据注意事项，采取如下措施：根据注意事项，采取如下措施： 肥皂液用发泡较多的洗衣粉来代替，这样较为容易形成气泡； 让氢气通过干燥管，以使其干噪。为减少酸雾，制取氢气时弃用盐酸而改用 稀硫酸，干燥剂用氢氧化钠和生石灰的混合物； 为使提供的氢气既能保证纯度，又能自如地控制氢气流，制取氢气的装置改 用启普发生器或与启普发生器原理相同的简易装置。 吹肥皂泡的管子改用平口细竹管（可用一段长约5cm的普通毛笔杆）来代替玻 璃管，以防止肥皂泡的滑动而影响其形成。采用平口细竹管优点：采用平口细竹管优点：

10、所蘸肥皂水较多，蘸一次即可连续吹出多个肥皂泡； 增大了肥皂泡与管的磨擦，不易偏离而“结”在管上，因此易脱离； 木制管有吸水作用，可防止肥皂泡下面带小水滴，因此易飞升。 增加实验趣味性措施：增加实验趣味性措施：在肥皂液中滴加有色墨水或颜料料，可吹出有色肥皂泡，增加趣味性。 改进的简易实验装置（不用干燥管）：改进的简易实验装置（不用干燥管）： 将胶头滴管胶帽去掉，尖端伸入胶皮导管中，然后制取氢气（注意气流不能过 大） ，吹肥皂跑，轻轻抖动。该实验不需使用干燥管，操作简便，利用人气口小， 出气口是平滑喇叭口，气流平稳，从而使氢气肥皂泡缓缓增大，轻轻抖动，气 泡便可脱口上升三、氢气与氧气的反应三、氢气

11、与氧气的反应 氢气的验纯和燃烧氢气的验纯和燃烧 1.1.培养技能：培养技能：启普发生器的使用技能；用试管收集氢气并验纯的方法； 学习通过演示实验进行元素化合物知识的教学技能（引导学生观察现象、思考 并得出结论） 2.2.相关知识：相关知识：爆炸及燃烧的概念；氢气与氧气的反应 3.3.实验步骤：实验步骤： 验纯操作及实验现象（结合图形）： 操作：操作：收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管 口稍向下或水平靠近酒精灯火焰，移开拇指。 （注意： 若用排水法收集氢气，应先让试管口竖直向下，让试 管中水流尽后再实验） 现象：现象：听到很小的噗的声音（收集的氢气较纯净） ； 试管发热（放热反应）。点燃：

12、在尖嘴导气管口点燃，观察火焰颜色；再罩上一干净而且冷却的烧杯， 观察现象。 操作：在尖嘴导气管口点燃，观察火焰颜色；再罩上一干净而且冷 却的烧杯，观察现象。 现象：火焰颜色为淡蓝色；烧杯底有水珠。4.4.实验安全提示：实验安全提示： 当氢气不纯时需重新验纯，但如果用排空气法收集氢气，则在再次收集前必 须先用手指堵住试管口一段时间。其原因是验纯时可能有未燃尽的氢气在试管 中继续燃烧，上述操作能熄灭试管中火焰，防止试管内还有火苗造成再次收集 时发生氢氧混合气体的剧烈反应。 氢氧爆鸣实验氢氧爆鸣实验 1.1.相关知识：相关知识：爆炸极限的范围 4.1%74.2% 。 2.2.实验装置图（注意对教材中

13、插图的修正）：实验装置图（注意对教材中插图的修正）：3.3.实验安全提示：（实验安全提示：（实验本身并无危险，操作时要胆大心细、沉着稳定。 ）实验步骤：用手指堵住纸杯底孔，将纸杯倒置，以向下排空气法收集氢气（收集时间与氢气流量有关） ；一段时间后，关闭启普发生器活塞（避免点燃氢气时，氢气沿导管一直燃烧，导致启普发生器爆炸） ；引燃木条，用燃着的木条在小孔处点火。 4.4.实验改进：实验改进： 例如，用矿泉水瓶做也可做此实验（剪掉瓶的下半部，用铁架台固定，把氢 气从下部通入，一段时间后，打开瓶盖，在瓶口处点燃，可以听见爆破声） 。请 问你的改进方法是？ 选用一个无孔的小塑料袋, 使袋内约盛半袋空

14、气后, 再与氢气发生装置的 导气管相连, 收集氢气,随着氢气的通人, 塑料袋渐渐鼓起, 然后停止通入氢气 移开导气管, 用线扎紧塑料袋口放置在实验台上并远离氢气发生装置, 用针戳 个小孔并用燃着的木条在小孔处点燃, 顿时, 便发出一声巨响。实验所用塑料 袋随手可得, 操作简便安全。 取一个矿泉水瓶, 截去底部, 配上一个橡皮塞, 制成电解水器, 固定在铁 架台上。在矿泉水瓶内加人占其容积 2/3 的氢氧化钠溶液,。接通直流电源进行 电解, 当观察到电解过程产生稳定的气体时, 再向矿泉水瓶中加人 2 mL 洗涤剂, 立即有气泡产生。用火柴点燃气泡, 产生尖锐的爆鸣声。此实验的再现性和重 复性很好

15、, 有利于激发学生的学习兴趣。四、氢气还原氧化铜四、氢气还原氧化铜 1.1.实验目的实验目的：认识氢气的还原性；掌握置换反应的概念教学。2.2.实验原理实验原理：氢气与金属氧化物反应：MmOn+nH2 = mM +nH2O 。当水的生成热大于金属氧化物生成热时，就可以把金属还原出来。氧化铜的生成热远小于水的生成热，所以氧化铜易被氢气还原。该反应在室温时速度极慢，几乎不反应。在 250以上温度，反应顺利进行 3.3.相关知识相关知识：氢气的制备与干燥；氧化还原反应；氢气的验纯；爆炸极限4.4.实验技能：实验技能： 普发生器的安装、检漏及使用；固体药品的取用及加热；氢气的验纯；实验 仪器的安装； 此实验的操作程序与演示技能；并学会如何通过此实验进行适时的提问、启 发、观察、思考等教与学的双边活动进行启发式教学的技能。 5.5.实验步骤：（略）实验步骤：（略）6.6.实验安全提示：实验安全提示：试管口要向 下 倾斜，原因: 防止生成的水倒流回热的试管底部使试管破裂。通入氢气前要先 验纯 ，并且导管口要插入至试管底部，然后先 通氢气 后 加热 ，反应后先 撤灯 再 停通氢气 。 （口诀：口诀： 氢气 早出晚归）7.7.实验装置图：实验装置图：8.8.实验探究实验探究：怎样又快又好地完成氢气还原氧化铜演示实验？ 锌粒的