作者：衷明华
出版社：暨南大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
中学化学教学研究性学习试读：
前言
随着我国教育改革的不断深入，研究性学习能力的培养已成为各高校提高教学质量的新思维和新举措。从广义上讲，研究性学习是指学生探究问题的学习，是一种学习方式；从狭义上讲，研究性学习是指学生在教师的指导下，从自然、社会、生产、生活和学习中选择和确定专题进行研究，在研究过程中主动获取知识、应用知识解决问题的学习活动，并在获得直接经验或参与知识创造的过程中养成科学态度、掌握科学方法、增强社交能力和团队精神等。研究性学习是一种积极的学习过程，强调学习的自主性、探索性和实践性，强调对学生学习能力、实践能力、创新能力、社交能力和团队精神的培养。这些正是创新型人才必须具备的素质。
本书收录了韩山师范学院化学系本科生在中学化学教学研究性学习方面的众多成果。大抵归纳成如下三部分：第一部分，实验化学教学的研究性学习；第二部分，高考化学教学的研究性学习；第三部分，中学化学教学其他方面的研究性学习。研究成果内容丰富、可读性强，颇具参考价值。
本书是继《大学化学研究性学习：韩山师范学院化学系本科生成果集》（衷明华主编，2011年6月由暨南大学出版社出版）在培养学生方面的又一具体成果体现；它的出版得到了研究作者的许可和支持，也得到了暨南大学出版社的大力支持，更得到了国家本科教学质量工程项目“高等学校特色专业建设点——化学”（TS11664）的鼎力资助，在此一并致谢。衷明华 衷田田2015年2月于韩山师范学院第一部分实验化学教学的研究性学习[1]排空气法密封装置的设计与研究2005级本科生：陈壮强 江泽芝指导教师：黄俊生【摘 要】本文通过对一次性注射器的简单加工，经过多次实验的对比，选择合适的指示剂，使得用排空气法收集有害气体时不容易泄漏，装置微型化，符合绿色化学的新理念。【关键词】排空气法；注射器；指示剂
在中学化学教材重点介绍的14种常见气体中，有7种有害气体222（CO、SO、NO等）只能用排空气法进行收集，而传统排空气法中使用的集气瓶是敞口的，容易造成泄漏。虽然这类实验都要求在通风橱里进行，但很多偏远地区的中学往往无专门的实验室，给当地中学化学教师进行此类实验教学带来了极大的不便。为此，我们利用人们熟悉的医用注射器对排空气法的收集装置进行改进。注射器具有密封[2]性好、有上下可移动的活塞、能耐较高的温度、耐腐蚀等优点。我们利用这些特性，将注射器运用到排空气法收集气体的装置上，有效地防止了有害气体的泄漏，减少了大气污染。一 装置的设计
1．实验器材
集气瓶、双孔胶塞（与集气瓶配套）、导管、一次性注射器。
2．装置的制作
用烧红的铁钉在注射器的上方钻一小孔，用锉刀将小孔的周边锉平，使注射器的活塞上下移动不受影响。如右图把整个装置安装好。
3．装置的操作原理排空气法密封装置
本装置适用于一切排空气法收集气体的实验（向下排空气法将上图倒过来使用即可）。实验开始前，必须根据气体的性质找到合适的指示剂，可以是湿润的试纸或者蘸有某种指示剂溶液的棉花团（棉花团必须尽量拧干），将指示剂置于上图中所示的位置，有时气体自身的颜色也可以作为一种指示剂。实验时，待收集的气体通过长导管进入集气瓶中，空气会通过短导管进入注射器，指示剂不变色，之后从注射器上的排气孔排出。当待收集的气体充满整个集气瓶而进入注射器时，指示剂会变色，这时只要把注射器的活塞向下移到小孔以下，整个装置便变为密封装置，可防止气体泄漏。二 装置在中学化学实验中的具体运用
针对在中学化学教材中重点介绍的14种常见气体中，有7种有害气体必须通过排空气法进行收集，我们利用该装置对这7种气体进行了收集并根据每种气体的性质采用不同的指示剂进行实验对比，分别找出适合这7种气体的指示剂。
1．实验气体及选用的指示剂种类（1）7种实验气体。22222
①向上排空气法：CO、SO、NO、HCl、HS、Cl；3
②向下排空气法：NH。（2）指示剂种类。
①试纸类：蓝色石蕊试纸、红色石蕊试纸、KI淀粉试纸；4
②棉花团类：品红溶液、CuSO溶液、高锰酸钾溶液、酚酞溶液；
③气体颜色类。
2．气体实验结果及分析2（1）二氧化碳（CO）。
常用检验二氧化碳的方法：使燃着的木条熄灭或使澄清的石灰水变浑浊。但这两种方法在本文的装置中用不上。所以实验时，我们根2据CO的酸性选用蓝色石蕊试纸做指示剂。蓝色石蕊试纸由蓝变红现2象很明显，可以作为CO收集的指示剂。2（2）硫化氢（HS）。4
常用检验硫化氢的方法比较多，实验时，我们只选用了CuSO溶液、高锰酸钾溶液、蓝色石蕊试纸三种指示剂，所得结果如表1所示。表1 硫化氢气体检验4指示剂CuSO溶液高锰酸钾溶液蓝色石蕊试纸现象蓝→黑紫→棕→无蓝→红效果明显不明显明显42
实验结论：CuSO溶液和蓝色石蕊试纸均可作为HS收集的指示剂，而高锰酸钾由于颜色很深，在褪色的时候有一个渐变的过程，不2能很好地判断，所以不能作为HS收集的指示剂。2（3）二氧化硫（SO）。
实验时，选用品红溶液、蓝色石蕊试纸两种指示剂，所得结果如表2所示。表2 二氧化硫气体检验
指示剂品红溶液蓝色石蕊试纸现象褪色蓝→红效果不明显明显
实验结论：由于品红溶液在实验过程中褪色十分缓慢，在这里不能作为指示剂，只能选用蓝色石蕊试纸。2（4）氯气（Cl）。
实验时，选用气体颜色、蓝色石蕊试纸两种指示剂，所得结果如表3所示。表3 氯气气体检验
指示剂气体颜色蓝色石蕊试纸现象黄绿色蓝→红效果不明显明显
实验结论：虽然氯气本身为黄绿色，但在浓度很稀的时候不容易被察觉，不能作为收集氯气时的指示剂。而氯气溶于水后可以使有色物质褪色，而且褪色的速度快、效果很好，现象很明显，颜色越深越容易看出。所以，本实验选用的蓝色石蕊试纸可作为收集氯气时的指示剂，所得结果如表4所示。2（5）二氧化氮（NO）。
实验时，选用气体颜色、蓝色石蕊试纸两种指示剂，所得结果如表4所示。表4 二氧化氮气体检验
指示剂气体颜色蓝色石蕊试纸现象红棕色蓝→红效果明显明显
实验结论：二氧化氮是红棕色气体，流入注射器时现象很明显，同时也可以使蓝色石蕊试纸变红，因此本实验所选用的两种指示剂均可作为二氧化氮收集的指示剂。（6）氯化氢（HCl）。
本装置适合用来检验氯化氢的指示剂并不多，实验时只选用了蓝色石蕊试纸作为指示剂，由蓝变红的现象很明显，可以作为实验时的指示剂。3（7）氨气（NH）。
氨气是一种碱性气体，所以实验时选用了红色石蕊试纸、酚酞溶液两种指示剂，所得结果如表5所示。表5 氨气气体检验
指示剂红色石蕊试纸酚酞溶液现象红→蓝无→红效果明显明显
实验结论：氨气的溶解度很大，所以作用在此类实验的指示剂上，效果十分明显，以上提供的两种指示剂均可作为氨气收集时的指示剂。三 结 论
一次性注射器在生活中很容易找到，如果能够巧妙地运用，完全可以成为中学化学实验课堂上理想的教具。本文就是通过对一次性注射器的简单加工，设计了一套适用于中学化学排空气法收集气体的装置，而且利用该装置对中学化学实验中7种只能用排空气法收集的有害气体做了实验研究，分别为每种气体找到了一种或一种以上合适的指示剂。指示剂所选材料也是中学化学实验室中常见的，能够为中学教师提供一个很好的参考。本实验装置取材容易，制作简单，操作也十分容易，只要找到合适的指示剂，便能对一切用排空气法收集的气体进行实验，有效地防止了有害气体对大气的污染，值得推广。
[1]该文刊于http://www.pep.com.cn/gzhx/gzhxjs/ghlw//200805/t20080512_466170.htm。
[2]吴又梯．巧用注射器改进设计方法进行绿色化学实验［J］．湖南科技学院学报，2007（4）：120～121。[1]巧用一次性塑料杯制作固液不加热装置2005级本科生：陈壮强指导教师：黄俊生 衷明华【摘 要】本文介绍了利用日常生活中的一次性塑料杯设计的一套中学化学固液不加热气体发生装置，不仅取材容易，更克服了启普发生器只能使用块状药品的缺陷。【关键词】一次性塑料杯；固液不加热装置；气体
一个实验能否成功，各个环节都很重要，笔者认为最为重要的是对实验的设计，应力求结构简单、取材容易、实用、科学、绿色无污染、使用安全、现象直观明显，这是我们进行实验设计改进的目的。在中学化学教材重点介绍的十几种常见气体制备方法中，可以利用固液不加热装置制备的占了绝大多数，而中学中最常见的固液不加热气体发生装置就是启普发生器和教材中介绍的简易装置。启普发生器取[2]拿不方便，成本较高，偏僻农村中学可能还没有启普气体发生器，或者部分中学不能大量配套，往往摔一个就没了。此外，启普发生器有一个很大的缺陷，就是固体药品必须是块状药品，而且教材中介绍的简易装置既不便于控制，又不便于将反应后的液体和固体残留物分离开。因此，我们利用日常生活中的一次性塑料杯，设计了两种固液不加热装置，一种适合块状药品反应，另一种则适合粉末状药品反应。一 块状药品发生装置的设计
1．所需材料（1）普通材料：一次性塑料杯、绣花针、剪刀、细导线（耐腐蚀的细线均可）。（2）实验室器材：长颈漏斗、广口瓶、双孔胶塞（与广口瓶配套）、导管。
2．制作过程（1）先用剪刀剪去一次性塑料杯的上半部分，用绣花针在一次性塑料杯的底部穿满小孔，用细线系好。（2）把制作好的一次性塑料杯固定在胶塞上，并安装在广口瓶内（如图1所示）。
3．操作方法
该装置的原理及操作方法与启普发生器一样，可以说是启普发生器的简易装置。将块状药品置于一次性塑料杯内，液体由长颈漏斗倒入。当到达一定高度时，液体由一次性塑料杯底部的小孔进入杯中并与块状药品接触，反应开始。停止反应时，只要封住导管，产生的气图1 块状药品发生装置体留在瓶内，瓶内产生高压，液体就会被压回长颈漏斗中，并与块状药品分离，反应停止。在反应进行时，长颈漏斗必须插入液面以下。二 粉末状药品发生装置的设计
1．所需材料（1）普通材料：一次性塑料杯、绣花针、剪刀、细导线（耐腐蚀的细线均可）。（2）实验室器材：广口瓶、单孔胶塞（与广口瓶配套）、导管。
2．制作过程（1）先用剪刀剪去一次性塑料杯的上半部分，用绣花针在一次性塑料杯的底部穿满小孔，用细线系好。（2）把制作好的一次性塑料杯固定在胶塞上，并安装在广口瓶内（如图2所示）。
3．操作方法（1）装样：将所需的固体药品（粉末状）置于一次性塑料杯中，在广口瓶中加入液体药品，塞紧胶塞。（2）反应：一次性塑料杯底的图2 粉末状药品发生装置孔非常小，在不动的情况下，粉末状药品不会从下面漏出，但当一次性塑料杯轻轻晃动的时候，药品会从底部慢慢落下。所以，在进行反应的时候，只要轻轻摇动广口瓶，带动里边一次性塑料杯晃动，粉末状药品就会落到瓶底与液体反应。摇动广口瓶的动作要轻，底部液体不宜过多，以防溅到上方的药品。三 两种装置的对比说明
1．一次性塑料杯底部孔的要求
对于块状药品，一次性塑料杯底部的小孔应相对大一些，这样方便液体的进入与退出。对于粉末状药品，一次性塑料杯底部的小孔应根据粉末颗粒的大小制作，以晃动一次性塑料杯时颗粒能漏出为准。
2．广口瓶大小的要求
块状药品发生装置，只需让制作好的一次性塑料杯能放入其中便可。粉末状药品发生装置，则不仅要使制作好的一次性塑料杯能放入其中，还需有足够的空间可供摇晃。
3．两种装置使用效果的对比
实验室制备气体多数是用块状药品，一方面是因为中学中使用的固液不加热装置多是启普发生器以及根据启普发生器改装后的各种简易装置，另一方面是因为粉末状药品反应速度过快，不利于反应控制和气体收集。本文的块状药品发生装置设计也属于启普发生器的一种改装，所以，它仍适用于当前中学实验的教学，使用效果与启普发生器是一样的。但是，综合了多个气体制备实验的对比，粉末状药品发生装置在使用上，相对于启普发生器类的装置，具有更多的优势。
首先，在制作上，粉末状药品发生装置所需的材料少，不需要长颈漏斗，胶塞只需单孔，制作方便。
其次，粉末状药品发生装置使用的药品更少，分离更好。启普发生器类的装置，往往需要大量的液体，而且使用块状药品，用量大，容易造成浪费，分离也不好。而粉末状药品发生装置，需要的液体足量就可以，越少越有利于操作，而且使用的固体药品不与液体接触，分离与回收效果好。
再次，粉末状药品发生装置的安全性更高。粉末状药品发生装置比起启普发生器类的装置不必担心在停止反应的时候，由于液体过多而从上方溢出，密封性更好，更安全。
最后，相对于启普发生器类装置，粉末状药品发生装置不仅药品的反应速度快，而且不会使反应难控制，气体难收集。因为每次从一次性塑料杯中摇落的药品量非常少，反应相当快，但产生的气体量并不多，不会影响收集，操作者只要根据需要摇动广口瓶，便能很好地控制反应。
综上所述，粉末状药品发生装置在使用上明显优于块状药品发生装置，在两者条件都具备的情况下，建议使用粉末状药品发生装置。但在具体情况下，还必须根据自己所拥有的器材与药品进行选择。四 结 论
利用这两种装置，笔者将中学中常见固液不加热制备气体的实验全做了一遍，在具体实验操作中效果很好。该类装置不仅取材方便，制作简单，提高了实验安全性，在药品的处理上也更科学，且用日常生活中常见的物品制作实验教学中的反应仪器，能激发学生的学习动力和创新能力。希望这两种装置能够为更多的中学教师在实验教学中带来方便。
[1]该文刊于http://www.pep.com.cn/gzhx/gzhxjs/ghlw//200805/t20080505_465152.htm。
[2]李在杰．气体发生器装置的改进［J］．实验教学与仪器，2006（12）：22。[1]对“二氧化碳不支持燃烧”实验的改进2006级本科生 黄婵燕指导教师：衷明华【摘 要】文章分析了教材中“二氧化碳不支持燃烧”实验不易成功的原因并通过实验装置改进，即一方面借助于漏斗来倾倒二氧化碳，另一方面用生日小蜡烛取代普通蜡烛，使得教材中“二氧化碳不支持燃烧”实验的成功率更高。【关键词】漏斗；生日小蜡烛；二氧化碳；不支持燃烧
人教版九年级化学教材上册第六单元课题3“二氧化碳和一氧化碳”中二氧化碳的性质中的实验6-4，原教材实验如下：【实验6-4】如图1所示，将二氧化碳气体缓慢倒入烧杯中，观察现象并分析。
经过实践证明，这个实验成功率极低，经常会出现以下三种情况：一是两根蜡烛都不熄灭；二是上面的蜡烛先熄灭；三是两根蜡烛图1 倾倒二氧化碳（一）同时熄灭。这三种情况都会使我们的实验目的无法实现，有时甚至还会因此被学生取笑。
针对以上这三种情况，本人做了以下几个分析：
情况一：由于收集的二氧化碳气体不足或蜡烛燃烧过旺，二氧化碳气体不足以使其熄灭，往往只是火焰晃动几下就又正常燃烧了。
情况二：由于倾倒的过程中，气体会扩散，加之正在燃烧的蜡烛，加快了烧杯内的气流，使大部分二氧化碳气体处于烧杯的上半部，所以上面的蜡烛先熄灭。
情况三：由于倾倒的速度过快，蜡烛熄灭的前后顺序不明显，看似同时熄灭。对于该情况，操作员只需在操作时，切记不要倾倒过快就可以。
为了更好地解决上面出现的情况一和情况二中的问题，本人设计了以下的实验改进方案来提高该实验的成功率，以供参考。一 实验目的
通过改进实验装置，使得教材中二氧化碳性质实验的成功率更高。二 实验原理
二氧化碳密度比空气大，且不支持燃烧。三 实验用品2
CO气体（新制备的）、生日小蜡烛（2根）、梯形铁皮架、烧杯、漏斗。四 实验步骤
如图2，在烧杯中放入梯形铁皮架，在两个阶梯上固定两根生日小蜡烛，将蜡烛点燃，然后将二氧化碳气体沿着漏斗往烧杯中缓慢地倾倒，观察实验现象并分析（切记要缓慢倾倒）。图2 倾倒二氧化碳（二）五 实验现象
处于下面的蜡烛先熄灭，继续倾倒二氧化碳气体后，上面的蜡烛也熄灭。六 结 论
二氧化碳气体不支持燃烧，密度比空气大。七 实验改进后的优点（1）使用漏斗，能很好地防止二氧化碳气体刚倒出来就扩散开，而先接触到上面的蜡烛，使上面的蜡烛先熄灭，所以能很好地解决上述情况二中出现的问题。（2）将普通蜡烛改成生日小蜡烛。生日小蜡烛的火焰要比普通蜡烛的火焰小得多，所以要使其火焰熄灭所需的二氧化碳气体的量会更少，更容易使其熄灭。因此，这也能很好地解决上述情况一中出现的问题。（3）生日小蜡烛既美观又有趣，在一定程度上能够激发学生做该实验的兴趣，起到活跃课堂气氛的效果。
[1]该文刊于http://www.pep.com.cn/czhx/jshzhx/tbxzy/jnshc/dedy_1_1_1_1_1/chxshy/201008/t20100825_738501.htm。[1]有关氢气的创新性微型实验设计2009级本科生：曾晓丹 陈燕杉指导教师：衷明华【摘 要】利用微型实验仪器对传统的氢气制备与性质实验装置进行了改进，改进后的实验不仅节省药品、现象明显而且实验更加安全，适合中学生在课堂上动手实验。【关键词】微型实验；氢气；制备与性质
微型实验具有实验试剂用量少、费用低、实验过程简单化的特点；同时，微型仪器成本低，不仅符合绝大多数学校对实验操作的需要，且对于部分中学化学实验条件不足，难以开展学生实验的学校也是容易接受的。本实验正是利用微型仪器的这一特点，将氢气的制备与性质实验进行微型化处理。改进后的实验装置更适合学生在课堂上进行实验，真正将微型实验落实到课堂中。一 实验原理
实验室制取氢气的方法有很多种，常见的有电解水制取氢气、制取水煤气、利用金属和酸反应等方法。本实验利用锌与稀硫酸以1：4的比例进行反应，反应方程式为：二 原实验装置存在的缺点
一方面，由于锌粒与稀硫酸反应较快，在常规实验中氢气的制备难以随时控制反应的开始与停止；另一方面，在实验反应过程中产生较多的氢气，这也使得在验纯时较为危险。常规实验中一般难以对产生的氢气进行干燥处理，故会对氢气还原氧化铜实验产生的水造成干扰，难以解释在还原实验中使无水硫酸铜变色的水是由通入的氢气携带的还是由还原反应所产生的。除此之外，分步进行氢气的性质实验，操作较为烦琐，过程中氢气损失多，易造成药品损耗，且用时长。三 实验的改进
1．实验用品（1）仪器：具支U形管1支、内套管1个、注射器1支、具支试管1支、V形侧泡反应管1支、酒精灯1盏、尖嘴管1根、玻璃导管1根、橡胶塞2个、橡胶管3段。（2）试剂：稀硫酸、浓硫酸、锌粒、氧化铜丝、无水硫酸铜、肥皂水。
2．实验装置图（图中略去铁架台）氢气制备与性质实验装置
3．实验步骤与现象（1）连接好装置，检验装置的气密性。如上图所示，在U形管里加入适量的自来水，右端用一橡胶塞塞住，左端连接一带橡胶塞的注射器，拉动注射器，观察U形管中水的高度变化，如果装置气密性良好，U形管中的水会随着注射器的拉动而产生左右液面高度差。（2）将3～4颗锌粒加入U形管的内套管中，右端口塞上橡胶塞，向注射器中吸入稀硫酸，插入橡胶塞中，塞在左端口处。在U形侧管用橡胶管连接一装有浓硫酸的干燥装置；随后在V形侧泡反应管中的2个凹面依次加入氧化铜丝、无水硫酸铜（浓硫酸用于吸收氢气中携带的水分，无水硫酸铜用于检验反应生成的水），反应管V形处加入肥皂水（用于吹出氢气泡），最后在V形侧泡反应管末端连一根尖嘴管。（3）实验开始，压下注射器，往U形管中注入稀硫酸，反应快速进行，当观察到浓硫酸中气泡均匀冒出时，点燃尖嘴管处冒出的气泡，当听到“噗”的一声，说明装置中的空气已排尽，可以通过点燃酒精灯加热氧化铜丝进行氢气还原氧化铜实验。观察到黑色的氧化铜变为红色的铜，同时无水硫酸铜由白色变为蓝色，说明氢气还原氧化铜的氧化产物是水。四 改进后的优点（1）采用微型实验进行操作，不仅节省药品，也使实验更加安全。（2）利用微型仪器反应空间小的优点，通过在U形管的一端连接一个注射器控制反应体系的压强，使锌粒与稀硫酸脱离，从而控制反应的进行与停止，且便于对实验现象的观察。（3）在V形侧泡反应管中加入无水硫酸铜，可验证氢气还原氧化铜实验有水生成。（4）在氢气通入氧化铜丝前加一个盛装浓硫酸的干燥装置，以免加热时氢气附带水蒸气使反应管发生爆裂，既可排除对后续实验中验证氢气还原氧化铜实验生成的水的干扰，又可以通过气泡冒出的速度观察氢气生成的速率。（5）在反应管中预先加入肥皂水，使得生成的氢气经过肥皂水后可直接连续吹出气泡，进行氢气爆鸣实验的验证，这样可避免因不断蘸取肥皂水吹出气泡而造成氢气的浪费。五 注意事项
在进行氢气还原氧化铜实验时，需注意氧化铜加入的量应多一些，确保生成的水能使无水硫酸铜变色明显，提高实验的成功率。
[1]该文刊于《中学教学参考》2012年第32期第88页。[1]氢气制备与性质实验一体化微型实验设计2009级本科生：陈燕杉 曾晓丹指导教师：衷明华【摘 要】利用微型仪器对传统的氢气制备与性质实验进行了改进，改进后的实验不仅节省药品、现象明显而且氢气的制备与性质实验连为一体，适合中学生在课堂上进行实验。【关键词】微型实验；氢气；制备与性质实验
氢气制备与性质实验是现行人教版初中化学教科书中比较重要的一个实验，能否做好实验直接影响学生对氢气化学性质的掌握。然而，在常规实验中无论是教师的演示实验还是学生的自主实验都存在以下不妥之处：（1）实验难以控制。常规实验中氢气的制备难以随时控制反应的开始与停止，且由于市售锌粒纯度较高导致反应速率较慢。并且，在性质实验中检验氢气纯度时，常常因难以吹出气泡而影响教学效果与教学进度。（2）实验比较烦琐。常规氢气性质实验是分步进行的，这样势必造成药品用量多，耗时长。（3）部分实验现象不明显。如在氢气的性质实验中，理论上氢气燃烧的火焰为淡蓝色，而在检验氢气可燃性时通常使用的是玻璃尖嘴管，由于玻璃中含有钠离子而导致火焰呈黄色，易将氢气燃烧时的淡蓝色火焰掩盖，使学生误认为氢气燃烧的火焰为黄色。
针对以上问题，笔者利用微型仪器将实验进行了改进。微型化学实验是一种使用微型仪器，实现实验操作简单化、药品节约化及过程安全化的实验方法，而且微型仪器精巧，更能激发学生参与实验的兴趣。具体改进方案如下。一 实验的改进
1．实验用品
微型仪器1套、注射器针头2个、酒精灯；锌粒、稀硫酸、铜丝、氧化铜丝、肥皂水。
2．实验装置图氢气制备与性质实验装置
实验装置如右图所示（略去铁架台和铁夹）。
3．实验步骤及现象（1）按右图所示连接好实验仪器，并检验装置的气密性。（2）添加药品：在具支U形管右边放入一个装有锌粒并用铜丝绑住的内套管（目的在于通过提拉铜丝控制反应的开始与停止，同时，铜也可与锌粒构成原电池加快反应速率），往右边的具支试管中加入随意曲折的氧化铜丝，在具支口用软导管连接一注射器针头，往针头内加入肥皂水。最后，在U形管左侧加入稀硫酸直到没过锌粒。（3）检验气体纯度：反应有气体生成时，注射器针头将不断有2气泡逸出，通过点燃吹出的气泡，即可检验气体的纯度。若H纯净，则能听到“噗”的一声，若不纯，则有尖锐的爆鸣声。（4）验证氢气具有还原性：如上图所示，当检验到装置中的空气已被排尽后，用酒精灯加热具支试管中装有氧化铜丝的地方，氧化铜丝由黑色变为红色的铜，撤去酒精灯，继续通氢气至装置冷却。（5）验证氢气的可燃性：将软导管上的注射器针头换上另一个22干燥的针头，在针头处点燃H。H安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，再在火焰上罩一只冷而干燥的烧杯，烧杯壁上有水珠生成。二 改进后的优点（1）利用微型仪器，节约实验用品，且更安全。2（2）将H的制备与性质实验连为一体，简化实验步骤。（3）反应装置中，铜丝具有双重作用，既可通过提拉铜丝控制反应的进行与停止，又可与反应物锌构成原电池，加速锌的氧化过程，从而提高氢气生成的速度。（4）将玻璃尖嘴管换成注射器针头检验气体纯度时，可在针头中预先加入肥皂水，这样气体一生成即可连续吹出气泡，通过点燃肥皂泡来验证氢气与空气混合的爆炸实验，更安全、更方便。同时，由2于气泡往上飞，可证明H的密度比空气小。2（5）通过酒精灯的加热与否来控制H还原实验的进行与停止。
[1]该文刊于《中学教学参考》2012年第29期第96页。[1]氢气制备与性质检验创新性微型化学实验改进2010级本科生：蔡奕红 郑舒悦指导教师：衷明华【摘 要】本文利用氢气反应原理，结合氢气的性质检验原理，设计了一套对氢气反应及其性质检验的微型化学实验装置，该装置能很好地解决常规实验的过程难以控制等问题，具有安全性高、节约时间和药品等优点，提高了在中学化学课堂应用的可行性。【关键词】微型化学实验装置改进；氢气制备；氢气性质
氢气制备及氢气的性质检验是中学化学的基础知识，本部分知识要求大多数学生熟练掌握。因此，氢气的制备和性质检验实验在中学化学课堂上有非常重要的地位。常规实验利用锌粒与稀硫酸反应制取得到氢气，再将制取所得的氢气进行性质检验。常规实验虽可满足实验的一般需要，但实验过程中有以下不足之处：（1）实验反应过程难以控制。由于锌粒与稀硫酸反应速度比较快，常规实验难以随时控制反应的开始与停止。（2）分步进行实验不仅影响实验结果而且浪费课堂时间。常规实验氢气的制备与氢气的性质实验是分开进行的，一方面氢气的转移使得氢气性质检验的实验结果不尽如人意，另一方面分步进行实验使得中间步骤增多而浪费课堂时间。（3）浪费药品且危险性较高。常规实验使用的药品量较多，产生的气体较多，因此容易造成药品的浪费和提高大实验的危险性。
针对以上问题，笔者利用微型化学实验对氢气的制备及性质检验实验进行改进。微型化学实验是国际上公认的能体现绿色化学理念的化学实验的新技术和新方法，它是利用微型化的仪器装置进行的化学实验，具有绿色环保、成本低、安全性高、节约药品和时间等优点，能很好地弥补常规实验的不足。一 实验原理
利用锌粒与稀硫酸反应，其反应原理是：二 实验的改进
1．实验用品（1）仪器：微型操作台1套、注射器、针头、橡胶塞、具支试管、微型气体发生器、酒精灯、直形通气管。（2）药品：稀硫酸、锌粒、铜丝、棉花、无水氯化钙、肥皂水、氧化铜。
2．实验装置图
实验装置图如下所示（图中省去微型操作台）。氢气制备与性质实验装置
3．实验步骤（1）组装仪器并检查装置的气密性。（2）制备氢气：在微型气体发生器中加入少量锌粒与铜丝（加入铜丝能构成原电池装置，可加快反应速率），在其内套管的底部塞上一团棉花，在棉花的上方放置适量的无水氯化钙；用注射器吸取3～4mL稀硫酸，并利用带孔胶塞将注射器（如上图所示）塞住微型气体发生器，在具支试管中加入适量的氧化铜，并在支管口连接装有肥皂水的注射器针头。加入药品后，挤压注射器将稀硫酸注入微型气体发生器内与锌粒接触发生反应（实验过程中保持微型气体发生器中的2液面低于其内套管的底部），锌粒表面有大量H气泡产生。（3）检验气体纯度：反应有气体产生时，注射器针头将有肥皂22泡逸出，点燃肥皂泡，若H纯净，将有“噗”的一声，若H不纯2净，则有尖锐的爆鸣声。可用这种方法检验反应产生的H的纯度。2（4）验证H的还原性：当气体均匀产生时，用酒精灯加热具支试管，可观察到黑色的氧化铜变为红色的铜。2（5）验证H的可燃性：将装有肥皂水的针头换成洁净干燥的针头，当气体均匀产生时，点燃气体，可观察到有淡蓝色火焰产生。三 实验改进后的优点（1）利用微型实验提高实验的安全性，节省药品和时间。（2）微型气体发生器和注射器结合使用的实验装置易控制，通过加入稀硫酸的量的多少可控制反应的速度。此外，该装置还提高了氢气制备与性质实验在中学化学教学中应用的可行性。（3）在微型气体发生器的内套管中加入棉花和无水氯化钙，使得实验装置简单，并且一个装置兼具“制备”和“干燥”两大功能。22（4）利用点燃肥皂泡的方法验证H的纯度使得H验纯操作更加安全。（5）制备的氢气直接通入氧化铜中与氧化铜反应避免了氢气转移过程造成时间的浪费和药品的污染。参考文献
陈燕彬，曾晓丹，衷明华．氢气制备与性质实验一体化微型实验设计［J］．中学教学参考，2012（29）：96.
[1]该文刊于《江西化工》2013年第2期第l79页。[1]氢气制备与性质创新微型实验设计2010级本科生：林莉莉 王俊玲指导教师：衷明华【摘 要】利用微型实验仪器对传统氢气制备与性质实验进行改进，实验现象明显，实验过程安全，适合学生课堂操作，弥补了传统实验的诸多不足。【关键词】氢气；微型；创新
制取氢气的方法有很多种，如电解法、置换法等，在中学化学课堂教学中主要还是采用稀硫酸与锌反应的方法制取。然而，常规实验中还是存在诸多不足之处。（1）实验操作难以控制，而且无法控制反应的进行与停止。（2）实验中部分实验现象不明显，如用肥皂水检验氢气，吹出的气泡无色，不便于学生观察；还原氧化铜实验时间过长，实验现象不明显，实验效果不理想。
针对以上问题，笔者利用微型实验仪器进行改进，实验操作简单，药品用量少，趣味性强，实验过程安全，适合学生课堂操作，将教师演示实验变为学生自主探究实验，极大地克服了传统教学模式的缺陷。具体改进方案如下。一 实验的改进
1．实验用品（1）仪器：注射器、尖嘴管、烧杯、酒精灯、镊子、橡胶管、铁架台（带2个铁夹）。（2）试剂：稀盐酸、锌粒、肥皂水、酚酞试剂、石蕊试剂、铜丝。
2．实验装置图（图中略去铁架台）氢气制备与性质实验装置
3．实验步骤与现象（1）连接装置，检查其气密性：按上图（a）所示连接好针筒和尖嘴管，拉动注射器，让针筒内充满空气，然后固定活塞，将尖嘴管口插入盛有水的烧杯中，用手焐热针筒，若尖嘴管口有气泡冒出且停止焐热后管口处有一段小水柱，则气密性良好。（2）添加药品：在针筒内加入锌粒（用铜丝进行固定，既方便把控反应，同时铜丝与锌粒形成原电池也可加快反应的速率）和稀盐酸，并将针筒如图（a）固定在铁架台上。（3）开始实验：将针筒活塞往上推，直到稀盐酸没过锌粒，反应开始进行。这时用尖嘴管口蘸取少量滴有酚酞或石蕊试剂的肥皂水，可观察到有红色或蓝色的气泡冒出（有颜色的气泡既方便学生观察，也大大提高了其学习兴趣）。（4）检验气体纯度：点燃尖嘴管口冒出的气泡，若能听到“噗”的一声，则氢气纯净，若有尖锐的爆鸣声，则不纯。（5）验证氢气的还原性：如图（c）将红色的铜丝置于酒精灯上灼烧，直到铜丝变成黑色的氧化铜。这时将氧化铜丝插入图（a）中的尖嘴管口处，边通出氢气边加热尖嘴管口处，直到黑色的氧化铜变回红色的铜。二 改进后实验的优点（1）利用注射器作为反应容器制取氢气，通过推拉注射器使锌与稀盐酸溶液反应，便于控制反应的进行与停止。（2）在稀盐酸溶液中加入少量铜离子溶液且用铜丝对锌粒进行固定可使铜与锌构成原电池，加快反应速率，减少实验时间，并使实验现象更明显。（3）在肥皂水中预先加入少量紫色石蕊或者无色酚酞试剂，使生成的氢气吹出的气泡既有红色，又有蓝色，既方便学生观察，又增加了实验的趣味性，大大激发了学生的学习兴趣。参考文献
衷明华．中学化学实验教学研究［M］．广州：暨南大学出版社，2010.77～79.
[1]该文刊于《江西化工》2013年第2期第188页。[1]对氢气的制备与性质实验的微型化改造2010级本科生：薛燕娜 许卫鹏指导教师：衷明华【摘 要】文章主要采用U形管及内套管实现了初中化学教材中“氢气的制取和性质实验”的微型化改造，改造后的实验不仅制备与性质实验连为一体而且仪器装置非常简约。【关键词】U形管；内套管；氢气；微型实验改进
化学是一门以实验为基础的自然学科，常以其直观性、趣味性来激发学生的学习兴趣，从而加强学生对知识的理解和把握。针对潮州农村地区初级中学实验条件差、药品缺、实验开课率低、化学实验教学难等问题，我们现以初中化学教材中最典型、最有代表性的“氢气的制取和性质实验”为例进行微型化改造，从而实现降低成本、简化操作、突显现象、确保安全、节能环保等目的。一 实验原理
氢气的制取和性质实验在人教版第67页、鲁教版第86页、科教版第134页中均有安排，主要涉及的反应方程式有：二 课本实验的不足之处
课本上实验步骤虽简单，但操作效果往往不理想，主要表现为：（1）反应速度过慢且难以控制，所需时间偏长且试剂用量偏大，既不环保也不安全。（2）在玻璃尖嘴管处点燃氢气，火焰呈黄色，易掩盖氢气本身的淡蓝色，给学生造成误解，且尖嘴管口处受热易封口。（3）市售锌粒纯度较低，反应速率较慢，导致氢气收集率不高。（4）氢气还原氧化铜丝，氢气量少，与铜丝接触面小，反应现象不明显，不利于观察。三 实验的改进
1．实验用品（1）仪器：微型仪器1套、酒精灯、烧杯。（2）试剂：铜丝、电池壳（收集）、稀硫酸、氧化的铜片、无水硫酸铜、洗洁精溶液。
2．实验装置示意图氢气制备与性质实验装置（注：①表面被氧化的铜片；②稀硫酸；③用铜丝穿过后捆绑的电池壳；④针头；⑤无水硫酸铜；⑥用铜丝绑着的火柴；⑦洗洁精溶液。）
3．实验步骤与现象（1）按示意图所示连接装置，并检验气密性。（2）添加药品：在具支U形管左侧内套管中加入足量稀硫酸溶液，用一根铜丝穿过并捆绑废旧电池壳，固定在橡胶塞中。同时在U形管底部放入表面被氧化的铜片，往右侧内套管中加入无水硫酸铜。（3）氢气验纯实验：下压铜丝使电池壳浸泡在稀硫酸中，此时装有洗洁精溶液的针头上有气泡逸出，迅速地将用铜丝捆绑的带火星2的火柴点燃。若H纯净，能听到“噗”的一声，若不纯，则有尖锐的爆鸣声。（4）验证氢气具有还原性：验纯后，用酒精灯加热U形管底部，直至观察到铜片表面由黑色变为红色，撤去酒精灯，继续通氢气至装置冷却。（5）验证氢气的可燃性：验证还原性之后，用火柴在针头处点22燃H。H安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，再在火焰上罩一冷而干燥的烧杯，烧杯壁上有水珠生成。四 实验改进后的优点（1）采用微型实验，装置组装简单且节省药品，有利于在农村地区初级中学实验教学中推广。（2）实现氢气的制取、验纯和性质实验的统一，简化实验步骤。（3）利用铜丝捆绑电池壳浸没酸液构成锌铜原电池来加快反应速率，通过拉动铜丝来控制反应的进行与停止，同时利用废旧的电池壳来做实验，就地取材，符合绿色化学的教学理念。（4）U形管中一内套管盛装无水硫酸铜，便于检验氢气与氧化铜生成的水。（5）玻璃尖嘴管换成针头，避免氢气燃烧时颜色观察受干扰。
[1]该文刊于《中学教学参考》2013年第32期第104页。[1]氢气的制备与性质实验的微型化设计2010级本科生：吴丹梅 郑纯丽指导教师：衷明华【摘 要】文章主要采用侧泡具支试管及通气管对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的装置可实现制备和性质实验一体化，简单实用。【关键词】侧泡具支试管；通气管；氢气；微型实验改进“氢气的制取和性质实验”是九年级化学教科书第三单元的内容，是这一单元乃至整个初中化学的重点和难点。教科书是利用启普气体发生器来制备氢气，此方法存在试剂用量多，容易造成浪费和实验难以控制等问题，对于九年级的学生来说具有一定的危险性，且实验效果不佳，影响学生学习的兴趣。针对上述问题，笔者采用了微型实验。微型实验具有实验试剂用量少、操作简单、成功率高且安全的特点；同时微型仪器精巧，更能激发学生参与实验的兴趣，且微型仪器成本低，能够满足普通学校对实验操作的需求。因此，本实验利用微型实验所具有的特点，对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的实验装置不仅对学生理解氢气的物理性质、化学性质具有重要的意义，而且能让实验更简单、更安全。一 实验用品（1）药品：锌粒与稀硫酸（1：4）、细铜丝、肥皂水。（2）ML-1微型仪器：侧泡具支试管1支，直形通气管1支，直角形通气管1支，小烧杯1个，酒精灯1盏，主铁夹、操作台各1个，橡胶管1根，普通滴管胶头1个，橡胶塞1个，火柴1盒。二 实验步骤氢气制备与性质实验装置
如图所示，连接好装置。
1．检查装置的气密性
将反应装置的直形通气管浸入水里，用手掌贴侧泡具支试管的外壁（或用酒精灯微热），若直形通气管口有气泡逸出，且待容器冷却后，又会有水升到导管内形成一段水柱，则说明装置气密性良好。
2．添加药品
往侧泡具支试管中小心加入适量的锌粒和灼烧过的一小捆铜丝，将直角形通气管套上普通滴管胶头组成滴管，吸入适量的稀硫酸。往侧泡具支试管底部挤入适量的稀硫酸，直到稀硫酸没过锌粒。
3．检验气体纯度
反应开始一会儿后，将直形通气管口放入盛有肥皂水的小烧杯中，当产生大量泡沫时，用点燃的火柴靠近泡沫，若发出尖锐的爆鸣声则表明氢气不纯，若听到“噗”的一声，则表明氢气纯净，此时就可以收集氢气了。
4．验证氢气的还原性
当检验氢气纯净后，用酒精灯在装有氧化铜的地方加热一段时间，可观察到黑色的氧化铜变为红色的铜。反应结束后，先移去酒精灯，继续通氢气至试管冷却。三 改进后的优点（1）本实验仪器简单，试剂用量少（滴管能控制稀硫酸的用量），且安全性较高。（2）氢气的验纯和物理性质可通过吹肥皂泡来体现，现象直观明显。（3）氢气的制备和性质验证一体化，简单实用，可通过酒精灯加热与否来控制氢气性质实验的进行与停止。
[1]该文刊于《中学教学参考》2013年第26期第98页。[1]氢气的制备与性质微型实验的改进2010级本科生：潘杏婉 罗志枚指导教师：衷明华【摘 要】文章主要采用U形管及V形侧泡反应管对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的装置可制得干燥的氢气并方便后续的性质实验。【关键词】U形管；V形侧泡反应管；氢气；微型实验改进
氢气的制备与性质原实验难以控制实验的进行与结束，同时，用排水法收集的氢气难以干燥，在进行氢气还原氧化铜实验时可能导致试管破裂，氢气的验纯实验危险性也比较高。另外，氢气的制备与性质实验是分别进行的，过程烦琐，也比较浪费时间，不切合当前中学课堂的实际情况。因此，有必要对实验进行改进。
微型实验具有实验装置简单便携、试剂用量少、安全性高、成本低、适用于大多数中学化学实验的特点，也适合大多数学校使用，条件差的学校可以购买一套仪器进行演示实验，条件好的学校可以让学生自己动手完成微型实验。本实验正是利用了微型实验的这些优点，将常规的氢气的制备及性质实验改进为微型实验，使该实验更加符合中学化学实验的要求。一 实验原理
实验室制取氢气通常采用锌粒与稀硫酸反应制得，其反应原理是：二 实验用品2+
微型仪器1套、注射器2支、酒精灯1盏、锌粒、有Cu的稀硫酸、无水氯化钙、无水硫酸铜、氧化铜、氢氧化钠溶液、肥皂水、棉花。三 实验装置图（略去铁架台和铁夹）氢气制备与性质实验装置四 实验步骤及现象（1）连接好实验仪器，并检验装置的气密性：按照上图所示，先用止气夹夹住U形管支管的橡皮筋，在U形管里加入适量的自来水，右端用一橡胶塞塞住，左端连接带有两支注射器的橡胶塞，拉动其中一支注射器，观察U形管中水的高度变化，如果装置气密性良好，U形管中的水会随着注射器的拉动而产生左右液面高度差。2+（2）将适量锌粒加入U形管中；两支注射器分别装上有Cu的稀硫酸（可形成原电池，加速反应进行）和氢氧化钠溶液，插入左端的橡胶塞中；在U形管的右端内套中加入棉花，再加入无水氯化钙小颗粒以干燥U形管中产生的氢气，并在右端口塞上橡胶塞；在U形侧管用橡胶管连接V形侧泡反应管，管中各个凹面依次加入氧化铜、无水硫酸铜（用以检验反应生成的水）。（3）实验开始，压下装有稀硫酸的注射器，随着稀硫酸的加入，反应快速进行，待装置中的空气差不多排尽，用装有肥皂水的多用滴管加入V形管中，若吹出气泡，用火柴点燃，听到“噗”的一声则说明氢气纯净，且可以看到V形侧泡反应管的尖端部分有淡蓝色火焰。再点燃酒精灯加热氧化铜进行氢气还原氧化铜实验，若观察到氧化铜由黑色变为红色，同时无水硫酸铜也由白色变为蓝色，则说明氢气还原氧化铜的产物是铜和水。（4）反应结束，压下装有氢氧化钠溶液的注射器，则发生中和反应，氢气停止产生。五 改进后的优点（1）采用微型实验进行氢气的制备及性质实验，更加符合中学化学实验的要求，不仅节约实验用品，也使得实验更加安全。同时，本实验不仅大大简化了装置，还能进行氢气的制备与性质的验证实验，节约了实验的时间。（2）在U形管的内套管中加入氯化钙固体，既减少了装置的空间，也可以干燥产生的氢气，以免干扰验证氢气与氧化铜生成水的性质实验。（3）V形侧泡反应管中的无水硫酸铜可验证氢气和氧化铜的生成物有水。（4）在V形侧泡反应管中的V形处加入肥皂水，使得生成的氢气能吹出气泡，同时也能进行氢气爆鸣的性质实验。（5）通过加入氢氧化钠可以结束实验，要让实验继续，则可以再加入稀硫酸。六 注意事项
加入肥皂水最好是在排尽了空气后再加进去，否则肥皂水可能会因为排出的空气而溢出。
[1]该文刊于《中学教学参考》2013年第26期第l00页。[1]氢气制备与性质一体化微型实验设计2010级本科生：郑美霞 黄东燕指导教师：衷明华【摘 要】作者主要采用注射器及V形侧泡反应管对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的装置可制得干燥的氢气并方便后续的性质实验。【关键词】注射器；V形侧泡反应管；氢气；微型实验改进
微型实验具有化学药品用量少、成本低、实验操作简便等优点，能满足大多数学校开展中学化学实验的要求。本实验装置采用微型仪器，可演示氢气的制取、吹肥皂泡、爆鸣、还原氧化铜等实验，并克服了常规实验的不足之处（如产生氢气的速率难以控制、实验步骤较烦琐等）。在多次实践中，本实验取得了较好的实验效果。一 实验用品（1）仪器：微型仪器1套、注射器2支（其中一支带针头）、酒精灯1盏、烧杯1个。-1（2）药品：锌粒、氧化铜（丝状）、稀硫酸（3 mol·L）、浓硫酸、无水硫酸铜、肥皂水。二 实验装置图氢气制备与性质实验装置三 实验步骤及实验现象
1．制作“微型启普发生器”
拔出注射器的推手，在内套管外壁加一圈橡皮圈（此时添加锌粒），放入注射器里，固定在靠近注射器锥头的地方，最后装好推手即可制成。
2．检查气密性
按上图所示连接好实验仪器，并检验装置的气密性。当推动注射器的推手，烧杯内的肥皂水有气泡冒出则说明装置气密性良好。
3．添加其他药品
用一只带有针头的注射器吸取一定量的稀硫酸注入启普发生器内，此时注射器内液体液面并未接触内套管，然后分别往V形侧泡反应管内加入浓硫酸、氧化铜、无水硫酸铜。
4．检验气体纯度
打开止水夹，推动注射器推手使稀硫酸与锌粒接触。反应有气体生成时，烧杯内将不断有气泡逸出。通过点燃吹出的气泡即可检验气体的纯度，若氢气纯净，能听到“噗”的一声，若不纯，则有尖锐的爆鸣声。
5．验证氢气具有还原性
当听到“噗”的一声，说明装置中的空气已被排尽。此时关闭止水夹，用酒精灯加热V形侧泡反应管中装有氧化铜的地方。当氧化铜由黑色变为红色，无水硫酸铜由白色变蓝色时，撤去酒精灯，继续通氢气至装置冷却。四 改进方案的优点（1）利用微型仪器，减少实验药品用量，环保且更安全。（2）将氢气的制取与性质验证连为一体，简化实验步骤，节约实验时间且现象明显。（3）实验装置气密性的检查方便且可靠，手轻轻一按，根据肥皂水是否冒泡即可判断装置的气密性。（4）通过调节注射器的推手可随时控制氢气制取反应的进行与停止。（5）烧杯中的肥皂水，一有气体生成即可连续吹出气泡，通过点燃肥皂泡来进行氢气与空气混合的爆炸实验更安全、方便。（6）止水夹的巧妙应用，避免了无水硫酸铜颜色的变化是由烧杯内的水引起的。
[1]该文刊于《中学教学参考》2013年第29期第l00页。[1]氢气的制取与性质实验的改进2010级本科生：叶佳玲 谢慧慧指导教师：衷明华【摘 要】作者主要采用具支试管及U形管对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的装置可制得干燥的氢气并方便后续的性质实验。【关键词】具支试管；U形管；氢气；微型实验改进
氢气的制取和性质实验是人教版初中化学教科书中一个极为重要的实验，它不仅仅影响学生对氢气性质的掌握，也是液体与固体反应的代表。然而在课堂教学中，无论是老师的演示实验还是学生动手操作实验都存在以下问题。（1）实验速率难以控制。
教材的实验装置难以控制反应速率，不能做到随时控制反应的进行与停止。并且，在检验氢气的纯度时，肥皂水难以吹出气泡，反应现象不明显，课堂教学效果不好。（2）实验步骤烦琐。
教材中氢气的制取、验纯及性质实验是分开的，步骤比较多，药品用量也多，容易造成浪费，不符合绿色化学的思想。（3）部分实验现象不明显。
在氢气的性质实验中点燃氢气的火焰是淡蓝色的，难以观察。
针对以上问题，本小组成员利用微型实验对实验进行了改进。微型化学实验是一种使用微型仪器，以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一甚至几千分之一，但其效果非常准确、明显，且具有安全、方便和防止环境污染等优点。具体实验改进方案如下。一 实验的改进
1．实验用品
微型仪器1套、注射器、木块、有孔塑料板、烧杯、酒精灯；稀硫酸、细铜丝、锌粒、无水氯化钙、无水硫酸铜、氧化铜、肥皂水。
2．实验装置图（略去铁架台和铁夹）氢气制取与性质实验装置
3．实验步骤（1）检查气密性。（2）添加药品。
往1号具支试管中加入锌粒和铜丝（目的在于使铜与锌粒构成原电池，加快反应速率），用注射器吸入一定量的稀硫酸；在2号具支U形管中先放入少许的无水硫酸铜粉末，然后放入有孔塑料板，再在塑料板上面铺满无水氯化钙固体；在3号具支试管底部放入适量的氧化铜，在凹槽地方放少许无水硫酸铜粉末；在4号玻璃管口涂上一层肥皂水。（3）按照上图连接好装置图。往1号具支试管中注射稀硫酸，直到稀硫酸没过锌粒。（4）检验气体的纯度和气体的性质。
①待反应一段时间后，用点燃的火柴靠近4号玻璃管口，观察现象；
②在4号玻璃管口处点燃气体，并用一个冷而干燥的烧杯罩在上方，观察现象；
③点燃酒精灯，加热3号具支试管底部的氧化铜，观察现象。（5）实验结束。
先熄灭酒精灯，继续通入气体直至试管冷却。
4．实验现象氢气制取与性质实验实验步骤实验现象结 论往1号具支试管中注有大量气泡产生，锌粒锌粒与稀硫酸反应射稀硫酸，直到稀硫在溶液中上下翻滚；一有气体产生酸没过锌粒段时间后，4号管口有气泡吹出待反应一段时间后，听到轻微的“噗”声反应产生了纯净的2H用点燃的火柴靠折4号玻璃管口2在4号玻璃管口处点气体燃烧，在烧杯壁内H具有可燃性，且燃气体，并用一个冷有水珠附着有水生成而干燥的烧杯罩在上方2点燃酒精灯，加热3加热一段时间后，黑色H具有还原性，能号具支试管底部的氧的氧化铜变成红色，且将氧化铜还原成化铜凹槽中的无水硫酸铜变铜，且反应后的产蓝色物中有水二 改进后的优点（1）使用微型实验，节约药品，符合绿色环保理念。（2）将氢气的制备与性质实验一体化，简化了实验步骤，节约药品和时间，教学效果明显。（3）利用注射器注入稀硫酸，既可以做到随时控制反应的进行和停止，又可以避免用微型启普发生器时锌粒因反应后变小而掉入酸中的问题。（4）反应装置中，利用铜丝与锌粒构成原电池，加快反应速率。2（5）在具支U形管中加入无水硫酸铜可以验证产生的H通过无水氯化钙后是否除尽水，从而确保在玻璃管口处的烧杯内壁产生的水珠2是由H燃烧产生的。2（6）通过酒精灯的加热与否可以随时控制H还原实验的进行与2停止，同时，可以利用玻璃管凹槽处的无水硫酸铜变蓝来验证H还原氧化铜产生水。
[1]该文刊于《中学教学参考》2014年第2期第105页。[1]氢气的制取与性质实验一体化2010级本科生：冯幸兰 王新峰指导教师：衷明华【摘 要】作者主要采用U形管、内套管及通气管对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的装置可制得干燥的氢气并方便后续的性质实验。【关键词】U形管；内套管；通气管；氢气；微型实验改进
中学化学实验教学“氢气制取与性质实验”的实验装置存在以下不足：装置安装烦琐、耗时长；实验制取过程难以控制，无法实现随时进行及停止；药品用量多，不便回收，造成浪费，污染环境；爆鸣点火实验危险性高，容易造成安全问题，引发教学事故。针对以上问题，笔者经过认真思考，利用微型仪器对实验进行了改进，具体改进方案如下所示。一 实验准备（1）仪器：微型仪器1套（另加内套管1个）、橡胶塞若干、软导管若干条、酒精灯1盏。（2）药品：锌粒、稀硫酸、无水氯化钙、无水硫酸铜、粗铜丝、氧化铜、肥皂水。二 实验步骤氢气制备与性质实验装置
1．安装实验装置，并检查其气密性
安装时，在用粗铜丝做成的燃烧匙的提杆上涂凡士林，便于密闭和上下拉动。
2．添加药品及制取过程（1）在具支U形管左边放入一个装有锌粒并用粗铜丝绑住的内套管（目的在于通过提拉粗铜丝来控制反应的进行及停止，同时粗铜丝与反应物锌粒、稀硫酸构成原电池，可以加快反应速率）。（2）在具支U形管右边放入一个倒置的内套管，并在内套管锥部放入无水氯化钙（倒置的目的在于避免无水氯化钙与稀硫酸接触）。（3）在具支U形管的支管中的小圆球1里放入无水硫酸铜（目的在于检验水是否已除去）。（4）在具支U形管右边的直角形通气管中的圆球2处加入无水硫酸铜（目的在于检查氢气还原氧化铜有水生成）；直角形通气管要略微倾斜向下，以免生成的水倒流，并在直角形通气管中加入随意弯曲的氧化铜（丝状）。（5）用软导管将直角形通气管连接起来，并将其放入盛有肥皂水的烧杯中。（6）最后在具支U形管左边加入稀硫酸直至没过锌粒。
3．检查气体的纯度和可燃性
反应有气体产生时，烧杯中不断有气泡冒出，通过点燃吹出的气泡，可以检查气体的纯度。如果氢气不纯，就能听到尖锐的爆鸣声；如果氢气纯净，可以观察到蓝色火焰，过一会儿，才能听到爆鸣声。
4．验证氢气具有还原性
当检查到装置中的空气已被排尽后，用酒精灯加热直角形通气管中放有氧化铜的地方，氧化铜由黑色变成红色，圆球1中的无水硫酸铜无明显变化，而圆球2中的无水硫酸铜由白色变为蓝色。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]