探究氢气性质实验在中学化学教学中的应用 第3页
【老师讲解】：如图2-7所示，取一个底部钻有小孔的塑料筒，用棉团堵住，用排水收集法收集一筒氢气，倒置时筒下垫木条，使筒下边缘一端稍稍抬起，拿掉堵小孔的纸团，然后用燃着的木条在小孔点火。
图2-4
【学生反应】：（边听边看书）
【老师讲述】：此实验装置是否存在一些不足之处呢？
【学生反应】：（摇头不知道）
【老师讲述】：下面我们就一起来探讨这些不足的地方，并设计处最佳的实验方案来。
2.3.2 实验改进的探讨
（1）启发诱导学生，师生共同讨论探究
设置如下表所示的两个问题引导学生交流研讨
启发诱导 讨论研讨
○1 传统实验方案成功率低的关键因素是什么？ ○1 传统实验方案，收集到的氢气的量有可能很少，因而影响实验的成功率。
○2 传统实验方案操作是否简单？
○2 不简单。传统实验方案从收集气体到开始实验的这个准备阶段操作麻烦。
（2）师生共同设计装置，并展示评价
【老师讲述】：带着（1）中的两个问题，我们开始系统地来探究这个实验。
【学生分组讨论】：（学生讨论并设计如图2-5所示实验方案）
图2-5
【老师引导学生】：（探讨以上实验方案）
【学生发言】：学生1组：图A方案，取一端开口，另一端钻有小孔的塑料筒（透明度越高越好）用较薄而绵软的塑料纸团借助小木棍儿堵严小孔，然后在塑料筒内装一部分水，另用塑料纸盖住塑料筒口，倒立于水槽中。用排水收集法在塑料筒内收集氢气，当混合气的体积约为原空气体积的两倍时，就可拿出导管。拿掉小孔的塑料纸团点火，将会发生“嘭”的一声巨响，同时塑料筒被高高炸飞起。该实验的优点：所需要的时间短，成功率极高，现象明显。缺点：可能炸起的水花弄湿实验台或溅水花到学生的身上，同时如果混合气体太多，塑料筒会在水中漂翻，不能稳离，即使立稳混合气体较多的情况下点燃时爆炸太剧烈，危险性大。
学生2组：图B方案，用的是废弃的注射针筒制作的，针筒上面是用橡皮塞套住的，然后用向下排空气法收集一针筒氢气，然后移开导管，取下橡皮塞点燃。开始针筒上端先有淡蓝色火焰，随后有尖锐的爆鸣声。该装置的优点：装置随处可得，装置简单，操作起来简单迅速。缺点：实验危险，爆炸飞起的注射器会损伤学生或损坏室门窗玻璃。
2.3.3分析总结，设计出最佳实验方案
【老师讲述】：下面我们来展示并演示最佳设计方案，我们就用改进后的发生装置制取氢气。
【老师边演示边讲解】：在一支去底的矿泉水瓶的底部蒙上一双层的塑料薄膜，并用线将其扎紧在瓶上，瓶口用一支带有导气管的橡皮管塞紧，将瓶在铁架台上固定。用小纸团堵住瓶塞的导气管，在塑料薄膜上扎一小孔，用向下排空气法收集氢气（如图2-6中的a）后，关闭活塞迅速拔去导管口的纸团，并用带火焰的木条点火（如图2-6中的b）。现象是先看到导管口有火焰安静地燃烧，一会儿发生爆鸣，底部有火焰冲出，塑料筒被炸开并烧焦。因为此过程每个阶段的现象都很明显，老师也能够很好的解释看到火焰且安静地燃烧是因为从导管口出来的气体是纯净的氢气，当一部分氢气燃烧后，空气会从底部小孔进入瓶内，在瓶内形成氢气和空气的混合气体，被点燃而发生爆炸。底部塑料薄膜被烧焦，说明爆鸣是瓶内气体燃烧，也很好的解释了爆炸极限这一概念。
图2-6
【师生引导学生】：（总结该装置的优点）一是安全。原实验过程中抛起纸筒可能造成教室内物品的损坏或落下砸学生。二是现象明显。实验过程中既能看到纯净的氢气安静的燃烧，又能听到爆鸣时的剧烈响，还能够从塑料薄膜被烧焦说明因为氢气燃烧而引起的爆鸣，从而使学生的影响深刻。
备注：在真正的教学中，由于课堂教学时间有限，教师只有利用课余时间组织学生来探究改进此实验，当然也可以将此实验的改进交给学生自己来完成，笔者在这里最主要的是展示最佳的设计方案，所以没有去考虑教学时间的限制。
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