氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)創(chuàng)新性微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)

周燕萍　衷明華

【摘 要】 本文利用氫氣反應(yīng)原理，結(jié)合氫氣的性質(zhì)檢驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)了一套對(duì)氫氣反應(yīng)及其性質(zhì)檢驗(yàn)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，該設(shè)置能很好的解決常規(guī)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程難以控制等不足，具有安全性高、節(jié)約時(shí)間和藥品，適合于課堂教學(xué)，給學(xué)生直觀(guān)、準(zhǔn)確、科學(xué)的認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生的理解。

【關(guān)鍵詞】 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)；氫氣制備；裝置改進(jìn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）22-0-01

一、教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

氫氣的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的原實(shí)驗(yàn)難以控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行與結(jié)束，同時(shí)，用排水法收集的氫氣難以干燥，在進(jìn)行氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)時(shí)可能導(dǎo)致試管破裂，氫氣的驗(yàn)純實(shí)驗(yàn)，危險(xiǎn)性也比較高。另外，氫氣的制備與性質(zhì)是分別進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程繁瑣，也比較浪費(fèi)時(shí)間，不切合當(dāng)前中學(xué)課堂的實(shí)際情況。因此，改進(jìn)的微型實(shí)驗(yàn)裝置具有簡(jiǎn)單便攜、試劑用量少、安全性高、成本低、適用于大多數(shù)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)將常規(guī)的氫氣的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為微型實(shí)驗(yàn)，使該實(shí)驗(yàn)更加符合中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，提供實(shí)驗(yàn)器具有限制的引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，目的是在課堂的有效的時(shí)間內(nèi)對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維訓(xùn)練。

二、教材分析

本節(jié)內(nèi)容節(jié)選自九年級(jí)上冊(cè)第七單元燃料及其利用，能源的利用和開(kāi)發(fā)。本節(jié)是學(xué)習(xí)制取氣體方法、步驟的延續(xù)和深化，從研究方法看，通過(guò)探究方式，總結(jié)出不同于制取氧氣的反應(yīng)原理、裝置、收集方法，同時(shí)為學(xué)習(xí)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法奠定了基礎(chǔ)，它是初中化學(xué)制取氣體的重點(diǎn)之一，起到承上啟下的作用。介紹潔凈的燃料氫氣，從能源清潔高效的角度出發(fā)，介紹氫氣的熱值高、產(chǎn)物潔凈的特點(diǎn)，結(jié)合微型化實(shí)驗(yàn)儀器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其藥品用量較少，但是效果更明顯、安全和方便，適合一般的中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示，并且一體化實(shí)驗(yàn)節(jié)約時(shí)間，更切合中學(xué)課堂的實(shí)際情況。

三、教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能：

學(xué)習(xí)如何檢驗(yàn)氫氣的純度，知道點(diǎn)燃?xì)錃庵膀?yàn)純的重要性

認(rèn)識(shí)氫氣的物理性質(zhì)，了解氫氣的燃燒過(guò)程及產(chǎn)物

2、過(guò)程與方法：

利用自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究的方法，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手能力

對(duì)氫氣的性質(zhì)進(jìn)行探究，學(xué)生意識(shí)到安全操作的重要性

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：

認(rèn)識(shí)氫氣是理想的高能潔凈燃料的原因，學(xué)生培養(yǎng)節(jié)能環(huán)保意識(shí)

通過(guò)微型的實(shí)驗(yàn)裝置的使用，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)通過(guò)小組實(shí)驗(yàn)探究，增強(qiáng)小組團(tuán)隊(duì)精神和合作能力

四、教學(xué)重難點(diǎn)

【教學(xué)重點(diǎn)】

制取氫氣的方法、收集方法和檢查氣密性的方法

【教學(xué)難點(diǎn)】

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的安裝與實(shí)驗(yàn)操作、氫氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

五、學(xué)情分析

《氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)》是九年級(jí)上冊(cè)第七單元燃料及其利用，能源的利用和開(kāi)發(fā)。在本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了水的電解，初步了解了氫氣的物理性質(zhì)，對(duì)本節(jié)課的知識(shí)更容易理解。并且根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)比較感興趣的特點(diǎn)，這節(jié)課設(shè)計(jì)了有趣的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察得出相應(yīng)的性質(zhì)，學(xué)生會(huì)印象深刻，容易記憶相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，在愉悅的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，本節(jié)課通過(guò)氫氣的制備與性質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在開(kāi)放與和諧的氛圍中開(kāi)拓思維，體驗(yàn)實(shí)踐與創(chuàng)新的樂(lè)趣，也通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀(guān)察提高對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣。

六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

師【導(dǎo)入新課】：早在16世紀(jì)，瑞士醫(yī)藥學(xué)家帕拉塞斯就發(fā)現(xiàn)鐵屑放在硫酸中有氣體生成并可以燃燒，叫做“可燃性空氣”。這種可燃性氣體就是我們本節(jié)課要制備的氫氣。

師【講解】：我們已經(jīng)知道氫氣的物理、化學(xué)性質(zhì)，并且上節(jié)課老師粗略跟大家講的實(shí)驗(yàn)室制法，那我們今天還是用微型實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)制備，同學(xué)們要怎么設(shè)計(jì)呢？

生：小組思考討論，根據(jù)氫氣的性質(zhì)大膽提出猜想。

教師根據(jù)學(xué)生猜想，指導(dǎo)改善設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，并且展示實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)裝置。

師【講解】：我們今天的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品有，有操作臺(tái)，U型管、套上乳膠管的尖嘴管一支，橡膠塞兩個(gè)，針筒兩個(gè)，鋅粒，稀硫酸、蒸餾水等

師：現(xiàn)在同學(xué)們可以根據(jù)剛才的猜想，自行組裝儀器。

教師巡查指導(dǎo)，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生觀(guān)察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)過(guò)后，學(xué)生講述自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程。

生：展示實(shí)驗(yàn)裝置，剛開(kāi)始先用止水夾夾住橡皮管，之后往上抽動(dòng)左側(cè)的針筒的按手，右側(cè)的針筒的按手自動(dòng)往下壓，則說(shuō)明該裝置氣密性良好。

上一步氣密性檢查完成的同時(shí)打開(kāi)止水夾，此時(shí)反應(yīng)已開(kāi)始，在玻璃尖嘴導(dǎo)管口抹上肥皂水，4～6秒后有氣泡產(chǎn)生，點(diǎn)燃火柴靠近氣泡，待聽(tīng)到噗的一聲，則說(shuō)明氫氣已純。

師：很好，該實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的檢查方便且可靠。手輕輕一按，根據(jù)右側(cè)的針筒的按手自動(dòng)往下壓即可判斷裝置的氣密性，那如何檢驗(yàn)氫氣的性質(zhì)呢？

生：將玻璃尖嘴導(dǎo)管口點(diǎn)燃，套上小試管，可觀(guān)察到火焰并且在壁上有小水珠，說(shuō)明氫氣可燃，并且生成了水，可驗(yàn)證氫氣的可燃性。

驗(yàn)證氫氣的還原性可用酒精燈加熱玻璃管末尾裝有氧化銅的位置，氧化銅絲由黑色變成紅色，且有小水珠，說(shuō)明氫氣具有還原性，將黑色的氧化銅還原為紅色的銅并且生成了水。

師：肯定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，指出不足，指導(dǎo)學(xué)生如何去消除氧化銅還原后的小水珠，即可以將玻璃管末端斜向下傾斜，將生成的水珠排出。

生：學(xué)生領(lǐng)悟，做筆記。

最后師生共同小結(jié)這節(jié)課所學(xué)知識(shí)，學(xué)生鞏固知識(shí)基礎(chǔ)上又加深理解知識(shí)。

七、板書(shū)設(shè)計(jì)

氫氣的制備與性質(zhì)

一、氫氣的物理性質(zhì)：無(wú)色，無(wú)味、難溶于水，密度比空氣小。

二、氫氣的化學(xué)性質(zhì)：可燃性、還原性

三、1、反應(yīng)原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

2、收集方法：①排水法收集因?yàn)闅錃怆y溶于水

②向下排空氣法收集因?yàn)闅錃獾拿芏缺瓤諝獾男?/p>

八、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

1、反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單、安全，且可操作性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，適用于一般的中學(xué)教學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)以及學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

2、實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的檢查方便且可靠。手輕輕一按，根據(jù)右側(cè)的針筒的按手自動(dòng)往下壓即可判斷裝置的氣密性。

3、微型氣體發(fā)生器和注射器結(jié)合使用的實(shí)驗(yàn)裝置易控制，通過(guò)加入稀硫酸的量的多少可控制反應(yīng)的速度的快慢。

4、學(xué)生自行思考設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。