氢气的制备与性质检验创新性微型化学实验改进教学设计

周燕萍　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，该设置能很好的解决常规实验的过程难以控制等不足，具有安全性高、节约时间和药品，适合于课堂教学，给学生直观、准确、科学的认识，加深学生的理解。

【关键词】 微型化学实验；氢气制备；装置改进

【中图分类号】G642.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）22-0-01

一、教学设计的指导思想

氢气的制备与性质实验的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，氢气的制备与性质是分别进行的，实验过程繁琐，也比较浪费时间，不切合当前中学课堂的实际情况。因此，改进的微型实验装置具有简单便携、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。本实验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，提供实验器具有限制的引导学生实验设计，目的是在课堂的有效的时间内对学生进行思维训练。

二、教材分析

本节内容节选自九年级上册第七单元燃料及其利用，能源的利用和开发。本节是学习制取气体方法、步骤的延续和深化，从研究方法看，通过探究方式，总结出不同于制取氧气的反应原理、装置、收集方法，同时为学习二氧化碳的实验室制法奠定了基础，它是初中化学制取气体的重点之一，起到承上启下的作用。介绍洁净的燃料氢气，从能源清洁高效的角度出发，介绍氢气的热值高、产物洁净的特点，结合微型化实验仪器装置进行实验，其药品用量较少，但是效果更明显、安全和方便，适合一般的中学化学教学实验演示，并且一体化实验节约时间，更切合中学课堂的实际情况。

三、教学目标

1、知识与技能：

学习如何检验氢气的纯度，知道点燃氢气之前验纯的重要性

认识氢气的物理性质，了解氢气的燃烧过程及产物

2、过程与方法：

利用自主学习和实验探究的方法，培养实验操作动手能力

对氢气的性质进行探究，学生意识到安全操作的重要性

3、情感态度与价值观：

认识氢气是理想的高能洁净燃料的原因，学生培养节能环保意识

通过微型的实验装置的使用，增强环保意识通过小组实验探究，增强小组团队精神和合作能力

四、教学重难点

【教学重点】

制取氢气的方法、收集方法和检查气密性的方法

【教学难点】

微型化学实验仪器的安装与实验操作、氢气的性质实验

五、学情分析

《氢气的制备与性质检验》是九年级上册第七单元燃料及其利用，能源的利用和开发。在本节课之前，学生已经学习了水的电解，初步了解了氢气的物理性质，对本节课的知识更容易理解。并且根据学生对实验比较感兴趣的特点，这节课设计了有趣的实验，通过实验观察得出相应的性质，学生会印象深刻，容易记忆相应的知识点，在愉悦的氛围中进行学习。因此，本节课通过氢气的制备与性质检验的实验设计，让学生在开放与和谐的氛围中开拓思维，体验实践与创新的乐趣，也通过对演示实验的观察提高对化学学科的兴趣。

六、教学过程设计

师【导入新课】：早在16世纪，瑞士医药学家帕拉塞斯就发现铁屑放在硫酸中有气体生成并可以燃烧，叫做“可燃性空气”。这种可燃性气体就是我们本节课要制备的氢气。

师【讲解】：我们已经知道氢气的物理、化学性质，并且上节课老师粗略跟大家讲的实验室制法，那我们今天还是用微型实验装置来制备，同学们要怎么设计呢？

生：小组思考讨论，根据氢气的性质大胆提出猜想。

教师根据学生猜想，指导改善设计探究性实验，并且展示实验台上的实验装置。

师【讲解】：我们今天的实验仪器和药品有，有操作台，U型管、套上乳胶管的尖嘴管一支，橡胶塞两个，针筒两个，锌粒，稀硫酸、蒸馏水等

师：现在同学们可以根据刚才的猜想，自行组装仪器。

教师巡查指导，学生在老师的指导下进行实验操作，学生观察记录实验现象。

实验过后，学生讲述自己的实验设计过程。

生：展示实验装置，刚开始先用止水夹夹住橡皮管，之后往上抽动左侧的针筒的按手，右侧的针筒的按手自动往下压，则说明该装置气密性良好。

上一步气密性检查完成的同时打开止水夹，此时反应已开始，在玻璃尖嘴导管口抹上肥皂水，4～6秒后有气泡产生，点燃火柴靠近气泡，待听到噗的一声，则说明氢气已纯。

师：很好，该实验装置气密性的检查方便且可靠。手轻轻一按，根据右侧的针筒的按手自动往下压即可判断装置的气密性，那如何检验氢气的性质呢？

生：将玻璃尖嘴导管口点燃，套上小试管，可观察到火焰并且在壁上有小水珠，说明氢气可燃，并且生成了水，可验证氢气的可燃性。

验证氢气的还原性可用酒精灯加热玻璃管末尾装有氧化铜的位置，氧化铜丝由黑色变成红色，且有小水珠，说明氢气具有还原性，将黑色的氧化铜还原为红色的铜并且生成了水。

师：肯定学生的实验设计的正确性，指出不足，指导学生如何去消除氧化铜还原后的小水珠，即可以将玻璃管末端斜向下倾斜，将生成的水珠排出。

生：学生领悟，做笔记。

最后师生共同小结这节课所学知识，学生巩固知识基础上又加深理解知识。

七、板书设计

氢气的制备与性质

一、氢气的物理性质：无色，无味、难溶于水，密度比空气小。

二、氢气的化学性质：可燃性、还原性

三、1、反应原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

2、收集方法：①排水法收集因为氢气难溶于水

②向下排空气法收集因为氢气的密度比空气的小

八、实验方案设计优点

1、反应装置简单、安全，且可操作性较强，实验现象明显，适用于一般的中学教学课堂演示实验以及学生分组实验。

2、实验装置气密性的检查方便且可靠。手轻轻一按，根据右侧的针筒的按手自动往下压即可判断装置的气密性。

3、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的快慢。

4、学生自行思考设计探究性实验，激发学生学习的积极性和主动性。