氢气爆炸实验的对比和改进研究

魏振华

摘要：氢气的爆炸实验是初中化学一个重要的实验内容，这个实验对于学生体验爆炸现象，理解爆炸产生的原因有很好的帮助作用。几种版本的教材中都把纸筒实验作为推荐的示范实验。作者在教学实践中多次重复氢气的爆炸实验，对氢气爆炸实验有切身的体会。在借其他老师对氢气爆炸实验的改进的基础上，也提出了几种改进实验。分别是“深水炸弹”实验、“水花”实验、“气球爆炸”实验。这些实验的改进各有千秋，对活跃课堂气氛，开拓学生思维有积极的促进作用。

关键词：氢气；爆炸；改进；塑料瓶

文章编号：1008-0546（2017）08-0093-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.034

氢气的爆炸实验是初中化学重要的实验内容，因为在空气中混入氢气的体积占总体积的4%-74.2%，经点燃都会爆炸。这个实验现象明显，在课本上开展这个实验深受同学们的欢迎。我从多个方面对氢气的爆炸实验进行改进，引导学生深入思考，既开拓了学生的思维，又活跃了课堂气氛。

一、常见氢气爆炸实验的分析

1. 纸筒实验（图1）是大多数课本的示范实验，这个实验现象明显，可以很好地解释爆炸产生的原因。我在实验中也曾尝试用铝制易拉罐来实验，爆炸的声音更大，效果更明显。但纸筒实验也存在两个问题，一是实验的成功率不够高，收集氢气过少或者过多都不会爆炸，点燃的时机不好掌握。二是实验中，纸筒高高弹起并伴随巨大的响声。有一些老师，特别是女老师，怯于做这个实验。

2.改进实验一，有的老师将这个实验中的纸桶改用很小的纸杯，甚至是包装中药药丸的小药盒来做实验，声音小，小药盒弹起的高度也低，虽然在一定的程度上克服了老师不敢做纸筒实验的缺点，但是实验的效果也不理想。

3.改进实验二（图2），有的老师用塑料瓶做实验，这个实验把塑料瓶固定在铁架台上，塑料瓶的底去掉。通入氢气，在塑料瓶口点燃氢气，会观察到塑料瓶底部喷射出火焰，并伴随有响声。而塑料瓶本身不会弹起，安全性高，做起来也很容易操作。可是也克服不了纸筒实验成功率低的缺点，同时，实验效果也大打折扣。

二、我的改进

提高实验的成功率的关键是如何收集到氢气和空气的混合气体，氢气太多或太少，实验的成功率都很低。用纸筒收集氢气，到底收集到了多少氢气，老师只能凭主观去判断。 为了解决这个问题，我设计了如下三个实验。

1.“深水炸弹”实验（图3）。这个实验是将去掉底部的塑料瓶固定在铁架台上，塑料瓶的底部浸入水槽中的水中，由于塑料瓶事前封存了一定量的空气，再收集氢气，空气也不会排出去。点燃就会爆炸，成功率很高。同时，爆炸的气浪会把水从水槽中喷溅出来，水花四溅，声音响亮，效果非常明显，又很安全。

2.“水花實验”（图4）。“深水炸弹”实验爆炸威力大，我在实验中曾发生过夹持塑料瓶的双顶丝被掰断的现象。因此在“深水炸弹实验”的基础上，我又做了改进，在塑料瓶的侧壁上取一圈平行的小孔，小孔的高度和水槽的高度一致。将塑料瓶放置在水槽中，由于塑料瓶底部盛有少量的水，这样塑料瓶不需要加持就可以放置在水槽中，水的液面刚好可以封住小孔，从其中的一个小孔通入一段时间的氢气，点燃氢气，剧烈燃烧放出的热量，就会让水从小孔中喷射而出，因为小孔的高度和水槽的高度在同一个平面，水花就会向四周喷射，同学们普遍能感受到爆炸喷射的水花带来的清凉。这样做爆炸的威力得到了控制，又不需要夹持装置，实验现象也明显，操作也很方便。

3.“气球炸弹”实验（图5）。在这个实验中，将氢气充入气球中，点燃气球，自己就会发生爆炸。如何将氢气吹入气球呢？我的做法是在塑料瓶中加入稀盐酸，将三到五粒锌粒装入气球，将气球套在塑料瓶上。实验开始，把气球中的锌粒倒入塑料瓶中的盐酸中。随着氢气的产生，瓶内压强增大，气球自己就可以鼓起来。当气球膨胀到拳头大小时，取下气球，一手高举气球，一手用打火机点燃，就会听到巨大的响声，观察到氢气燃烧的火光，同时同学们还可以近距离地感受到氢气爆炸产生的热浪。这个实验改进后，效果明显，安全性也高，便于同学们开展小组实验。

三、几点注意事项

1.做氢气爆炸实验时，要提醒学生带护目镜，虽然这几个实验改进以后都很安全，但是，提醒学生带上护目镜，可以防止意外事故的发生，培养学生的安全意识。

2.在塑料瓶上开孔，可以使用尖锐的金属，比如回形针，在酒精灯加热以后，就可以在塑料瓶上轻松地取孔。同时最好在塑料瓶上画一圈横线开孔，这样开孔，高度一致，便于开展实验。

3.气球应该选用普通的就可以。有些特殊材料做成的气球，弹性好，所用材料特殊。点燃时不容易破，还容易出现融化现象，比较危险，不好控制。

4.做“水花实验”时，为了保证塑料瓶侧壁的小孔浸入在液面以下，可以在塑料瓶口绕一圈铁丝来增加塑料瓶的质量。

参考文献

[1] 娄延果.课程标准案列式导读与学习内容要点[M].长春：东北师范大学出版社，2012

[2] 邹燕.氢气的燃烧和爆炸实验的改进[J].中学教学参考， 2013（29）

[3] 邵华.氢气爆炸的实验改进[J].化学教与学，2013（6）

[4] 劳慕贞.氢气爆炸实验的改进[J].中学化学教学参考， 2012（4）

[5] 丁照明，程云.氢气爆炸实验的改进[J].人教网刊，2013，4-17