爆炸与冲击

氢气爆炸实验的改进与创新 

来源:爆炸与冲击 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2020-12-09

实验是化学的灵魂,是激发学生学习兴趣的主要源泉,更是培养和发展学生思维能力和创新能力的重要方法和手段。但是历年来,学校片面追求安全和升学率,很多教师忽略了化学实验教学,使它的教学功能未能得到有效发挥。化学是一门以实验为基础的自然科学,研究化学的根本方法是观察法和实验法。燃烧与灭火是初中化学教学中的重点之一,涉及生活和自然现象的内容很多,而气体爆炸更是生活中重要的安全知识,往往要求学生在观察实验现象的基础上经过思考得出结论。因此,做好演示实验尤为关键。很多教师因为安全问题,在课堂上都不会给学生演示氢气燃烧和爆炸实验,更别谈让学生分组操作了。为此,许多化学教师对该实验进行了安全化、微型化的设计和改进,取得了一些积极的教学效果,但是有很多地方还是可以继续完善,为更方便教师和学生实验,笔者经过反复实验、对比、研究,对该实验进行了改进,实现了安全性好、操作简单、成功率高、趣味性强的良好效果。

一、教材实验存在的不足

图1是义务教育课程标准实验教科书(仁爱版)初中化学九年级上册第84页《燃烧和灭火》这一节的氢气爆炸实验装置设计图(如图1所示)。

图1 氢气爆炸实验装置设计图

教材中设计的实验步骤如下:取一只纸杯,在底部开一小孔,倒置在实验桌上,用纸团堵住小孔,先收集满氢气,然后把氢气发生装置移开,拿掉堵小孔的纸团,用燃着的长木条在小孔处点燃氢气,观察现象。

通过多年教学实践,发现此实验主要存在以下不足。

(1)用排空气法收集氢气,不能准确收集氢气的含量,难以保证实验的成功率,就算收集满氢气了,燃烧也要进行一段时间后才发生爆炸。

(2)氢气的多少决定爆炸威力的大小,难以把握课堂实验的安全性。

(3)用纸团堵孔堵不紧,易漏气,不易操作,也难以收集氢气。

二、创新实验装置设计以及实验过程

1.实验材料

(1)仪器:液固装置、导管、水槽、矿泉水瓶、电子点火枪、药匙。

(2)药品:锌粒、稀硫酸。

2.实验步骤

(1)连接氢气制取装置。

(2)用一个废旧矿泉水瓶为集气瓶,用排水法收集大半瓶氢气。

(3)把矿泉水瓶从水中往上提,使矿泉水瓶中剩余的水全部流出,使空气进入瓶内形成混合气体。

(4)将液化气点火枪伸一半进矿泉水瓶,用试管夹夹住点火枪,控制点火枪伸入的长度(点火枪伸入长度的多少决定爆炸威力的大小)并使其起到固定作用,瓶口须略向下倾斜(如图2所示)。

图2

(5)选择安全的爆炸方向,按住打火枪的打火按钮,就可以观察到氢气的爆炸现象(如图3所示)。

图3

三、实验改进优点

采用该实验装置进行的氢气爆炸实验,方便控制氢气收集的量,从而能控制爆炸的威力,用电子打火枪点火,改变了明火点燃爆炸,爆炸方向也可以控制,同时用试管夹夹住点火枪管的位置上下来控制爆炸威力大小,大大提高了实验的安全性;实验操作简单,爆炸效果明显,实验成功率可达100%,从而提高了学生实验的参与率,激发学生学习兴趣,避免了教材实验中不敢点火或“燃而不炸”的尴尬;实验装置用塑料瓶和电子打火枪,以废旧打火机里的电打火为原料,方便易找,达到废旧材料再利用的目的,能有效激发学生的创新意识,使实验教学内容更加新颖;改变了只有明火才能发生爆炸的传统经验,提升了学生生活中的安全防范意识。

[1] 张美霞.浅析实验在初中化学教学中的重要性[J].新课程 ∶下 ,2016(6)∶28.

[2] 张磊.实验在初中化学教学中的重要性[J].成功∶教育 ,2013(16)∶91.

[3] 北京市仁爱教育研究所.义务教育教科书化学九年级下册[M].北京∶科学普及出版社,2012.

实验是化学的灵魂,是激发学生学习兴趣的主要源泉,更是培养和发展学生思维能力和创新能力的重要方法和手段。但是历年来,学校片面追求安全和升学率,很多教师忽略了化学实验教学,使它的教学功能未能得到有效发挥。化学是一门以实验为基础的自然科学,研究化学的根本方法是观察法和实验法。燃烧与灭火是初中化学教学中的重点之一,涉及生活和自然现象的内容很多,而气体爆炸更是生活中重要的安全知识,往往要求学生在观察实验现象的基础上经过思考得出结论。因此,做好演示实验尤为关键。很多教师因为安全问题,在课堂上都不会给学生演示氢气燃烧和爆炸实验,更别谈让学生分组操作了。为此,许多化学教师对该实验进行了安全化、微型化的设计和改进,取得了一些积极的教学效果,但是有很多地方还是可以继续完善,为更方便教师和学生实验,笔者经过反复实验、对比、研究,对该实验进行了改进,实现了安全性好、操作简单、成功率高、趣味性强的良好效果。一、教材实验存在的不足图1是义务教育课程标准实验教科书(仁爱版)初中化学九年级上册第84页《燃烧和灭火》这一节的氢气爆炸实验装置设计图(如图1所示)。图1 氢气爆炸实验装置设计图教材中设计的实验步骤如下:取一只纸杯,在底部开一小孔,倒置在实验桌上,用纸团堵住小孔,先收集满氢气,然后把氢气发生装置移开,拿掉堵小孔的纸团,用燃着的长木条在小孔处点燃氢气,观察现象。通过多年教学实践,发现此实验主要存在以下不足。(1)用排空气法收集氢气,不能准确收集氢气的含量,难以保证实验的成功率,就算收集满氢气了,燃烧也要进行一段时间后才发生爆炸。(2)氢气的多少决定爆炸威力的大小,难以把握课堂实验的安全性。(3)用纸团堵孔堵不紧,易漏气,不易操作,也难以收集氢气。二、创新实验装置设计以及实验过程1.实验材料(1)仪器:液固装置、导管、水槽、矿泉水瓶、电子点火枪、药匙。(2)药品:锌粒、稀硫酸。2.实验步骤(1)连接氢气制取装置。(2)用一个废旧矿泉水瓶为集气瓶,用排水法收集大半瓶氢气。(3)把矿泉水瓶从水中往上提,使矿泉水瓶中剩余的水全部流出,使空气进入瓶内形成混合气体。(4)将液化气点火枪伸一半进矿泉水瓶,用试管夹夹住点火枪,控制点火枪伸入的长度(点火枪伸入长度的多少决定爆炸威力的大小)并使其起到固定作用,瓶口须略向下倾斜(如图2所示)。图2(5)选择安全的爆炸方向,按住打火枪的打火按钮,就可以观察到氢气的爆炸现象(如图3所示)。图3三、实验改进优点采用该实验装置进行的氢气爆炸实验,方便控制氢气收集的量,从而能控制爆炸的威力,用电子打火枪点火,改变了明火点燃爆炸,爆炸方向也可以控制,同时用试管夹夹住点火枪管的位置上下来控制爆炸威力大小,大大提高了实验的安全性;实验操作简单,爆炸效果明显,实验成功率可达100%,从而提高了学生实验的参与率,激发学生学习兴趣,避免了教材实验中不敢点火或“燃而不炸”的尴尬;实验装置用塑料瓶和电子打火枪,以废旧打火机里的电打火为原料,方便易找,达到废旧材料再利用的目的,能有效激发学生的创新意识,使实验教学内容更加新颖;改变了只有明火才能发生爆炸的传统经验,提升了学生生活中的安全防范意识。参考文献[1] 张美霞.浅析实验在初中化学教学中的重要性[J].新课程 ∶下 ,2016(6)∶28.[2] 张磊.实验在初中化学教学中的重要性[J].成功∶教育 ,2013(16)∶91.[3] 北京市仁爱教育研究所.义务教育教科书化学九年级下册[M].北京∶科学普及出版社,2012.

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