锌与稀硫酸反应制氢气实验装置改进方案

第一篇：锌与稀硫酸反应制氢气实验装置改进方案

锌与稀硫酸反应制氢气实验装置改进方案

.1.问题的提出

锌与稀硫酸反应制氢气的实验是中学化学中的重要反应，课本中反应装置如图1所示。运用该装置制取气体需检验装置气密性，且耗费药品较多，收集气体需另外的装置，操作较复杂。为操作简单，节省药品，并能在不验纯的情况下就能保证氢气已纯，笔者对该实验做了简单化的改进。

图1 固液不加热制气

2.实验过程

2.1 实验器材及药品

（1）器材：注射器一支、橡胶塞一个、酒精灯。（2）药品：金属锌、稀硫酸。2.2 实验装置

图2 实验装置图

2.3 实验步骤

（1）拔出注射器活塞，将少量锌粒放进注射器中，塞好活塞；（2）用注射器抽取少量稀硫酸；

（3）迅速将注射器针头插入橡胶塞，竖直放置在实验台上，观察现象。（4）反应完全后，点燃酒精灯，将橡胶塞拔下，注射器针头对准酒精灯火焰点燃，推进活塞赶出气体。

图 3 反应前后对比

3.改进后的优点

(1)装置简单，易于操作，实验生活化；(2)现象明显，易于观察；

(3)制得纯净的氢气，可直接点燃验；(4)安全可靠，便于重复操作。

锌与稀硫酸反应制氢气实验报告

实验名称：锌与稀硫酸反应制氢气

实验目的：验证改进后的实验方案，并观察纯净氢气的燃烧 实验原理：Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑

H2+O2 点燃 H2O

实验器材：注射器、橡胶塞、酒精灯、锌粒、稀硫酸。实验步骤：

（1）拔出注射器活塞，将少量锌粒放进注射器中，塞好活塞；（2）用注射器抽取少量稀硫酸；

（3）迅速将注射器针头插入橡胶塞，竖直放置在实验台上，观察现象。（4）反应完全后，点燃酒精灯，将橡胶塞拔下，注射器针头对准酒精灯火焰点燃，推进活塞赶出气体。实验现象：

（1）注射器中有气体产生，气体使注射器活塞向上移动，如图 4所示

图 4

图5

（2）注射器内产生的气体可以燃烧，如图 5所示。实验结论：

（1）锌粒与稀硫酸反应产生氢气；

（2）用注射器做反应容器制得的氢气是纯净的，可以直接点燃。

第二篇：测量锌和稀硫酸反应速率实验的改进

测量锌和稀硫酸反应速率实验的改进

李严

（南京市中华中学 江苏 南京

210019）

摘要 测量锌和稀硫酸反应速率是中学化学重要定量实验。文中对课本上测量锌和稀硫酸反应速率的实验装置进行了温度控制等改进和创新，使装置具有科学性、实用性特点，达到了操作简便、现象明显、节约用品、安全可靠的效果。

关键词 锌 硫酸 冰水混合物 注射器 原实验中的不足

现行人教版化学选修四第二章第一节通过实验2-1测量了化学反应速率，实验装置如图1所示。

具体做法为：按图1所示安装2套装置,在锥形瓶内各盛2g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40mL4mol/L的硫酸。比较二者收集10mL H2所用的时间,以此来测量同质量的锌与不同物质的量浓度的硫酸反应的速率。

该实验现象较为明显，但是实验还存在着下述明显的不足之处：（1）锌和硫酸反应是放热反应，随着反应进行化学反应速率会明显加快，并且收集到的气体温度也在不断变化之中，难以精确计算化学反应速率。（2）本实验比较浓度对反应速率的影响，但是学生无法从视觉上直观感知实验所用硫酸浓度的差异。（3）仪器较多，不便携带，操作较为繁琐。（4）实验实际收集到的是氢气和空气的混合气，可能受到一些偶发因素引起爆炸，不安全。鉴于上述原因, 进行了如下实验改进。2 改进方法

（1）实验用品

注射器（2支，20mL），橡胶塞，量筒，秒表，药匙，烧杯。

锌粒，品红，4mol/L硫酸，冰水混合物。

（2）实验装置

图2 测量锌与硫酸反应速率的改进装置

图2中，2支注射器中分别装有等量锌粒和不同浓度硫酸，注射器放在冰水混合物里。

（3）实验步骤和结果

①在4mol/L硫酸溶液中加入少量品红粉末，使其显红色，量取25mL4mol/L硫酸，稀释至100mL得1mol/L硫酸，显浅红色。

②取两支注射器（不含针头），拔出推杆，向其中各放人4个锌粒(颗粒大小基本相同，约2g)，插入推杆至不能推动为止。

③把硫酸放入冰水混合物中冷却后，用2支注射器同时吸取1 mol/L和4mol/L硫酸（学生协作），挤出针筒内的空气和部分硫酸，使针筒内硫酸体积为10mL，将注射器尖嘴插入橡胶塞（橡胶塞预先打有小孔）后把注射器如图2放在烧杯的冰水混合物里，并开始计时。

④当 H2体积达到10mL时，拔去橡胶塞，挤出注射器内硫酸。比较二者收集10mL H2所用的时间,以此来测量同质量的锌与不同物质的量浓度的硫酸反应的速率。现象是装有红色液体的注射器推杆移动明显快于装有浅红色液体的注射器推杆。实验结果如下表所示。

加入试剂 反应时间反应速率

（min）（mol.L-1.min-1）

1mol/LH2SO4 10 0.0045 4mol/LH2SO4 2.5 0.018 改进后优点

①改进装置利用注射器将氢气发生装置与收集装置合二为一[1] ；利用烧杯将课本上2套测量化学反应速率装置合二为一，仪器和硫酸用量都大为减少，操作简易、便于携带。

②通过品红来指示硫酸浓度大小非常直观，注射器并排放置于同一烧杯中能产生强烈的对比效果。

③反应放在冰水混合物中进行，排除了温度变化对速率反应速率的影响，更加科学合理；收集到的气体温度恒定为0OC，用于计算化学反应速率更加方便准确。

④课本上注射器内收集的是氢气和空气的混合气，而本实验注射器内收集的是纯氢气，安全可靠，在一个班级演示后再到另外一个班级演示时，只需注射器重新吸入硫酸即可，十分便捷。

参考文献

[1] 张平，中学化学教学参考，2013，（Z1）：40

李严，手机***，电话 02552689065 312397363@qq.com

邮箱

第三篇：钠与氯气反应实验改进方案

钠与氯气反应实验改进方案

水富一中 牟利平

一、实验改进原因

在现行人教版必修2中，钠与氯气反应实验是一个重要的演示实验，教材中的实验方法虽然装置简单、操作方便、现象明显，但是存在一个明显的不足——“将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方”，在这个操作中氯气容易外逸，污染环境，影响师生健康。

二、改进实验 1.实验用品

酒精灯 铁架台 具支烧瓶 具支试管 烧杯 小刀 镊子 钥匙 试管夹 漏斗 滤纸 玻璃管 KMnO4、浓HCl、NaOH、金属钠、细沙 2.操作方法（1）检查气密性。（2）添加药品。

a.具支试管里面盛装2g左右的KMnO4，然后将胶塞复位、塞紧，取下注射器吸入10ml浓HCl，然后复位、塞紧在针头上

（此处为生成氯气2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O）； b.具支烧瓶瓶底放上一小块钠（取用可以钠用玻璃管），然后将胶塞复位、塞紧，取下注射器吸入10mlNaOH，然后复位、塞紧在针头上

（吸收未反应完的氯气2NaOH + Cl2 == NaCl+ NaClO + H2O）;c.尾气吸收装置。用一个小烧杯盛装一定量的NaOH,漏斗倒置在液面上。3.实验现象

具支试管、具支烧瓶里面都充满了黄绿色气体，点燃酒精灯，可观察到钠块受热后，首先熔化，然后在氯气中剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成大量的烟。4.废气处理

（1）待具支试管里面反应结束后，用另一支盛装NaOH的注射器，处理具支试管里面残留的氯气；

（2）待烧瓶冷却后，将烧瓶胶塞上注射器里面的NaOH全部注入烧瓶内，吸收烧瓶内剩余的氯气。5.实验优点

（1）取材容易，易于组装，操作方便，现象明显；将制取氯气的装置和钠与氯气反应装置连在一起，无空气污染，最后的废气处理非常有效，有利于培养学生爱护环境的环保意识。

（2）此实验还让学生知道生成氯气的另一个反应；取用钠的时候可以采用玻璃管从钠块中间钻取出一小块，可以清楚的观察金属钠的颜色，完全可以推广到钠的性质实验中去，有助于培养学生的创新能力。

（3）此装置除了做钠与氯气反应，还可以做氯气与铁、铜反应等。（4）容易推广为教师演示实验和学生实验，提高教学效果。6.实验注意事项

（1）必须检查气密性，防止氯气泄露。（2）钠块上不能有煤油，否则会影响实验现象。

（3）最后撤装置时，先撤尾气吸收装置，再撤酒精灯，否则会倒吸。

第四篇：《初中物理实验的创新与改进》课题方案

《初中物理实验教学的改革与创新》课题方案

一、课题提出的背景

有人曾说过“没有实验的一堂物理课是不可想象的。”由此可见，实验在物理教学中的地位和作用是不容置疑的。

十四、五岁的中学生其心理认知水平正处于由形象思维向抽象思维发展的阶段，他们获取信息的过程常常离不开具体事物的支持，通过实验可以加强直观教学，刺激学生的感观使思维活跃起来，帮助学生在感性认识的基础上上升为理论，从而帮助他们形成正确的概念，加深对规律的认识，加强对知识的理解和记忆。

1、适应素质教育的要求

实施素质教育，以提高全民素质为根本宗旨，以培养学生的创新精神和实践能力为重点。优化物理实验教学方法的研究，对培养学生的观察能力和实践能力，实事求是的科学态度，引起学生求知兴趣等都有不可替代的作用。并达到“注重培养学生具有较强的观察能力、思维能力和操作能力”三大能力要求。这三大能力的培养就是对学生进行素质教育的具体体现。

2、教材改革给初中物理实验教学提出了新的要求。

与旧教材比较，在实验教学方面作了较大的改革。教材的实验更注重与社会生活实际相联的内容。注重科学探究，注重知识的渗透，注重科学的理念；三是注重学生动手能力和协作精神的培养。我们在实验教学方式的探究中，要注重教师引导，学生参与，动脑动手，克服以往实验教学中看实验多，做实验少的问题；注重教师想尽一切办法，利用已有条件，因地制宜地作好各种实验。

3、解决初中物理疑难实验的需要。

初中物理教材存在着一定数量的疑难实验，困扰着教师其原因可能一是实验本身的难度较高；二是实验器材不足，实验仪器的灵敏度不够；三是环境气候的影响以及及操作者的实验技能等因素所致，使实验效果不佳或实验不成功。影响了学生的学习兴趣，降低了学生对实验的可信度。因此，我们必须通过实验教学方法的探究来解决这一难题。

4、开展自制初中物理教具满足教材实验的需要。

原来的实验教学设备装备有一部分能适应现行实验教学的需要，有一部分经过改进后才能继续使用。所以，我们只有解决教具制作问题，发动教师和学生，人人做教具，个个做实验，增强学生的动手能力和实践能力。

5、培养学生综合实践能力提高的需要。

为使学生在实验中形成较强的观察、思维、分析、操作实践能力，培养创新精神，适应素质教育的需要，整合知识内容及应用,为此，我们拟定了《初中物理实验教学的改革与创新》课题。

二、课题研究的理论依据

更新实验教学的思路。创新不是凭空的胡编乱造，而是通过对客观事物的观察、分析、总结，在客观事实的基础上得到前人没有得到的结论，或者是用前人的正确结论创建新的领域。如果把创新等同于建造空中楼阁，那是对创新的一个歪曲，容易误入唯心主义的泥潭。物理是以实验为基础的学科，物理的定义、定理、规律、定律都建立在大量的实验和实践活动中。实验教学可以使用实验室所配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用日常生活中的物品，经常用学生身边的物品做实验。这些器材学生熟悉，有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活联系非常紧密。通过这些课本上没有出现的器材，启发学生的创新能力。以此调动学生的创新意识和创新精神。总之，不是为做实验而做实验，做实验是学习、研究事物内在联系，掌握研究问题的方法。

三、课题研究的意义

1、通过本课题的研究，可以充分发挥实验教学的促进作用，增加学生的感性认识，培养学生的动手实验能力，进一步提高学生的学习兴趣。

2、通过本课题的研究，可以整合现有的学校、家庭和社会中可以利用的物理教学资源，尽可能地在教学中发挥出最大效益。

3、通过本课题的研究，可以提高本学科教师的实验教学设计、实验操作、教具制作、实验创新等能力。

四、课题研究的目标

1.通过实验研究,总结出较科学的实验教学方法，师生共同对实验的改进，自制教具，以达到动脑动手之目的。

2.通过实验研究整合知识内容，培养学生研究性学习的良好习惯。

3.通过实验研究,使学生的动脑动手能力得到明显提高.五、课题研究的对象及方法

1、研究对象

全校选2个班分别进行实验教学方法研究，其中，初二年级选1个班作实验班,选1个班作对比班；对实验对象进行有规则的测试，并作好记载。

2、研究方法

以实验对比法为主，实验法和实验总结为辅。

六、课题研究的原则

教师要帮助学生寻找、收集和利用学习资源，提倡使用身边随手可得的物品进行探究活动。利用身边随手可得的材料改进设计实验。组织学生进行探究活动不仅是解决新课程实验设备不足的权宜之计，而且还可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切体验到科学的真实性，体会物理学的发展对人类生活和社会发展的影响，增强学生对物理学习的兴趣。

七、课题研究的内容

1、补充演示实验的数量

教材已列出大量演示实验，但仍有的章、节还没有演示实验或数量还不够。有和没有演示实验，教学的效果有很大区别，根据教学的实际情况，适时加入演示实验很有必要。

2、改进演示实验的效果

现行教材有很多精彩的演示实验，教师教学时，由于种种原因，教材给出的一部分演实验效果要么不明显、可见度不够，需要我们大胆地改进，重新设计。例如：从实验形式上可以将教材上的演示实验改成学生随堂小实验或学生课后小实验等；从实验设计上可以本着实验操作简单化、实验材料生活化、实验制作低成本化等原则来改进。

3、撰写实验教学的典型案例与反思

在教学实践中探索、收集自己或他人的一些典型案例，通过分析，改进和提高实验教学的设计，同时完成改进实验材料的汇编，为其他教师的教学提供和积累素材，实现资源共享。

4、查阅相关的资料

通过查阅相关的资料掌握物理实验改进的最新信息，并及时通过仿制或改制的手段充实学校实验室中现有的实验教学资源。

八、研究过程（研究步骤）

1、准备阶段（2013.12～2014.3）

主要是论证实验的可行性。确定实验班级。

2、实施阶段（2014.3～2014.11）

根据实验目标，每学期定计划。年末小结，按实验进度对实验的有关资料，数据进行检测，获取反馈信息，及时调控。

3、总结阶段（2014.11～2014.12）

主要是测试实验效果，数据分析统计，总结、撰写实验报告和工作报告，课题结题。

九、成果表现形式

1、收集选题资料，开展课题论证，制定研究方案

2、(1)查阅实验教学的相关资料,建立研究档案，进行资料的摘抄、汇总、分析；

(2)进行教具、学具的自制和改制；

3、编写完成实验教学设计、课堂实录、教学案例、反思等文字材料成册

第五篇：关于实验“探究功与速度变化的关系”的一种改进方案

关于实验“探究功与速度变化的关系”的一种改进方案

摘要：《普通高中课程标准实验教科书物理必修2（人教版）》所编排的“探究功与物体速度变化的关系”的探究试验，尽管目的明确，构思巧妙，取材简单，容易激发学生的探究兴趣，但要想准确达到试验目的还是比较比较困难的，笔者通过将学生习题情境加以创造性的设计（核心仪器DIY），制定了可行的改进方案。关键词：改进动机

方案原型

仪器DIY 实践过程

优势

正文

一、方案改进的动机

在人教版的教材中所提供的关于变力做功与速度变化的关系参考案例中采用了橡皮筋，而“对于本实验来说，橡皮筋是影响实验效果的关键因素。……比较适合本实验的橡皮筋为横截面为圆形、单根半径约为0.7mm的细橡皮筋。如果在当地找不到这样的橡皮筋，也可以选择服装制作中由多根细橡皮筋组成的带状或圆柱状的松紧带。带状松紧带要仔细地剪成单股，圆柱状松紧带只要去掉包裹的纱线即可。”[1] 实践证明，该规格的细橡皮筋不容易找到，选择用松紧带的建议则耗时耗力、工作量大，不具备可操作性。

对于常见的物理实验器材-----弹簧却没有涉及，无论从可操作性还是使用的普遍性，弹簧较橡皮筋都具很大的优势！

二、改进方案的原型

（多选题）某研究性学习小组觉得教材中实验测量过程较复杂，改进如下：如图所示，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋条数为1、2、3、…、n时的平抛距离x1、x2、x3、…、xn，则（）

A.如果忽略一切摩擦，x∝n（n为橡皮筋条数）

B.如果忽略一切摩擦，x2∝n（n为橡皮筋条数）

C.该实验中小车受的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差

D.该实验中倾斜木板会产生误差

解析：小车触碰挡板前与小球一起做加速运动，触碰挡板的瞬间车与球具有共同的速度v，触碰后小球以该速度为初速度做平抛运动。

设小球与车一起运动时离地面的高度为h，平抛运动的水平为x，则由平抛运动知识可知：

如果忽略一切摩擦，由动能定理可得：

联立两式有

若令该过程中每条橡皮筋做功为W，n条橡皮筋做功时对应小球的平抛距离为xn，则有：

若考虑摩擦，该实验中的摩擦主要是小车所受的摩擦力，诚然可通过倾斜木板的方法来平衡，但该情况下小球将做斜下抛运动（不是推理时的平抛运动了）

故而本题的答案为BD

三、方案核心仪器DIY

根据方案原型所描述的物理情景，DIY本方案的核心仪器

关键实验条件的保证（部件用途说明）：

1.弹簧所套细管――细管外径稍小于弹簧内径，保证弹簧形变时沿径向形变

2.倍增法的体现（控制件）――使弹簧在固定杆和移动杆间发生压缩形变，提起时弹簧释放能量，恢复原状;因为控制件的同一性保证了每次实验中弹簧的形变量的一致性，从而保证弹簧所做的总功与弹簧数量成正比。如图所示

3.改变弹簧数量――在移动杆和固定杆间根据需要放置弹簧如图所示

4.小球平抛的初速度与物体加速过程末速度的一致――通过螺母来调节固定件的位置，使移动杆被螺杆前段约束时弹簧仍处于低程度的压缩状态

5.方案情景展现如图所示

6.小钢球做平抛运动――将仪器固定在桌面后，在移动杆上放置水准仪来检验仪器是否是水平安装（如图）

四、方案实践过程

（一）实验器材：小钢球、水准仪（2个）、弹簧（5～～6根）、重锤线、毫米刻度尺、细沙盘、固定夹（2个）、核心DIY仪器

（二）实验步骤：

1.将自制仪器用固定夹固定在桌面边缘，并用水准仪检测仪器水平安装与否，保证仪器的移动杆在水平方向运动。

2.用重锤线确定小球离开移动杆瞬间在地面上的投影点，作为小球平抛运动的水平位移的测量起始点，用刻度尺测量出小球平抛时的数值高度h

3.取下水准仪，用控制件约束移动杆，将小球放置在移动杆上后迅速提起控制件释放移动杆初步确定小球的落地点

4.将沙盘移至初步确定的小球落地点，重复步骤3，沙盘上小球的落地点用刻度尺测量小球平抛运动的水平位移x2，此时弹簧的根数为2，弹簧做功为2W，将数据填入记录表中

5.改变弹簧数量重复步骤

3、步骤4，将测得的小球的水平位移x与对应的弹簧数量记录在记录表中

W

0

1W

2W

3W

4W

5W

6W

x（cm）

0.00

（三）数据分析与处理（同教材不再赘述）

（四）误差分析

1.系统误差：①摩擦力的存在

② 弹簧的根数是从2开始，当弹簧为1根的情景无法操作

2.偶然误差：①测量小钢球平抛运动的竖直高度时没有考虑沙及沙盘的厚度

②实验过程中固定不牢造成小钢球做斜抛运动

③实验过程中记录小钢球落地位置的沙盘位置发生改变

五、本方案的优势

通过平抛运动的桥梁作用，使数据的采集更为简便，直接将测量的位移参与到结论的归结中，省去了计算速度的繁琐。

来源于习题，将习题情景运用到实践中拉近了学生“学”与“用”的距离，教师的创造性劳动更能身体力行地感染学生，在榜样的带动下学生会有意识地增加学以致用的动机。

此外，用弹簧来代替橡皮筋-------橡皮筋作功与弹簧做功本质上相同，因而从原理上来说是行得通的，况且弹簧是传统的、经典的教学器材，在各教学器材店的存量、款式、规格等要比橡皮筋更易得到，增强了实验的可操作性。至于该方案的核心仪器的各部件所需要的材料和工艺均不复杂，可在从事铝合金工艺的店铺中的下脚料即可满足，在实现废物再利用的同时，又让学生感受可持续发展的内涵，实现了学科间知识的渗透融合！

参考文献：

[1]杜敏 梁旭等 普通高中课程标准实验教科书 物理2（必修）教师教学用书 人民教育出版社2007：107