初中化学氢气爆炸实验教学优化探究

贺小丽

摘要：化学作为一门以实验为基础的学科，实验教学有助于激发学生的学习兴趣，培养学生的思维能力和创新能力，因此，研究实验教学具有重要意义。而燃烧与灭火是初中化学的重点知识，包括很多生活现象和自然现象，其中气体爆炸也是必要的安全知识。本文通过对初中化学氢气爆炸实验的研究和探讨，进行一定的改良和优化，来促进教学效果的提升。

关键词：初中化学;氢气爆炸;实验教学

引言：在中学教育中，大多数学校为了追求学生的绝对安全和一定的升学率，导致很多教师在化学实验教学环节上不引起重视，未能充分发挥实验教学的效果。实验教学不仅是要求学生从观察实验现象中通过思考来得到相应的结论，掌握知识要点，同时也是培养学生的科学素养和综合实践能力的重要途径，因此，做好实验教学非常关键。在关于氢气爆炸实验上，如果设计出较为安全和简便的实验过程，可以有效解决实验教学存在的问题。

1 氢气爆炸实验教学优化的重要性

研究氢气的燃烧实验是认识水的组成的开始，氢气爆炸实验是将氢气验纯后再空气中点燃，然后用一只干而冷的烧杯罩再火焰上方，会有水珠生成，由于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。书本教材中的实验过程对于氢气的气体性质介绍不够全面，只是简单提到氢气具有可燃性，也没有依据说明点燃氢气前要验纯的原因，为了提升氢气爆炸实验的安全性，以简单、有趣的实验来展示氢气的爆炸现象，从实验选材和方法等方面进行教学优化具有重要作用。

2 对常见氢气爆炸实验的分析

2.1 原版纸筒实验

这是大多数教材的示范实验，它所展示的实验现象比较明显，可以清楚地解释氢气爆炸产生的原因。如果用铝制易拉罐来进行实验，那么爆炸的声音也会更大，更凸显实验效果。而纸筒实验主要存在两点不足：首先，实验的成功率比较低，如果收集的氢气不足或过多，都不会发生爆炸，并且难以把握点燃的最佳时机。其次，在实验中，纸筒因爆炸而弹飞，并发出巨大的响声，部分教师因为比较胆怯而不愿意做这个实验，也比较容易伤害到就近的学生。

2.2 纸筒实验的一次改进

而后，根据相关资料以及采纳其他教师的经验，了解到有的老师将纸筒实验中的纸筒用比较小的纸杯代替，或是改用包装中药药丸的小药盒进行实验，解决了声音和震慑力大的问题，在一定程度上有助于部分教师克服不敢进行纸筒实验的弱点，但其教学效果大大折扣，比较难展现较好的实验效果。

2.3 纸筒实验的二次改进

在二次改进中，部分老师采用塑料瓶作为实验器材，将塑料瓶固定在一个铁架台上，在固定前先去掉塑料瓶的底，然后通入氢气，在瓶口位置点燃氢气，将会观察到塑料瓶的底部有火焰伴随响声喷射而出，利用铁架台固定了塑料瓶，使其不会弹飞，操作比较简便，安全性比较高，但仍然存在实验成功率低和效果差的问题。

3 氢气爆炸实验教学的改进

在以上三个实验分析中，可以看出，要提高实验的成功率，关键在于是否能够收集到氢气与空气混合的气体，避免氢气太多或太少的现象而导致实验成功率不高。并且纸筒实验采用纸筒来收集氢气，教师无法把握好氢气的量，为此，本文将设计以下两种实验方式来提高实验的成功率，保证安全性和实验性。

3.1 实验一

该实验仍采用去掉底部的塑料瓶和铁架台，首先用铁架台固定好塑料瓶，但塑料瓶的底部需要侵入水槽里的水中，这样保留了塑料瓶内一定的空气，再点燃瓶内收集好的氢气就会爆炸，实验成功率较高。除此之外，爆炸的气波把水喷溅出来，声音响亮，实验效果非常明显，安全系数也比较高。

3.2 实验二

在多次实践后发现，实验一的爆炸威力过大，甚至出现过夹持塑料瓶的双顶丝被掰断的现象，为了改善这一问题，基于实验一进行了一些改动，把塑料瓶的侧壁打一圈平行的小孔，使小孔与水槽保持同等的高度，再将塑料瓶置于水中，盛有少量的水，让瓶子不需要夹持就可以放置在水中，并且要求水的液面刚好可以封住塑料瓶的小孔，往其中的一个孔通入一定的氢气，再点燃，这样因燃烧放出的热量就会导致小孔喷射出水花。这样的实验操作有效控制了爆炸的威力。

3.3 实验过程的注意事项

第一，提醒学生带好护目镜，尽管经过优化后的实验安全性比较高，但也需要防患于未然，一方面防止意外事故的发生，另一方面增强学生的安全意识。第二，在塑料瓶上打孔，可以用回形针这种比较尖锐的金属，经过酒精灯加热后，开孔比较方便、輕松，打孔前先用笔画好，使小孔与水面保持一致。第三，为了保证塑料瓶侧壁的小孔能够浸入到水槽的液面以下，如果塑料瓶太轻，则可以围绕一圈铁丝加重质量，便于开始实验。

总而言之，实现教学创新需要不断实践和总结，在实践中进行优化。作为教育工作者，应当积极转变教学观念，从细节之处变革教学行为，在化学学科中，注重对实验装置和实验教学的改进和优化，促使化学教学能够与时俱进，不断进步与改革，为教育事业发展提供持久动力。

参考文献：

[1] 肖亿军，徐佩.氢气爆炸实验装置的改进及教学优化[J].中学化学教学参考，2016（16）.

[2] 王有朋.改进化学实验教学 注重学生探究时效——《氢气的燃烧和爆炸》实验改进[J].教育革新，2019（12）.

（作者单位：陕西省西安铁一中分校）