实验3 氢气的制法与性质.doc

实验3 氢气的制法与性质一、 实验原理在金属活动顺序中，我们可知排在氢前面的金属能置换出氢气，所以利用锌与稀硫酸反应可以制氢气。反应化学方程式为：Zn+ H2SO4ZnSO4+H2制氢气我们首先要了解反应装置的原理，我们选用启普发生器为我们实验的主体装置。启普发生器是一种气体发生器，又称启氏气体发生器或氢气发生器。它常被用于固体颗粒和液体反应的实验中以制取气体。典型的实验就是利用稀盐酸和锌粒制取氢气。启普发生器（如图3-8）由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器，第三部分是带旋钮的导气管。工作原理： 打开活塞，容器内压强与外界大气压相同，球形漏斗内的稀硫酸在重力作用下流到容器中，与锌粒接触，产生氢气；关上活塞后，由于酸液继续与锌粒接触，氢气依然生成，此时容器内部压强大于外界大气压，压力将酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，氢气不再产生。使用范围 ：启普发生器是用固体与液体试剂在常温条件（不用加热）下起反应制取气体的典型装置。如氢气、二氧化碳、硫化氢等均可以用它来制取。但对于固体呈粉末状或固体与液体相遇后溶解或反应时产生高温者，如二氧化硫、二氧化氮等，都不适宜用此装置制取。二、 实验操作过程与实验现象 检查装置气密性开启旋塞,向长颈漏斗中加水,当水充满容器下部的半球体时关闭 旋塞,继续加水,使水上升到长颈漏斗中。静置片刻（23min）,若水面不下降，则说明装置气密性良好，反之则说明装置漏气。漏气处可能是容器上气体出口处的橡皮塞、导气管上的旋塞或长颈漏斗与容器接触的磨口处。如漏气应塞紧橡皮塞或在磨口处涂一薄层凡士林。 此过程还可判断酸的用量，宁少不多。给启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处，倒水后量水的体积，这就是稀硫酸的体积。 在球形漏斗颈适当位置用玻璃丝编绕数圈以阻止锌粒下落。 装样品及收集气体 将容器侧身由上口或侧口处加入用CuSO4溶液浸泡过的锌粒，加固体的量不得超过球体容积的1/3。 再将漏斗插入，用玻璃棒将玻璃丝拨至容器细颈处后，将发生器放直，安上导气管，打开旋钮，由上口加入稀硫酸(V浓H2SO4VH2O=14)至淹没锌粒处，液面不高过导气管的橡胶塞为宜关上旋钮，固、液体分离，稀硫酸液面升至漏斗处。 打开旋钮，用排水法收集一试管H2，管口向下移近火焰，放开拇指，如有尖锐的爆鸣声，证明氢气不纯，要继续收集并检验，直至只发出轻微的“噗”声为止，此时H2已纯，可以使用。实验室制取氢气反应中需要再加药品时，必须重新验纯后再做点燃和加热等实验。 氢气的性质实验（我们此过程中没有大量收集气体） H2还原CuO取一干燥的硬质试管，底部铺薄薄一层氧化铜并倾斜安装于铁架台上（管口略低于底部），先通一会儿H2，然后加热，当管口有液滴出现时，CuO加热部位由黑色变为红热，再慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯，继续通H2至试管冷却。检查紫红色的金属铜中是否含有Cu2O，可将制成的紫红色金属铜取少量加入盛有稀H2SO4的试管中，观察溶液是否变蓝： Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O H2与空气混合气的爆鸣 取一小塑料瓶 (50ml左右)，在底部凿一火柴梗粗细小孔，食指堵住小孔，向下排空气法集满H2后，倒放于桌面上，口部垫上石棉网以保证空气通畅。点燃火柴，放开手指，用火柴梗捅透小孔水膜，点燃H2，深色背景下因H2较纯，火焰燃烧平静，可看到淡蓝色火焰。过一会儿，空气从盒底口流入，积聚到一定比例，发生爆鸣。当H2和空气的体积比为25时，产生的爆鸣声音最大。 H2在空气中燃烧 检验纯度后，在导管上连接一尖嘴玻璃管，点燃后，在深色背景下，可明显看到氢气在空气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰。在火焰上方罩一干净烧杯，片刻烧杯内壁就有液滴顺壁流下。 H2吹肥皂泡 取少量洗涤剂用蒸馏水配成溶液，为增加粘度可加几滴甘油。用橡皮管在洗涤液中蘸一下，管口仍朝下，慢慢开通H2流，待气泡出现后，将管口迅速反转朝上，轻轻摆动或用嘴吹气，泡泡脱离管口，用火在气泡上方点燃，随着“噗”的一声，伴有黄色火球出现。三、 实验应注意的事项1.使用启普发生器时，容器底座的活塞最好用绳子扎紧，以免H2压力过大(因锌的颗粒小而落入酸液中不断反应使然)，冲开活塞。2.为使反应速率更快，先将锌粒浸在CuSO4溶液中至发黑，再给发生器中加入。（原电池原理）3.启普发生器使用完毕，用塞子堵住漏斗口，将发生器侧身，由下口倒出废酸液(统一收集)，拔下导气管塞子，此处倒出余锌(要回收)，将发生器清水冲洗干净，擦干净磨口处凡士林并垫一硬纸收藏。4.启普发生器使用过程中若要再添酸或锌，产生H2之后必须先验纯后使用，否则会出现不安全事故。5.H2吹肥皂泡因玻璃管表面光滑，沾不住皂液，难以吹成，故用橡皮管。6.H2与空气的混合气体发生爆鸣的极限为4%74.4%(体积分数)。若筒内H2纯度过高即超过爆鸣上限时，点火后首先是它的安静燃烧。由于燃烧消耗H2，使筒内压强变小，空气便从下口源源不断地进入筒内，当H2的含量进入爆鸣范围，即发生爆鸣。传统的方法是用排气法收集H2，筒内到底收集了多少H2全凭经验，这就为点燃H2能否使它爆鸣埋下隐患，教师无法把握是否能成功。四、相关文献与重点文献综述文献对启普发生器的正确操作以及认识做了相关讨论，特别是在中考的过程中，学生往往因为接触启普发生器比较少，对原理用法掌握不到位而丢分。还有启普发生器可以收集哪些气体及为什么做了概述。并且关于实验室制氢气的有关问题做了比较全面的解释。在考虑了节约药品、装置简便、操作安全快速、污染小、现象明显等，对氢气的制备做了简单的改进，在教学实践中经反复检验，符合微型无机化学实验要求。此实验的性质检验用于初三化学氢气的性质实验，可演示氢气性质的多个实验：氢气吹肥皂泡、点燃、爆鸣、氢气还原氧化铜的实验等。此教学仪器主要由氢气发生器、爆鸣器、吹肥皂泡、点燃、抽气、点火几个部分组成。整个装置的制作取材容易、结构简单、构思巧妙、经济实用，且有操作简便、现象明现，生动有趣的优点，能激发学生学习化学的积极性，提高教学效果。五、参考文献.龚泽夫 . 氢气的性质实验改进装置 J . 江西教育学院学报（综合）, 2007 , 03 : 010 .平占斌 .