氢气的制法与质.doc

氢气的制法与性质2009级化学4班5组41308一、实验原理实验室用锌粒与稀硫酸反应制备氢气，反应速度适中，反应在启普发生器中发生易于控制。另外，这种方法制备的产物较纯。而盐酸具有挥发性，故不采用盐酸，出于经济上节约的考虑也不用磷酸。镁铝与酸反应过快，不利于反应的控制，铁中含硫，所得的产物不纯，基于这些原因，不用上述金属制备氢气。氢气具有还原性，在氢气中加热氧化铜，可以使铜还原。以下是本次实验涉及的主要反应：点燃Zn + H2SO4 ZnSO4 + H22H2 + O2 2H2OH2 + CuO Cu + H2O二、实验过程与现象1.利用启普发生器制取氢气启普发生器由三部分组成。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。 装料前，先检查各接缝处的气密性。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。将容器侧身由侧口处加入用CuSO4溶液浸泡过的锌粒，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，关上旋钮，固、液体分离，稀硫酸液面升至漏斗处。2.H2的性质H2纯度的检验打开旋钮，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。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与空气混合气的爆鸣取一小塑料瓶，在底部凿一火柴梗粗细小孔，食指堵住小孔，排水法集满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。H2吹肥皂泡取少量洗涤剂用蒸馏水配成溶液。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。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，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。氢气的制备与收集三、实验注意事项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。 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。此外还可用竹管来代替。 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1.可以在注射器中加入酸和金属制备氢气，并完成氢气的性质实验，此方法易于操作，用量小。2.氢气占空气的体积比为50%的时候，爆炸声音最大。3.实验表明, 在氢气吹肥皂泡实验中: 当100g锌粒, 在加入2g硫酸铜后, 与3mol/L的硫酸反应速度最快, 是实验室吹氢气泡时制取氢气的最佳条件。五、参考文献1 段玉峰.综合训练与设计M.北京：科学出版社，2001.214 - 218.2 罗静波.氢气的制取与性质释疑J. 中学课程辅导(初三版), 2003,(08).3 张海峰.利用注射器进行的一组定量实验J.