氢气的制备以及性质

1、氢气的制法与性质40907103一 实验原理1.氢气的物理性质:氢气是无色无味，密度比空气小且极难溶于水的气体。2.制备原理：本实验采用活泼金属置换酸里的氢制得氢气，一般采用金属zn和稀硫酸反应：zn + h2so4 （稀）= znso4 + h2启普发生器原理：图1 启普发生器启普发生器（如图所示）由三部分组成，上面一部分是球形漏斗（用于添加液体溶液）、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（控制反应的发生与终止）。通常可以用启普发生器的反应须满足以下几个方面：固液不加热、反应本身不放出大量的热的反应、固体反应物块状或颗粒状（此块状或颗粒状不与液体反应而导致固体块

2、状或颗粒掉下）的反应、生成的气体难溶于反应物的反应。装药品时，先拔去连接导气管的胶塞，小心地把颗粒固体物装入中球。然后塞紧胶塞，把活塞打开，将液体从球形漏斗倒入。注入液体后，液体先充满下球斗，继而上升到中球，并跟颗粒物接触，发生反应，产生气体，经导管并通过活塞放出。不用时，关闭活塞，气体不能放出，中球内的压强增大，把液体压入下半球，再沿长颈上升到漏斗里，使颗粒物跟液体脱离接触，从而终止反应。气密性的检查：装料前，先气密性，方法是关住导气管上的旋钮，由漏斗处注入水后，在液面处划一记号，若数分钟内液面不下降，说明气密性良好；若下降，可涂凡士林密封。3.化学性质：可燃性：氢气极易燃烧，纯净的氢气在空

3、气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰。2h2+ o22h2o 还原性：氢气具有还原性，可还原一些金属氧化物。h2 + cuo cu +h2o二、实验操作过程与实验现象（一） 利用启普发生器制取氢气 1 如一2中所述； 2 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（注：实验室提供的是浓硫酸，须按1：4比例稀释）； 3 在球形漏斗颈适当位置用玻璃丝编绕数圈，以阻止锌粒下降； 4 将容器侧身由上口或侧口处加入用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，接上导气管，打开旋钮，由上口加入稀硫酸至淹没锌粒处，关闭旋钮，固、液体分

4、离，稀硫酸液面升至漏斗处； 现象：打开旋钮，稀硫酸进入半球形容器，上升至淹没锌粒，发生剧烈的反应，有大量的气泡产生，即产生氢气。（二）h2性质的实验 1、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，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；2、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； 3、h2在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（本

5、实验采用排空气法，点燃时不用戳破水膜）集满h2后，倒放于地面上，口部垫上石棉网保证空气通畅。点燃火柴，放开手指，用火柴梗捅破小孔水膜，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2:5时，产生的爆鸣声音最大； 4、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（证明h2密度较小、可燃）； 5、h2还原cuo取一干燥的硬质试管，底部

6、铺薄薄一层氧化铜并倾斜安装于铁架台上，先通一会儿h2（尖嘴玻璃管应深入试管底部），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的是试管中，观察溶液是否变蓝：cu2o + h2so4 = cu + cuso4 +h2o氢气还原氧化铜实验装置图：图2 氢气还原氧化铜实验装置三实验应注意的事项1.使用启普发生器时，容器底部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cu

7、so4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），将发生器用清水冲洗干净，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；5h2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；6h2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h

8、2的含量进入爆鸣范围，即发生爆鸣；7本实验中所用的稀h2so4是现配先用，所以必须注意要等稀释后的硫酸降温后再加入启普发生器中。 四文献综述“ 在氢气的制备”的教学内容探讨中，探讨分析了制备氢气的原料与装置。最终得出 镁、锌、铁等金属都能跟酸反应生成氢气。但由于镁与酸反应太快，铁与酸反应又太慢，而锌与酸反应速率正适合实验室条件下制取氢气。另外一方面，因为盐酸有挥发性， 生的氢气易混入氯化氢气体而不纯净，因此，实验室制取氢气多是选用锌和稀硫酸反应。另一方面说明了为什么实验室要选用硫酸铜浸泡过的锌，因为纯锌和硫酸反应很慢，而加入硫酸铜就构成原电池，并且因为其热力学因素从而使反应加快。当需要较大量的氢气时，一般选用启普发生器。五参考文献 1 王新, 唐亚文. “氢气的制备”实验