氫氣的制備以及性質(zhì)

1、氫氣的制法與性質(zhì)40907103一 實驗原理1.氫氣的物理性質(zhì):氫氣是無色無味，密度比空氣小且極難溶于水的氣體。2.制備原理：本實驗采用活潑金屬置換酸里的氫制得氫氣，一般采用金屬zn和稀硫酸反應(yīng)：zn + h2so4 （稀）= znso4 + h2啟普發(fā)生器原理：圖1 啟普發(fā)生器啟普發(fā)生器（如圖所示）由三部分組成，上面一部分是球形漏斗（用于添加液體溶液）、下面一部分是玻璃球和玻璃半球所組成的容器、第三部分是帶旋鈕的導(dǎo)氣管（控制反應(yīng)的發(fā)生與終止）。通常可以用啟普發(fā)生器的反應(yīng)須滿足以下幾個方面：固液不加熱、反應(yīng)本身不放出大量的熱的反應(yīng)、固體反應(yīng)物塊狀或顆粒狀（此塊狀或顆粒狀不與液體反應(yīng)而導(dǎo)致固體塊

2、狀或顆粒掉下）的反應(yīng)、生成的氣體難溶于反應(yīng)物的反應(yīng)。裝藥品時，先拔去連接導(dǎo)氣管的膠塞，小心地把顆粒固體物裝入中球。然后塞緊膠塞，把活塞打開，將液體從球形漏斗倒入。注入液體后，液體先充滿下球斗，繼而上升到中球，并跟顆粒物接觸，發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，經(jīng)導(dǎo)管并通過活塞放出。不用時，關(guān)閉活塞，氣體不能放出，中球內(nèi)的壓強(qiáng)增大，把液體壓入下半球，再沿長頸上升到漏斗里，使顆粒物跟液體脫離接觸，從而終止反應(yīng)。氣密性的檢查：裝料前，先氣密性，方法是關(guān)住導(dǎo)氣管上的旋鈕，由漏斗處注入水后，在液面處劃一記號，若數(shù)分鐘內(nèi)液面不下降，說明氣密性良好；若下降，可涂凡士林密封。3.化學(xué)性質(zhì)：可燃性：氫氣極易燃燒，純凈的氫氣在空

3、氣中安靜地燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰。2h2+ o22h2o 還原性：氫氣具有還原性，可還原一些金屬氧化物。h2 + cuo cu +h2o二、實驗操作過程與實驗現(xiàn)象（一） 利用啟普發(fā)生器制取氫氣 1 如一2中所述； 2 給啟普發(fā)生器中加水至將金屬鋅全部淹沒處，倒水后量水的體積，這就是稀硫酸的體積（注：實驗室提供的是濃硫酸，須按1：4比例稀釋）； 3 在球形漏斗頸適當(dāng)位置用玻璃絲編繞數(shù)圈，以阻止鋅粒下降； 4 將容器側(cè)身由上口或側(cè)口處加入用cuso4溶液浸泡過的鋅粒，再將漏斗插入，用玻璃棒將玻璃絲撥至容器細(xì)頸處后，將發(fā)生器放直，接上導(dǎo)氣管，打開旋鈕，由上口加入稀硫酸至淹沒鋅粒處，關(guān)閉旋鈕，固、液體分

4、離，稀硫酸液面升至漏斗處； 現(xiàn)象：打開旋鈕，稀硫酸進(jìn)入半球形容器，上升至淹沒鋅粒，發(fā)生劇烈的反應(yīng)，有大量的氣泡產(chǎn)生，即產(chǎn)生氫氣。（二）h2性質(zhì)的實驗 1、h2純度的檢驗打開旋鈕，用排水法收集一試管h2，管口向下移近火焰，如有尖銳的爆鳴聲，證明氫氣不純，要繼續(xù)收集并檢驗，直至只發(fā)出輕微的“噗”聲為止，此時h2已純，可以使用；2、h2在空氣中燃燒檢驗純度后，在導(dǎo)管上連接一尖嘴玻璃管，點燃后，在深色背景下，可明顯看到氫氣在空氣中安靜地燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰。在火焰上方罩一干凈燒杯，片刻燒杯內(nèi)壁就有液滴順壁流下； 3、h2在空氣混合氣的爆鳴取一小塑料瓶，在底部鑿一火柴梗粗細(xì)小孔，食指堵住小孔，排水法（本

5、實驗采用排空氣法，點燃時不用戳破水膜）集滿h2后，倒放于地面上，口部墊上石棉網(wǎng)保證空氣通暢。點燃火柴，放開手指，用火柴梗捅破小孔水膜，點燃h2，深色背景下因h2較純，火焰燃燒平靜，可看到淡藍(lán)色火焰。過一會兒，空氣從盒底口流入，積聚到一定比例，發(fā)生爆鳴。當(dāng)h2和空氣的體積比為2:5時，產(chǎn)生的爆鳴聲音最大； 4、h2吹肥皂泡取少量洗滌劑用蒸餾水配成溶液，用橡皮管在洗滌液中蘸一下，管口仍朝下，慢慢開通h2流，待氣泡出現(xiàn)后，將管口迅速反轉(zhuǎn)朝上，輕輕擺動或用嘴吹氣，泡泡脫離管口，用火在氣泡上方點燃，隨著“噗”的一聲，伴有黃色火球出現(xiàn)（證明h2密度較小、可燃）； 5、h2還原cuo取一干燥的硬質(zhì)試管，底部

6、鋪薄薄一層氧化銅并傾斜安裝于鐵架臺上，先通一會兒h2（尖嘴玻璃管應(yīng)深入試管底部），然后加熱，當(dāng)管口有液滴出現(xiàn)時，cuo加熱部位由黑色變?yōu)榧t熱，再慢慢變?yōu)樽霞t色。撤掉酒精燈，繼續(xù)通h2至試管冷卻。檢查紫紅色的金屬中是否含有cu2o，可將制成的紫紅色金屬銅取少量加入盛有稀h2so4的是試管中，觀察溶液是否變藍(lán)：cu2o + h2so4 = cu + cuso4 +h2o氫氣還原氧化銅實驗裝置圖：圖2 氫氣還原氧化銅實驗裝置三實驗應(yīng)注意的事項1.使用啟普發(fā)生器時，容器底部的活塞最好用繩子扎緊，以免h2壓力過大（因鋅的顆粒小而落入酸液中不斷反應(yīng)使然），沖開活塞； 2為使反應(yīng)速率更快，先將鋅粒浸在cus

7、o4溶液中至發(fā)黑，再給發(fā)生器中加入； 3啟普發(fā)生器使用完畢，用塞子堵住漏斗口，將發(fā)生器側(cè)身，由下口倒出廢酸液（統(tǒng)一收集），拔下導(dǎo)氣管塞子，此處倒出余鋅（要回收），將發(fā)生器用清水沖洗干凈，擦干凈磨口處凡士林并墊一硬紙收藏； 4啟普發(fā)生器使用過程中若要再添酸或鋅，產(chǎn)生h2之后必須先驗純后使用，否則會出現(xiàn)不安全事故；5h2吹肥皂泡因玻璃管表面光滑，沾不住皂液，難以吹成，故用橡皮管。此外還可用竹管來代替；6h2與空氣的混合氣體發(fā)生爆鳴的極限為4%74.4%（體積分?jǐn)?shù)）。若筒內(nèi)h2純度過高即超過爆鳴上限時，點火后首先是它的安靜燃燒。由于燃燒消耗h2，使筒內(nèi)壓強(qiáng)變小，空氣便從下口源源不斷地進(jìn)入筒內(nèi)，當(dāng)h2

8、的含量進(jìn)入爆鳴范圍，即發(fā)生爆鳴；7本實驗中所用的稀h2so4是現(xiàn)配先用，所以必須注意要等稀釋后的硫酸降溫后再加入啟普發(fā)生器中。 四文獻(xiàn)綜述“ 在氫氣的制備”的教學(xué)內(nèi)容探討中，探討分析了制備氫氣的原料與裝置。最終得出 鎂、鋅、鐵等金屬都能跟酸反應(yīng)生成氫氣。但由于鎂與酸反應(yīng)太快，鐵與酸反應(yīng)又太慢，而鋅與酸反應(yīng)速率正適合實驗室條件下制取氫氣。另外一方面，因為鹽酸有揮發(fā)性， 生的氫氣易混入氯化氫氣體而不純凈，因此，實驗室制取氫氣多是選用鋅和稀硫酸反應(yīng)。另一方面說明了為什么實驗室要選用硫酸銅浸泡過的鋅，因為純鋅和硫酸反應(yīng)很慢，而加入硫酸銅就構(gòu)成原電池，并且因為其熱力學(xué)因素從而使反應(yīng)加快。當(dāng)需要較大量的氫氣時，一般選用啟普發(fā)生器。五參考文獻(xiàn) 1 王新, 唐亞文. “氫氣的制備”實驗