氫氣的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、氫氣的制備與性質(zhì)40907258 陳慧娟2009 級(jí)化學(xué)五班、實(shí)驗(yàn)的原理1、H2 的制備：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣仍沿用 16世紀(jì)人們發(fā)現(xiàn)氫氣的方法稀硫酸和某些金屬反應(yīng)。鎂、鋅、鐵等金屬都能跟酸反應(yīng)生成氫氣。一方面由于鎂與酸反應(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(shí)驗(yàn)室條件下制取氫氣；另外一方面，因?yàn)辂}酸有揮發(fā)性，生成的氫氣易混入氯化氫氣體而不純凈，因此，實(shí)驗(yàn)室制取氫氣多是選用鋅和稀硫酸反應(yīng)1 。Zn+H2SO4ZnSO4+H22、H2 的性質(zhì)：物理性質(zhì)：通常狀況下H2 是無(wú)色、無(wú)味的氣體，比空氣只有空氣的1/14 ，即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， 0下， H2 的密度為 0.08

2、99g/L ，且不溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)： H2 具有可燃性和還原性等。H2 不僅能還原的氧化銅，還可以還原三氧化三鐵、三氧化鎢等一些金屬氧化物。2H+O22HOH2 +CuO Cu+H2O二、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象1. 利用啟普發(fā)生器制取氫氣啟普發(fā)生器由三部分組成。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組成的容器，第三部分是帶旋鈕的導(dǎo)氣管。裝料前，先檢查各接縫處的氣密性。方法是關(guān)住旋鈕，由漏斗處注入水后，在液面處劃一記號(hào)，若數(shù)分鐘內(nèi)液面不下降，說(shuō)明氣密性好；若下降，可涂凡士林密封。之后在球形漏斗頸適當(dāng)位置用玻璃絲編繞數(shù)圈，以阻止鋅粒下落。將容器側(cè)身由上口或側(cè)口處加入用CuSO4液浸泡過(guò)的鋅粒

3、， 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，安上導(dǎo)氣管，打開(kāi)旋鈕，由上口加入稀硫酸 (V 濃 H2SO4VH2O=1 4 給啟普發(fā)生器中加水至將金屬鋅全部淹沒(méi)處，倒水后量水的體積，這就是稀硫酸的體積。）至淹沒(méi)鋅粒處關(guān)上旋鈕，固、液體分離，稀硫酸液面升至漏斗處。打開(kāi)旋鈕，用排水法收集一試管H2 ，管口向下移近火焰，放開(kāi)拇指，如有尖銳的爆鳴聲，證明氫氣不純，要繼續(xù)收集并檢驗(yàn)，直至只發(fā)出輕微的“噗”聲為止，此時(shí) H2 已純，可以使用。2.H2 的性質(zhì)（1）H2 在空氣中燃燒檢驗(yàn)純度后，在導(dǎo)管上連接一尖嘴玻璃管，點(diǎn)燃，在火焰上方罩一干燥的燒杯?，F(xiàn)象：在深色背景下，可明顯看到氫氣

4、在空氣中安靜地燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰。在火焰上方罩一干燥的燒杯片刻燒杯內(nèi)壁就有液滴順壁流下。（2）H2 與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，排水法集滿H2 后，倒放于桌面上， 口部墊上石棉網(wǎng)以保證空氣通暢。 點(diǎn)燃火柴， 放開(kāi)手指，用火柴梗捅透小孔水膜，點(diǎn)燃 H2。當(dāng) H2 和空氣的體積比為 25 時(shí)，產(chǎn)生的爆鳴聲音最大?，F(xiàn)象：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(guò)一會(huì)兒，空氣從盒底口流入，積聚到一定比例，發(fā)生爆鳴。（3）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(kāi)通 H2 流，待氣泡出現(xiàn)后，將管

5、口迅速反轉(zhuǎn)朝上，輕輕擺動(dòng)或用嘴吹氣，泡泡脫離管口，用火在氣泡上方點(diǎn)燃?，F(xiàn)象：隨著“噗”的一聲，伴有黃色火球出現(xiàn)。（4）H2 還原 CuO取一干燥的硬質(zhì)試管，底部鋪薄薄一層氧化銅并傾斜安裝于鐵架臺(tái)上（管口略低于底部），先通一會(huì)兒 H2，然后加熱，當(dāng)管口有液滴出現(xiàn)時(shí)， 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。檢查紫紅色的金屬銅中是否含有Cu2O，可將制成的紫紅色金屬銅取少量加入盛有稀 H2SO4 的試管中，觀察溶液是否變藍(lán)：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O現(xiàn)象：管口有液滴出現(xiàn)時(shí)， CuO加熱部位由黑色變?yōu)榧t熱，再慢慢變?yōu)樽霞t色加入盛有

6、稀 H2SO4 溶液變藍(lán)，說(shuō)明有 Cu2O生成。三、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)1. 使用啟普發(fā)生器之前要進(jìn)行檢漏，使用時(shí)容器底座的活塞最好用皮筋扎緊，以免 H2 壓力過(guò)大 ( 因鋅的顆粒小而落入酸液中不斷反應(yīng)使然 ) ，沖開(kāi)活塞，酸液沖出來(lái)。2. 為使反應(yīng)速率更快， 先將鋅粒浸在 CuSO4溶液中至發(fā)黑， 再給發(fā)生器中加入或待反應(yīng)物加入完畢后將適量的 CuSO4溶液直接加入啟普發(fā)生器。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，此處倒出未反應(yīng)完的鋅 ( 要回收 ) ，將發(fā)生器清水沖洗干凈，擦干凈磨口處凡士林并墊紙放好。4. 啟普發(fā)生器使用

7、過(guò)程中若要再添酸或鋅，產(chǎn)生 H2 之后必須先驗(yàn)純后使用，否則會(huì)出現(xiàn)不安全事故。5.H2 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, 且在點(diǎn)燃的時(shí)應(yīng)避開(kāi)人。四、相關(guān)文獻(xiàn)與重點(diǎn)文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)：劉芳 .氫氣實(shí)驗(yàn)室制法的條件探索J.零陵師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)2001.22(3).61-62.重點(diǎn)文獻(xiàn)綜述：在實(shí)驗(yàn)室中 ,制取氫氣的常規(guī)方法是以啟普發(fā)生器為實(shí)驗(yàn)的裝置稀鹽酸或稀硫酸和鋅反應(yīng)制取。制取氫氣容易 ，有時(shí)效果并不好 。為此 , ，筆者進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn) ,研究了制備氫氣的過(guò)程中影響反應(yīng)速度和反應(yīng)進(jìn)行程度的幾個(gè)因素： 1、不同酸對(duì)反應(yīng)速度的影響；2、酸的濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響；3、反應(yīng)內(nèi)部是

8、否能形成原電池對(duì)反應(yīng)速度的影響；4、接觸面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響從而得出相應(yīng)的結(jié)論。五、參考文獻(xiàn)1 王新 . 唐亞文 . “氫氣的制備 ” 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容探討 J . 化學(xué)教與學(xué) .2010 （5）.73-74 ；2 段玉峰等 . 綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì) M.2002 （8） . 北京 . 科學(xué)出版社 .2001.218-221 。六、實(shí)驗(yàn)討論H2 的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)教學(xué)中能夠達(dá)到哪些教學(xué)目標(biāo)？知識(shí)目標(biāo)：1、知道氫氣的實(shí)驗(yàn)室制備方法、收集方法和檢查裝置氣密性的方法。2、了解實(shí)驗(yàn)室制氫氣的步驟、驗(yàn)證氫氣的性質(zhì)以及使用氫氣的安全操作。3、認(rèn)識(shí)制氫氣所需儀器的名稱(chēng)及知道這些儀器的連接和使用方法。4、熟悉啟普發(fā)生器的構(gòu)造，熟練掌握其安裝和安全操作。5、知道實(shí)驗(yàn)室收集氫氣的方法（排水法和向下排空氣法）。技能目標(biāo)：1、通過(guò)觀看教師的演示實(shí)驗(yàn)提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、比較能力。2、通過(guò)小組