氢气的制备与性质.pdf

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1、氢气的制备与性质（化学一班第五实验小组）一、实验原理Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H22H2+O22H2OH2+CuOCu+H2O二、实验操作过程与实验现象1、利用启普发生器制取氢气启普发生器（如图所示）由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，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。启普发生器的适用范围：固液不加热反应；反应物是颗粒或块状；反应过程中易放热得不行；反应所产生的气体若溶于水或反应液也不能用。此外使用启普发生器是一定要远离火源。装料前，先检查各接缝处的气密性。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

2、好；若下降，可涂凡士林密封。同时再拧紧导气管处的橡皮塞。同时还要检漏，方法是打开导气管上的旋钮，向玻璃半球中注水，使液面高于排液口，然后用手触摸排液口，若其渗水，则气密性不好，涂抹凡士林；若不渗水，则气密性良好。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，或穿一塑料片，以阻止锌粒下落。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，将发生器放置，安上导气管，打开旋钮，由上口加入稀硫酸至淹没锌粒处，关上旋钮，固、液体分离，稀硫酸液面升至漏斗处。2、H2的性质(1)H

3、2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，若有尖锐的爆鸣声，证明氢气不纯，要继续收集并检验，直至发出轻微的“噗”声为止，此时 H2以纯，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的燃烧，发出淡蓝色火焰。在火焰上方罩一干净的烧杯，片刻烧杯内壁就有液滴沿壁流下。（3）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，用排水法集满H2后倒放于桌面上口部垫上石棉网以保证空气流畅。点燃火柴，放开手指，用过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

4、，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。（5）H2 还原 CuO先往试管内加入氧化铜，把氢气导气管伸入试管底部，先通入氢气一段时间（是为了把氧气清除，否则加热后氧化铜会与氧气反应，影响试验）再加热试管，使氢气还原氧化铜，看到黑色氧化铜全部变成红色时，停止加热，继续通入氢气（若先停止通氢

5、气，则收集氢气处的水会倒吸入试管内，使热试管炸裂，同时被还原的铜又会被氧气氧化），待试管冷却后，停止通氢气。反应方程式：反应方程式：CuO+H2 Cu+H2O装置如图：检查紫红色的金属铜中是否含有 CuO,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。CuO+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O三、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溶液中直发黑，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

6、，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%-74.8%（体积分数）。若筒内 H2浓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。四、相关文献及重点文献综述1 一、提高制取氢气反

7、应速度的方法往锌粒中放一团或几团随意曲折的铜或铁丝并使之与锌粒和酸液充分接触。这样可提高制取氢气的反应速度。原因是市售锌粒纯度较高,往其中加人铜丝或铁丝可以在反应体系中形成铜锌或铁锌原电池,加速锌的氧化过程,从而提高氢气生成的速度。、往锌粒和酸液中倒人少量的硫酸铜溶液,可以收到类似的效果。往锌粒中加人少量做氢气还原氧化铜实验时回收的铜的混和物,可使制取氢气的反应速度大大提高,同时回收的废物也得到了充分的利用。二、在试管口点燃氢气按课本上叙述的情况操作,氢气燃烧及爆鸣现象不明显,是因为实验中产生氢气的速度太慢所致。改进方法按一、提高制取氢气反应速度的方法之一进行操作,当产生氢气速度较快时,先用拇

8、指堵住试管口一分钟,然后再将燃着的火柴放在试管口,如果氢气不纯净,就能听到尖锐的爆鸣声如果氢气纯净,可观察到蓝色火焰,过一会儿,才能听到爆鸣声。三、反应产物的验证按课本方法将锌粒与稀硫酸反应后的液体倒人蒸发皿,加热使液体蒸发,若蒸发的液体量少时,出现的少量晶体看不清楚 若蒸发的液体量多时,需要的时间较长。再者蒸发皿本身是白色的瓷器,硫酸锌晶体也是白色的,当老师拿起蒸发皿让学生观察时,多数学生看不清楚,因此影响教学效果。改进方法把反应后的液体滴一滴到玻璃片上,掂起一角,使液滴向周围滚动,然后将玻璃片反转,放在酒精灯外焰上来回烘烤,半分钟后即可看到玻璃片上出现白色的硫酸锌晶体。因玻璃片是无色透明的平面,白色固体沾在玻璃片上显得非常清晰,故所有的学生都能看看得清清楚楚。实验改进后,具备现象明显、有利于观察,所需时间短、节约药品、成功率高等优点,并且有些回收的废药品也得到了充分利用,解决了课本实验中存在的不足,同时也提高了课堂教学效果。七、参考文献1 第 14 卷第 14 期 邢台师范高专学报陈秀玲 胡章记