氢气的实验室制法与性质.doc

氢气的制法与性质
姓名:康欣 学号：40907215
2009级化学4班 第6实验小组 18729565862

一、实验原理
点燃

Zn + H2SO4(稀> ZnSO4 + H2 ↑

△
2H2 + O22H2O
H2 + CuO Cu + H2O
1.实验室中不用金属Al或铁与酸反应制H2，是因为Al和冷的稀H2SO4反应太慢，普通Fe和酸反应，生成的H2中含有H2S等杂质太多。同样，不能用盐酸代替H2SO4，是由于盐酸易挥发，放热反应使生成的H2中含有HCl气体。
2.实验室制得的H有一股特殊的气味，是由于Zn和酸不纯所致。其中含有AsH3（剧毒〉、H2S〈剧毒）、SO2等。AsH3来自H2SO4中所含的微量砷，H2S来自Zn中的微量ZnS,SO2是H2SO4的还原产物。可将气体通过KMnO4溶液除去AsH3，通过NaOH溶液除去H2S、SO2，通过H2SO4除去水。
3。将制得的H2点燃,其火焰呈黄色,若将玻璃管换为金属管后火焰仍然为黄色。这就不能简单的认为是玻璃管中钠元素的干扰问题。我们取一双通的粗玻璃管，铁架台上夹好后,在其背部贴上黑纸,造成一个黑色背景，然后将具有黄色火焰的H导管伸进粗玻璃管内，慢慢上下移动，直到调节至火焰呈蓝色为止。该实验中，就是原来在玻璃导管上的黄色火焰，此处也呈蓝色。对此，我们可认为，氢火焰在粗管中燃烧，就像在火焰上方挂了一个烟囱，加快了空气对流，使供氧充分。
4.启普发生器是荷兰一个名叫启普的药品商所发明.其使用优点是：用时只要使固液接触，就会有气体发生；不用时只要关上导气管上的旋钮，液体因受容器内压力就能自动与固体分开，终止反应。实验时用它既方便又节约药品和时间.缺点是每次装药量太大,体积大，来回移动不方便.
二、实验操作过程与实验现象
1。利用启普发生器制取氢气
⑴认识仪器
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。如图:

⑵检查装置气密性
装料前要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，说明气密性良好；若下降,可涂凡士林密封。
⑶装药品
①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。
②将漏斗插入，用玻璃棒将玻璃丝拨至容器细颈处后,从容器侧口处加入
用CuSO4溶液浸泡过的锌粒.
③将反应器放直，安上导气管,打开旋塞，由上口加入稀硫酸<98%的浓硫
酸与水按照1:4的比例稀释）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
⑴H2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,此时氢气已纯，可以使用。

⑵H2在空气中燃烧
①检验纯度后，在导管上连接一尖嘴玻璃管，点燃后，在深色背景下观察火焰颜色。
②在火焰上方罩一冷而干净烧杯，观察烧杯内有什么变化。
实验现象：在深色背景下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，烧杯壁上出现明显水雾，证明氢气燃烧产生水。
⑶H2与空气混合气的爆鸣
①取一事先准备好的顶端带有火柴梗粗细大小的小孔的胶卷盒，食指堵住小孔，排水法集满氢气。
②将集满氢气的胶卷盒倒放在桌面上,口部垫上石棉网以保证空气流通，〈也可以将胶卷盒置于桌子边沿,留出一点空隙让空气可以流入，这样氢气的爆鸣可能会推迟一些，比较安全。）
③点燃火柴，放开堵着小孔的手指，用火柴梗捅透小孔水膜，点燃氢气,观察氢气的爆鸣现象。
实验现象：在刚点燃氢气的时候，没有爆鸣现象，但是在深色背景下可以观察到氢气平静的燃烧，并有淡蓝色火焰；过一会之后，空气从盒底流入，积聚达到一定的比例后，会有爆鸣现象产生。<当氢气与空气的体积比为2：5时，产生的爆鸣声音最大。）
⑷H2吹肥皂泡
①取少量洗洁精与水混合均匀，用橡皮管在洗涤液中蘸一下,管口朝下.
②慢慢开通氢气流,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，用火在气泡上方或下方点燃。
实验现象：在气泡上方点燃时，气泡变成黄色的火球，并发出“噗"的一声，在气泡下方时，如果不接触气泡，气泡会被吹得越来越高而不会被点燃。
⑸H2还原CuO
①在一干燥洁净的试管中加入少量氧化铜固体，使氧化铜粉末在试管底部薄薄的铺一层。
②将试管倾斜安装于铁架台上〈管口略低于底部）,如图:

③先通一会儿氢气〈略1分钟认为可以将试管中的空气全部排出来），然后加热。
④当加热至管口有液滴出现时，CuO加热部位由黑色变为砖红色，然后慢慢有亮红色出现。
⑤撤掉酒精灯，继续通H2至试管冷却。
⑥检查紫红色的金属铜中是否含有CuO,具体操作是：将制得的红色固体取少量加入盛有稀H2SO4，观察溶液是否变蓝。

由于铜单质不溶于稀硫酸，而Cu2O可以与稀硫酸发生如下反应：
Cu2O + H2SO4Cu + CuSO4 + H2O
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，擦干净磨口处涂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，粘不住皂液,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消耗H2，使筒内压强变小，空气便从下口源源不断的进入筒内，当H2的含量进入爆鸣范围，即发生爆鸣。传统的方法是用排水法收集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。
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