氢气的制法和性质实验报告—

氢气的制法和性质

一、 实验原理

1.一般在实验室制取氢气所选用的原料是金属锌和稀硫酸，其反应的原理如下：

2442Zn+H SO (= ZnSO +H 稀) ↑

2. 氢气的性质

物理性质：1.通常情况下，无色无味气体；

2. 密度比空气小；

3. 难溶于。

化学性质：1.可燃性 2222H +O 2H O 点燃

2.还原性 22H +CuO Cu+H O

二、 实验操作过程与实验现象

（一）：启普发生器简介

（1）构造

启普发生器由三部分组成，上部是球形漏斗，下部是由玻璃球和玻璃半球组成的容器，第三部分是带旋钮的导气管。启普发生器的规格以球形漏斗的容积大小来区别，常用为250 mL 或500 mL 。

（2）原理

当打

开导气管的活塞，球

形漏斗中的液体落入容器与窄口上固体接触而产生气体；当关闭活塞，生成的气体将液体压入球形漏斗，使固、液体试剂脱离接触而反应暂行停止，可供较长时间反复使用。

（3）适用范围

适用于固液不加热型反应，且反应时固体或颗粒不会迅速溶解。对于反应过程中放出大量热的反应或者反应生成的气体易溶于水（或反应液）的均不可以使用启普发生器。

（4）注意事项

1: 移动启普发生器时，要握住球形容器的蜂腰处，千万不可单手握

住球形漏斗，以免底座脱落造成事故；

2: 使用前应先查漏、查气密性；

查漏：打开导气管上的旋钮，由球形漏斗处注入水，液面稍高过废液口，观察废液口是否有水渗出，若没有则不漏水。若有则需旋紧

此处的玻璃塞。

查气密性：关闭导气管上的旋钮，由球形漏斗处注入水，量大约是球形漏斗的1/2或2/3处停止，在液面处划一记号，若数分钟内液

面不下降，则气密性良好。反之则说明装置漏气，漏气处可能是，容

器上气体出口处的橡皮塞、导气管上的旋塞或长颈漏斗与容器接触的

磨口处。如漏气，应塞紧橡皮塞或在磨口处涂上一薄层凡士林。

3：在容器中部窄口上面加一橡胶圈或紧密缠绕适量玻璃纤维，以防止固体落人容器下部，造成事故；

4：加入试剂时，先加块状固体。选择大小合适的块状固体，用钥匙将其从容器上部排气孔加入，均匀置于球形漏斗颈的周围，塞上带导气管的单孔塞后，打开活塞，再从球形漏斗口加入液体，直至进入容器后又刚好浸没固体，此时关闭导气管上的活塞待用；

5：使用启普发生器时，容器底座的活塞（即废液口）最好用绳子扎紧，以免氢气压力过大，冲开活塞；

6：启普发生器使用完后，用塞子堵住漏斗口，将发生器侧身，废液口稍朝上（防止液体冲出）由废液口倒出废液；再拔出导气管塞子，此处倒出废固体，将发生器清水冲洗干净，擦干净磨口处凡士林，并垫一张硬纸收藏。

（二）：实验过程及现象

1：氢气的制备

装料前，先检查各接缝处的气密性。若气密性良好，在球形漏斗颈适当位置用玻璃丝编绕数圈，以防止锌粒下降。从容器侧口处加入用CuSO4溶液浸泡过的锌粒约30颗粒，打开玻璃旋塞，由球形漏斗上口加入稀硫酸（1：4）至淹没锌粒，（所需稀硫酸体积的确定方法：给启普发生器中加水至将金属锌粒全部淹没处，倒水后量水的体积，这就是稀硫酸的体积）。观察实验现象1。观察水槽中橡皮管末端，有气泡逸出，此时排出的气体有可能是容器中的空气，待气泡连续均匀逸出时，证明此时生成了氢气，立刻用排水集气法收集一试管氢气，以用来检验氢气的纯度。收集满气体后，关上旋钮，观察实验现象2。

实验现象1：注入酸后，酸先充满下面的玻璃半球，继而上升到玻璃球，并跟锌粒接触，发生剧烈反应，产生大量气泡。

实验现象2：关闭活塞，氢气不能放出。中球内的氢气压强增大，把酸压入下半球，再沿长颈上升到球形漏斗里，使锌粒跟酸脱离接触，反应停止。

2. H2的性质

（1）H2纯度的检验

打开旋钮，用排水法收集一试管氢气，用大拇指堵住试管口，将管口向下移近酒精灯火焰，放开拇指，先听到尖锐的爆鸣声，证明收集的氢气不纯，然后向水槽中添加适量水，继续收集并检验，直至只听到轻微的“噗”声为止，证明收集到得氢气已纯，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，观察实验现象3。再火焰上方罩一干净烧杯，观察实验现象4。

实验现象3：发出淡蓝色火焰。

实验现象4：烧杯内壁有液体产生，且液滴顺壁流下。

（3）H2与空气混合气的爆鸣

取一一端开口且另一端有一火柴梗粗细小孔的小塑料壳，用食指堵住小孔，用排水法收集满氢气后，倒放于桌面上，口部垫上石棉网以保证空气畅通。将该装置移至实验室外，点燃火柴，放开手指，用火柴梗捅透小孔水膜，点燃氢气，因氢气较纯，火焰燃烧安静，可看到淡蓝色火焰。过一会儿，空气从壳底部流入，积聚到一定比例，发生爆鸣。而且当氢气和空气的体积比为2：5时，产生的爆鸣声音最大。

（4）H2吹肥皂泡

取少量洗洁精至一烧杯中，并向其中加入蒸馏水配成溶液，为增加粘度也可加入几滴甘油。用橡皮管在洗洁精中蘸一下，使管口形成一层液膜，管口仍向下，

慢慢开通氢气流，待气泡出现后，将管口迅速反转向上，轻轻摆动，气泡脱离管口，用火在气泡上方点燃，观察实验现象5。

实验现象5：听到“噗”的一声，并伴有黄色火球出现。

（5）H2还原CuO

取一干燥的硬质大试管，用纸槽或药匙向其底部铺一层薄薄的氧化铜，并将试管倾斜安装于铁架台上，使管口略向下倾斜，先通一会儿氢气，然后加热（先预热再集中加热），观察实验现象6。待CuO全部被还原后，撤掉酒精灯，继续通氢气至试管冷却。为检查紫红色的金属铜中是否含有Cu2O，可将制成的紫红色的金属铜取少量，加入盛有稀硫酸的试管中，观察溶液是否变蓝，若变蓝，则说明紫红色的金属铜中含有Cu2O。反应原理如下：

Cu2O+H2SO4= Cu+ CuSO4+H2O

实验现象6：CuO加热部位由黑色变为红热，再慢慢变为紫红色。

三、实验应注意的事项

1）为使反应速率更快，先将锌粒浸在CuSO4溶液中至发黑，再向反应器中加。因为形成了Cu—Zn原电池加快了反应速率。

2）实验室中不用金属Al或Fe与酸反应制氢气，是因为Al和冷的稀H2SO4反应太慢，普通Fe和酸反应，生成的氢气中含有H2S等杂质。同样，不能用盐酸代替H2SO4，是由于盐酸易挥发，放热反应使生成的氢气中含有HCl气体。

3）启普发生器使用过程中，若要再添加酸或锌，产生氢气后必须先验纯再使用，否则会出现不安全事故。

4）刚开始有气泡逸出，此时排出的气体有可能是容器中的空气，待气泡连续稳定、连续、大量均匀逸出时再收集。

5）制备氢气过程中远离火源。

6）氢气还原氧化铜时，导气管应该伸入到试管底部。

7）氢气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。

四、相关文献与重点文献综述（黑体，小四号）

正文用小4号宋体

1：罗华荣和彭晓玲在«氢气的制取及其爆鸣实验的改进»【1】中指出一般氢气的制取及氢气、氧气混合气爆鸣实验存在以下不足: 实验装置繁锁、零部件多,携带不便; 玻璃仪器在操作使用及爆鸣实验时存在不安全因素;药品用量多, 不便回收, 易造成浪费,污染环境; 爆鸣实验点火时学生有紧张、恐惧心理, 容易出事。对此,