实验室制取氢气实验报告

氢气的制法和性质

一、实验原理

许多活泼金属，如铝、铁、锌等，都很容易与盐酸或稀硫酸起反应放出氢气。在反应中，金属原子替换了酸中的氢原子，生成另一种化合物，每两个氢原子相结合成一个氢分子，聚集成氢气。实验室就是利用了这个原理来制取氢气的。实验室不用铝或铁与酸反应制取氢气，是因为铝和冷的稀硫酸反应太慢，普通铁与稀酸反应生成的氢气含有硫化氢等杂质。同样，不能用盐酸代替硫酸，由于盐酸挥发，使制得的氢气中含有氯化氢气体。所以，综合考虑，本实验选用锌和稀硫酸反应制取氢气，反应式如下：

Zn + H

2SO

4

=== ZnSO

4

+ H

2

↑

二、启普发生器的构造和工作原理简介

基本构造：启普发生器常被用于固体颗粒和液体反应的实验中以制取气体，它由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。如右图所示：

基本原理：将仪器横放，把锌粒由容器上插导气管的口中加入，然后放正仪器，再将装导气管的塞子塞好。接着由球形漏斗口加入稀盐酸。使用时，扭开导气管活塞，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟锌粒接触而发生反应，产生的氢气从导气管放出。不用时关闭导气管的活塞，容器内继续反应产生的氢气使容器内压强加大，把酸压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，反应即自行停止。使用启普发生器制取氢气十分方便，可以及时控制反应的发生或停止。

启普发生器的优点：反应随开随用，随关随停。

启普发生器的特点：

1.实验前，必须检验装置的气密性

2.只适用于不溶于水的块状或颗粒状固体与液体发生的反应

3.可以通过调节压强，控制反应速率与进程

4.反应不能太剧烈，也不能放出大量的热，更不能进行加热

5.生成的气体要求微溶于反应溶液，或不溶于反应溶液

6.在移动启普发生器时，手应该握住蜂腰部位

三、实验操作过程与实验现象

（一）操作过程

1.装置漏水性的检验：旋紧启普发生器玻璃半球上的出液口处的旋塞，打开导气管上的活塞，从球型漏斗口处加入一定量的水，使水的高度刚好没过出液口的顶部，观察出液口是否漏水。

2.装置气密性的检验：如果装置不漏水，关闭导气管上的活塞，从球形漏斗口继续加水，使球形漏斗内的液面高于其1/2，并做一记号，等待2--3分钟后观察液面是否发生变化，如果发生变化，则表示气密性不良，则应该检查导气管活塞处（若漏气，可涂抹适量的凡士林）、导气管橡胶塞处（若漏气，可用力旋紧）、球形漏斗与容器的磨口部位（若漏气，可涂抹适量的凡士林）。

3.实验药品的装入：在装药品之前，应该用玻璃纤维缠绕球形漏斗与蜂腰部位的接触处，以防止锌粒落入玻璃半球内（切勿使玻璃纤维粘在球形漏斗磨口部位）。将仪器倾斜一定的角度或平放，用钥匙取60粒锌粒，均匀的铺在玻璃纤维周围。平放仪器，将导气管插上并旋紧，关闭活塞，从球形漏斗中加入一定量的稀硫酸(没过锌粒表面即可）。

4.氢气的收集及验纯：打开活塞，使反应液缓慢流下，等气泡均匀产生后，用排水法收集一小试管氢气，靠近酒精灯火焰，放开拇指，如有尖锐的爆鸣声，证明氢气不纯，则应继续收集，直至只发出轻微的“噗”声为止。

5.氢气与空气混合爆鸣：取一小塑料瓶，在底部凿一火柴梗粗细的小孔，食指堵住小孔，排水法收集满氢气后，口部垫上石棉网以保证空气畅通。点燃火柴，放开手指，捅破水膜，点燃氢气，发生爆鸣，并将塑料瓶冲起一定的高度。当氢气与空气体积比为2：5时，爆鸣声最大。

6.氢气吹肥皂泡：取少量洗涤液用蒸馏水配成溶液，用橡胶管在洗涤液中蘸一下，管口仍朝下，慢慢开通氢气流，待气泡产生后，将导管口朝上，轻轻摆动或用嘴吹气，是泡泡脱离，用火在上方点燃，随着“噗”的一声，伴有黄色火焰产生。

7.氢气还原氧化铜：取一硬质大试管，在底部平铺一层薄薄的氧化铜并倾斜安装于铁架台上（管口略朝下倾斜），先通一会儿氢气，稍后加热，当管口有液滴出现时，氧化铜加热部位逐渐变为红热，再慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯，继续通氢气，至试管冷却。检查金属铜中是否含有氧化亚铜，可将制成的紫红色金属铜取少量加入盛有稀硫酸的试管中，观察是否变蓝。

氢气还原氧化铜实验装置 1.氢气 2.氧化铜

通→点→熄→停

（二）实验现象

实验内容 实验现象描述 实验结论 氢气的制取 锌粒上有气泡冒出，启普发生器略微变热

Zn + H 2SO 4 === ZnSO 4 + H 2 ↑

氢气的验纯 ①听到尖锐爆鸣声 ②听到轻微的“噗”的声音 氢气不纯

氢气纯净

氢气爆鸣实验 氢气与空气混合发生爆鸣，并将塑料瓶冲起一定的高度 点燃氢气和空气的混合气体能发生爆炸 氢气吹肥皂泡

氢气吹出的肥皂泡并向上飘动，用火点燃后，产生一黄色火球 相同条件下氢气密度比空气小 氢气还原氧化铜 黑色粉末氧化铜逐渐变红，试管口有水珠凝集 H2+CuO=(高温)=Cu+H2O

四、实验应注意的事项

1.点燃氢气或加热氢气之前,一定要检验氢气的纯度,否则有爆炸的危险.因为在氢气和空气的混合物中,当含氢的体积在4%～74.2%的范围遇到火就会立即爆炸.而纯净的氢气则能在空气中安静燃烧.连续检验氢气时,不要用同一个试管,需要更换一只试管重新检验.

2.使用启普发生器时,要远离火源,防止氢气不纯而引起爆炸.

3.做氢氧混合气体爆鸣实验时,应注意在点燃肥皂泡前一定要拿走储气瓶,并夹好橡皮

氢气还原氧化铜实验装置

1.氢气

2.氧化铜

通→点→熄→停

导管.否则将引起爆炸事故.

4.在做氢气还原氧化铜的实验中,加热前应先通入氢气把试管内的空气排尽,然后才能加热.同时氢气流要均匀,避免时快时慢,一般每秒2个气泡即可.在停止加热后,要继续通入氢气至试管冷却.

5.使用启普发生器时，容器底部的活塞最好用绳子扎紧，以免氢气压力过大，冲出塞子。

6.为使反应速率更快，先将锌粒浸在硫酸铜溶液中至发黑，再给容器中加入。

7.反应完毕后，用塞子堵住漏斗口，将容器侧身，由下口倒出废酸（统一收集），拔出导气管，此处倒出余锌（回收），将启普发生器用清水冲洗干净，擦干净磨口处凡士林并垫一硬纸收藏。

8.启普发生器使用过程中若要添加酸或锌粒，产生氢气后必须先验纯后使用，否则会出现不安全事故。

9.氢气吹肥皂泡因玻璃管表面光滑，沾不住皂液，难以吹成，故用橡胶管。

五、本实验存在的不足之处

1.实验药品太浪费：实验室常用的启普发生器为250mL或500mL，每次实验所用药品量比较大，造成实验药品的严重浪费。

2.添加药品不方便

3.实验难以控制：第一次产生氢气后，虽然已关闭导气管活塞，但是锌粒表面仍残留有部分稀硫酸，会继续反应，致使容器内压强过大，可能导致容器上的活塞被冲出，实验失败。

六、相关文献与重点文献综述

用启普发生器所用酸的量较多，实为浪费，氢气在空气中燃烧，按照实验事实，观察到的是黄色火焰，与课本上所说的产生淡蓝色火焰相矛盾，使学生产生怀疑，自制启普发生器来改进氢气的实验室制法及燃烧实验，操作简便，现象明显，成功率高。

七、参考文献

[1] 刘勋. 实验室制取氢气实验步骤及释疑[J]. 中学课程辅导(初三版), 2004,(08) .

[2] 张秀华. 氢气的制取和性质的实验改进[J]. 考试(中考版), 2006,(09) .

[3] 李国友. 氢气的制法与性质歌诀汇集[J]. 第二课堂(初中), 2004,(Z1) .

[4] 杨鸾芳. 论氢气的实验室制法和性质实验的改进[J]. 云南师范大学学报(教育科学版), 2002,(04) .

[5] 成建福,杜光艳. 改进和自制氢气制取和性质实验装置[J]. 实验教学与仪器, 2004,(11) .

[6] 吕明全,罗敏舟. 氢气的制取和性质实验装置的改进[J]. 实验教学与仪器, 2003,(05) .

[7] 程建云. 实验室制取氢气发生装置的探究[J]. 考试(中考版), 2004,(09) .

[8] 陈瑞玲. 氢气化学性质实验的改进[J]. 教学仪器与实验, 2005,(10) .