氢气实验及其性质
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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。这就不能简单地认为是一个玻璃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，在其背面贴上黑纸，造成一个深色背景，然后将 具有黄色火焰的 H2 导管伸进粗玻璃管内，慢慢上下移动，直到调节至火焰呈淡 蓝色为止。该实验中，就是原来在玻璃导管上的黄色火焰，此处也呈淡蓝色。 对此，我们可认为，氢焰在粗管中燃烧，就像在火焰上方挂了一个烟囱，加快 了空气对流，供氧充分所致。
2.实验室制得的 H2 有一股特殊气味，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，通过浓 H2SO4 除去水。
4. 启 普发 生器 是 荷 兰 一 个名 叫 启 普 (Kipp,P.J,1808-1864) 的 药品 商所 发 明。其使用优点是：用时只要使固液体接触，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。根据启普发生器的原理，有许多简易装置如下图，可供参考。
1.利用启普发生器制取氢气 启普发生器（如图 3-8）由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，漏斗口 用于加入液体，中间部分是玻璃球，上面的口用于加固体和导气；下面一部分 是玻璃半球，反应完毕后，把废液从小口处倒掉。
装料前，先检查各接缝处的气密性。方法是关住旋钮，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，说明气密性好；若下降，可涂凡 士林密封。
3、H2 的性质： ①H2 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 H2 已纯，可以使用。 ②H2 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，可明 显看到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， 片刻烧杯内壁就有液滴顺壁流下。 ③H2 与空气混合气的爆鸣 取一小塑料瓶或一端开口的易拉罐饮料盒(20～120mL)，在底部凿一火柴梗 粗细小孔，食指堵住小孔，排水法集满 H2 后，倒放于桌面上，口部垫上石棉网 以保证空气通畅（或者将收集好的塑料瓶放在桌角处便于氢气与空气混合）。点 燃火柴，放开手指，用火柴梗捅透小孔水膜（或者用吸水纸吸掉水膜），点燃 H2，深色背景下因 H2 较纯，火焰燃烧平静，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。 ④H2 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。 ⑤H2 还原 CuO 取一干燥的硬质试管，底部铺薄薄一层氧化铜并倾斜安装于铁架台上（管 口略低于底部），先通一会儿 H2，然后加热，当管口有液滴出现时，CuO 加热部 位由黑色变为红热，再慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯，继续通 H2 至试管冷却。
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%～74.4%(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。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。传统的方法是用排气法收集 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。
出淡蓝色火焰。 ②还原性 氢气具有还原性，可还原一些金属氧化物。
制备原理：本实验采用活泼金属置换酸里的氢制的氢气，一般采用金属锌和 H2SO4 反应，实验方程式为：
Zn+ H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 性质验证实验方程： 2H2+O2 点燃 2H2O H2+CuO △ Cu+H2O 实验室中不用金属 Al 或 Fe 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，是由于盐酸受热易挥发，放热反应使生成的 H2 中含有 HCl 气体。 启普发生器的原理： 先拔去连接导气管的胶塞，小心地把颗粒固体物装入中球。然后塞紧胶塞， 把活塞打开，将液体从球形漏斗倒入。注入液体后，液体先充满下球斗，继而上 升到中球，并跟颗粒物接触，发生反应，产生气体，经导管并通过活塞放出。不 用时，关闭活塞，气体不能放出。中球内的压强增大，把液体压入下半球，再沿 长颈上升到球形漏斗里，使颗粒物跟液体脱离接触，反应颗粒物的要求： ①：固体块状或颗粒，并不会迅速溶解在液体中。 ②：发生的反应不放出大量的热。 ③：产生的气体不溶于反应液体。 气密性的检查： 本实验用液差法检查气密性。 三、仪器、材料与药品
7.实验Hale Waihona Puke Baidu讲解演示过程中注意对实际现象和理论现象的差距解释。 六、讨论与研究
1.实验室中不用金属 Al 或 Fe 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。
实验：氢气的制备与性质
李俊 （2009 级 1 班第 8 实验小组，电话：137****4015）
一、实验目的与要求 1、熟悉启普发生器的原理和构造，并掌握其操作技能； 2、掌握演示 H2 的性质实验和安全操作技能； 3、初步掌握 H2 还原 CuO 实验的讲解方法。
二、实验原理 物理性质： 氢气是无色无味并且密度比空气小，极难溶于水的气体。 化学性质： ①可燃性 氢气极易燃烧，纯净的氢气在空气中安静地燃烧，发
启普发生器、烧杯(500mL、150mL、50mL)、水槽、橡皮管、试管及试管架、 玻璃导气管、玻璃尖嘴管、铁架台(配铁夹)、凡士林、塑料瓶或易拉罐、玻璃 棒、酒精灯、化学纤维、火柴、石棉网、洗瓶 ,塑料瓶；洗涤剂溶液、CuSO4 溶 液、锌粒、稀 H2SO4(1∶4)、甘油、氧化铜。 四、实验内容
五、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，擦干净磨口处凡士林并垫一硬纸收藏。
2、反应的发生： 将 Zn 粒放入启普发生器中，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。（如果是浓 H2SO4，则按与水体积 1:4 的比配制稀 H2SO4） 在球形漏斗颈适当位置用化学纤维编绕数圈，或穿一塑料片，以阻止锌粒 下落（这是因为随着反应的进行，Zn 粒逐渐变小，会掉在玻璃半球中）。 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，将发生器放直，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。
七、参考相关文献及重点文献综述 在实验室中，制取氢气的常规方法是稀盐酸或稀硫酸和锌粒反应制得，采用
的实验装置通常是启普发生器，制取氢气容易，但有时效果并不好，为此，笔者 进行了多次实验，研究了制备氢气的过程中影响反应速度和反应进行程度的几个 因素，从而得到制取氢气的优化条件。 八、参考文献
[1] 龚泽夫. 氢气的性质实验改进装置[J]. 江西教育学院学报, 2007,(03) . [2] 实验五 氢气的制取和性质[J]. 中学生理科月刊, 2001,(S1) . [3] 方赛娟. 氢气的性质探究性实验教学[J]. 教学仪器与实验, 2005,(03) . [4] 王秀英. 氢气的性质和用途(第一课时)——多媒体电化教学设计[J]. 化学教学, 2000,(04) . [5] 王喜安,王永军. 对氢气性质实验的两点改进[J]. 实验教学与仪器, 1997,(03) . [6] 刘怀乐. 对浓硫酸性质实验的补充[J]. 教学仪器与实验, 1993,(01) [7].李增华, 林柏泉, 张兰君, 潘尚昆, 赫永恒.氢气的生成及对瓦斯爆炸的影响 [N]. 中国矿业大学学报，2008，（2）.
2.实验室制得的 H2 有一股特殊气味，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，通过浓 H2SO4 除去水。
4. 启 普发 生器 是 荷 兰 一 个名 叫 启 普 (Kipp,P.J,1808-1864) 的 药品 商所 发 明。其使用优点是：用时只要使固液体接触，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。根据启普发生器的原理，有许多简易装置如下图，可供参考。
1.利用启普发生器制取氢气 启普发生器（如图 3-8）由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，漏斗口 用于加入液体，中间部分是玻璃球，上面的口用于加固体和导气；下面一部分 是玻璃半球，反应完毕后，把废液从小口处倒掉。
装料前，先检查各接缝处的气密性。方法是关住旋钮，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，说明气密性好；若下降，可涂凡 士林密封。
3、H2 的性质： ①H2 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 H2 已纯，可以使用。 ②H2 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，可明 显看到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， 片刻烧杯内壁就有液滴顺壁流下。 ③H2 与空气混合气的爆鸣 取一小塑料瓶或一端开口的易拉罐饮料盒(20～120mL)，在底部凿一火柴梗 粗细小孔，食指堵住小孔，排水法集满 H2 后，倒放于桌面上，口部垫上石棉网 以保证空气通畅（或者将收集好的塑料瓶放在桌角处便于氢气与空气混合）。点 燃火柴，放开手指，用火柴梗捅透小孔水膜（或者用吸水纸吸掉水膜），点燃 H2，深色背景下因 H2 较纯，火焰燃烧平静，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。 ④H2 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。 ⑤H2 还原 CuO 取一干燥的硬质试管，底部铺薄薄一层氧化铜并倾斜安装于铁架台上（管 口略低于底部），先通一会儿 H2，然后加热，当管口有液滴出现时，CuO 加热部 位由黑色变为红热，再慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯，继续通 H2 至试管冷却。
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%～74.4%(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。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。传统的方法是用排气法收集 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。
出淡蓝色火焰。 ②还原性 氢气具有还原性，可还原一些金属氧化物。
制备原理：本实验采用活泼金属置换酸里的氢制的氢气，一般采用金属锌和 H2SO4 反应，实验方程式为：
Zn+ H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 性质验证实验方程： 2H2+O2 点燃 2H2O H2+CuO △ Cu+H2O 实验室中不用金属 Al 或 Fe 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，是由于盐酸受热易挥发，放热反应使生成的 H2 中含有 HCl 气体。 启普发生器的原理： 先拔去连接导气管的胶塞，小心地把颗粒固体物装入中球。然后塞紧胶塞， 把活塞打开，将液体从球形漏斗倒入。注入液体后，液体先充满下球斗，继而上 升到中球，并跟颗粒物接触，发生反应，产生气体，经导管并通过活塞放出。不 用时，关闭活塞，气体不能放出。中球内的压强增大，把液体压入下半球，再沿 长颈上升到球形漏斗里，使颗粒物跟液体脱离接触，反应颗粒物的要求： ①：固体块状或颗粒，并不会迅速溶解在液体中。 ②：发生的反应不放出大量的热。 ③：产生的气体不溶于反应液体。 气密性的检查： 本实验用液差法检查气密性。 三、仪器、材料与药品
7.实验Hale Waihona Puke Baidu讲解演示过程中注意对实际现象和理论现象的差距解释。 六、讨论与研究
1.实验室中不用金属 Al 或 Fe 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。
实验：氢气的制备与性质
李俊 （2009 级 1 班第 8 实验小组，电话：137****4015）
一、实验目的与要求 1、熟悉启普发生器的原理和构造，并掌握其操作技能； 2、掌握演示 H2 的性质实验和安全操作技能； 3、初步掌握 H2 还原 CuO 实验的讲解方法。
二、实验原理 物理性质： 氢气是无色无味并且密度比空气小，极难溶于水的气体。 化学性质： ①可燃性 氢气极易燃烧，纯净的氢气在空气中安静地燃烧，发
启普发生器、烧杯(500mL、150mL、50mL)、水槽、橡皮管、试管及试管架、 玻璃导气管、玻璃尖嘴管、铁架台(配铁夹)、凡士林、塑料瓶或易拉罐、玻璃 棒、酒精灯、化学纤维、火柴、石棉网、洗瓶 ,塑料瓶；洗涤剂溶液、CuSO4 溶 液、锌粒、稀 H2SO4(1∶4)、甘油、氧化铜。 四、实验内容
五、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，擦干净磨口处凡士林并垫一硬纸收藏。
2、反应的发生： 将 Zn 粒放入启普发生器中，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。（如果是浓 H2SO4，则按与水体积 1:4 的比配制稀 H2SO4） 在球形漏斗颈适当位置用化学纤维编绕数圈，或穿一塑料片，以阻止锌粒 下落（这是因为随着反应的进行，Zn 粒逐渐变小，会掉在玻璃半球中）。 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，将发生器放直，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。
七、参考相关文献及重点文献综述 在实验室中，制取氢气的常规方法是稀盐酸或稀硫酸和锌粒反应制得，采用
的实验装置通常是启普发生器，制取氢气容易，但有时效果并不好，为此，笔者 进行了多次实验，研究了制备氢气的过程中影响反应速度和反应进行程度的几个 因素，从而得到制取氢气的优化条件。 八、参考文献
[1] 龚泽夫. 氢气的性质实验改进装置[J]. 江西教育学院学报, 2007,(03) . [2] 实验五 氢气的制取和性质[J]. 中学生理科月刊, 2001,(S1) . [3] 方赛娟. 氢气的性质探究性实验教学[J]. 教学仪器与实验, 2005,(03) . [4] 王秀英. 氢气的性质和用途(第一课时)——多媒体电化教学设计[J]. 化学教学, 2000,(04) . [5] 王喜安,王永军. 对氢气性质实验的两点改进[J]. 实验教学与仪器, 1997,(03) . [6] 刘怀乐. 对浓硫酸性质实验的补充[J]. 教学仪器与实验, 1993,(01) [7].李增华, 林柏泉, 张兰君, 潘尚昆, 赫永恒.氢气的生成及对瓦斯爆炸的影响 [N]. 中国矿业大学学报，2008，（2）.