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1、氢气的制备与性质实验、实验目的与要求1、熟悉启普发生器的原理和构造；2、掌握其操作技能；3、掌握演示H的性质实验安全操作技能;24、初步掌握H还原CuO实验的方法。2二、实验原理1、H2的制备实验室制取氢气用稀硫酸和某些金属反应。镁、锌、铁等金属都能跟酸反应生成氢气。但由于镁与酸反应太快，铁与酸反应又太慢，而锌与酸反应速率正适合实验室条件下制取氢气；另外因为盐酸具有挥发性，生成的H易混入HCl气2体而不纯净。因此，实验室制取氢气选用锌和稀硫酸反应。Zn+HSO =ZnSO+H f24422、也的性质物理性质：通常状况下H是无色、无味的气体，密度为0.0899g/L，且不溶于水。化学性质：H2具
2、有可燃性和还原性。2H +O =2H02 2 2H+CuO = Cu+HO2 2三、仪器与药品仪器：启普发生器、烧杯、水槽、橡皮管、试管及试管架、玻璃导气管、玻璃尖 嘴管、铁架台、凡士林、塑料瓶、玻璃棒、酒精灯、棉线、火柴、石棉网 药品：洗洁精、CuSO溶液、锌粒、稀HSO (1:4)、氧化铜424四、实验内容1利用启普发生器制取氢气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。装料前，先检查各接缝处的气密性以及是否漏液：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
3、密封。之后在球形漏斗颈适当位置用棉线紧密缠绕数圈，以防止锌 粒下落。将漏斗插入，并用玻璃棒将棉线拨至容器细颈处后，再将容器侧身由 侧口处加入用CuSO液浸泡过的锌粒，将发生器放直，安上导气管，打开旋钮，4由上口加入稀硫酸(V浓HSO : VH 0=1 : 4可事先往启普发生器中加水至将金属242锌全部淹没处，倒出水后量水的体积，即为稀硫酸的体积。)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。打开旋钮，用排水法收集一 试管H，管口向下靠近火焰，放开拇指，如有尖锐的爆鸣声，证明氢气不纯。2要继续收集并检验，直至只发出轻微的“噗”声为止，表明此时H已纯，才能2进行下一步的性质实验。实
4、验室制取氢气装置2. H的性质2(1) H在空气中燃烧2检验纯度后，在导管上连接一尖嘴玻璃管，点燃，在火焰上方罩一干燥的烧杯。现象：可明显看到氢气在空气中安静地燃烧，发出黄色火焰(尖嘴玻璃管 中含钠导致)。在火焰上方罩一干燥的烧杯片刻烧杯内壁就有小水珠。(2) H与空气混合气的爆鸣2取一小塑料瓶，在底部凿一火柴梗粗细小孔，食指堵住小孔，排水法集满 H后，倒放于桌面上，口部垫上石棉网以保证空气通畅。点燃火柴，放开手指，2用火柴梗捅透小孔水膜，点燃H。当H和空气的体积比为2 : 5时，产生的爆2 2鸣声音最大。(3) H吹肥皂泡2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
5、，慢慢开通H流，待气泡出现后，将管口迅速反转朝上，轻轻摆动或用嘴吹2气，泡泡脱离管口，用火在气泡上方点燃。现象：随着“噗”的一声，伴有黄色火球出现。(4) H 还原 CuO2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H，然后加热，当管口有液滴出现时，CuO加热2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H至试管冷却。2检查紫红色的金属铜中是否含有Cu 0,可将制成的紫红色金属铜取少量加入盛2有稀HSO的试管中，观察溶液是否变蓝：24Cu 0+H SO 二Cu+CuSO +H 022442现象：管口有液滴出现时，CuO加热部位由黑色
6、变为红热，再慢慢变为紫 红色加入盛有稀H SO溶液变蓝，说明有Cu O生成。242制取氢气还原氧化铜装置五、实验的注意事项1使用启普发生器之前要进行检漏，使用时容器底座的活塞最好用皮筋扎 紧，以免H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酸液冲出来。2为使反应速率更快，先将锌粒浸在CuSO溶液中至发黑，再给发生器中加4入或待反应物加入完毕后将适量的CuSO溶液直接加入启普发生器。43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，此处倒出未反应完的锌（要回收），将发 生器清水冲洗干净，擦干净磨口处凡士林并垫纸放好。4.
7、启普发生器使用过程中若要再添酸或锌，产生H之后必须先验纯后使用，2否则会出现不安全事故。5. H吹肥皂泡因玻璃管表面光滑，沾不住皂液，难以吹成，故用橡皮管且2在点燃的时应避开人。六、实验讨论1、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HSO24反应太慢，普通Fe和酸反应，生成的氢气中含有HS等杂质。同样，不能用盐2酸代替HSO，是由于盐酸易挥发，放热反应使生成的氢气中含有HCl气体。242、实验室制得的氢气有一股特殊气味，是由于Zn和酸不纯所致。其中含有 AsH （剧毒）、HS （剧毒）、SO等。AsH来自H SO中所含的微量砷，HS来自3223242Zn中的微量ZnS,S
8、O是H SO的还原产物。可将气体通过KMnO4溶液除去AsH ,2243通过NaOH溶液除去HS、SO，通过浓H SO除去水。22243、将制得的氢气点燃，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一个玻璃中钠元素的干扰问题。我们取一双通 的玻璃管，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 具有黄色火焰的氢气导管伸进粗玻璃管中，慢慢上下移动，直到调节火焰为淡 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。七、参考文献1王新唐亚文“氢气的制备”实验教学内容探讨J化学教与学.2010 (5) .73-74；2段玉峰等综合训练与设计M.2002(8)北京科学出版社.2001.218-221。
