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1、氢气的制法与性质一、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H2的性质实验安全操作技能；4、 初步掌握H2还原CuO实验的方法。二、实验原理Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H22H2+O2=2H2O (条件：点燃)H2+CuO=Cu+H2O (条件：加热)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、玻璃丝、火柴、蒸发皿、石棉网药品：洗涤剂溶液、CuSO4溶液、锌粒、稀H2SO4（1:4）、甘油、氧化铜四、实验内容1、利用启普发生器制取氢气启普发生器（如下图）由三
2、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组成所组成的容器，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。方法是关住导气管的上旋钮，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。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。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。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，有上口加入稀硫酸（1：4）至淹没锌粒处，关上旋钮，固、液分离，稀
3、硫酸液面升至漏斗处。2、H2的性质H2纯度的检验打开旋钮，用排水法收集一试管氢气，管口向下移近火焰，放开拇指，若有尖锐的爆鸣声，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。氢气在空气中燃烧检验纯度后，在导管上连接一尖嘴玻璃管，点然后，在深色背景下，可明显看到氢气在空气中安静的燃烧，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。H2与空气混合气的爆鸣取一端开口的易拉罐，在底部凿一火柴梗粗细小孔，排水法集满氢气后，倒置于桌面上，口部垫上石棉网以保证空气畅通。点燃火柴，放开手指，用火柴梗捅透小孔水膜，点燃氢气，深色背景下因氢气较纯，火
4、焰燃烧平静，可看到淡蓝色火焰。过一会空气从盒底部流入，集聚到一定比例，发生爆鸣。当空气和氢气的体积比列为2：5时，产生的爆鸣声音最大。H2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，轻轻摆动或用嘴吹起，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。H2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（管口略低于底部），先通一会氢气，然后加热，当管口有液滴出现时，氧化铜加热加热部位由黑变为红热，在慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯，继续通氢气至试管冷却。检查紫红色的金属铜里是否含
5、有Cu2O,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，观察溶液是否变蓝：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O.实验结果是没有变蓝，证明无Cu2O。装置如图所示。五、注意事项1、使用启普发生器时，容器底部的活塞最好用绳子扎紧，以免氢气压力过大（因锌粒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
6、要再添酸或锌，产生氢气之后必须先验纯后使用，否则会出现不安全事故。5、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。6、氢气与空气的混合气体发生爆鸣的极限为4%74.4%（体积分数）。若筒内氢气纯度过高即超过爆鸣上限时，点火后首先是它的安静燃烧。由于燃烧消耗氢气，使筒内压强变小，空气便从下口源源不断的进入筒内，当氢气的含量进入爆鸣范围时，即发生爆鸣。传统的方法是用排水法收集氢气，筒内到底收集了多少氢气全凭经验，这就为点燃氢气能否爆鸣埋下隐患，教师无法把握是否能成功。六、 讨论与研究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H2SO4
7、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。2、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。 3、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。4、启普发生器是荷兰一个叫启普的药品商所发明。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，有如下几种简易装置可供参考。
