氫氣的制備與性質(zhì)實驗報告

1、氫氣的制備與性質(zhì)陳慧娟2009級化學(xué)五班一、實驗的原理1、H2的制備：實驗室制取氫氣仍沿用16世紀人們發(fā)現(xiàn)氫氣的方法稀硫酸和某些金屬反應(yīng)。鎂、鋅、鐵等金屬都能跟酸反應(yīng)生成氫氣。一方面由于鎂與酸反應(yīng)太快，鐵與酸反應(yīng)又太慢，而鋅與酸反應(yīng)速率正適合實驗室條件下制取氫氣；另外一方面，因為鹽酸有揮發(fā)性， 生成的氫氣易混入氯化氫氣體而不純凈，因此，實驗室制取氫氣多是選用鋅和稀硫酸反應(yīng)1。Zn+H2SO4ZnSO4+H22、H2的性質(zhì)：物理性質(zhì)：通常狀況下H2是無色、無味的氣體，比空氣只有空氣的1/14，即在標準大氣壓，0下，H2的密度為0.0899g/L，且不溶于水。 化學(xué)性質(zhì)：H2具有可燃性和還原性等。

2、H2不僅能還原的氧化銅，還可以還原三氧化三鐵、三氧化鎢等一些金屬氧化物。2H2+O22H2OH2+CuOCu+H2O二、實驗步驟及現(xiàn)象1.利用啟普發(fā)生器制取氫氣啟普發(fā)生器由三部分組成。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組成的容器，第三部分是帶旋鈕的導(dǎo)氣管。 裝料前，先檢查各接縫處的氣密性。方法是關(guān)住旋鈕，由漏斗處注入水后，在液面處劃一記號，若數(shù)分鐘內(nèi)液面不下降，說明氣密性好；若下降，可涂凡士林密封。之后在球形漏斗頸適當位置用玻璃絲編繞數(shù)圈，以阻止鋅粒下落。將容器側(cè)身由上口或側(cè)口處加入用CuSO4液浸泡過的鋅粒，再將漏斗插入，用玻璃棒將玻璃絲撥至容器細頸處后，將發(fā)生器放直，安上

3、導(dǎo)氣管，打開旋鈕，由上口加入稀硫酸(V濃H2SO4VH2O=14給啟普發(fā)生器中加水至將金屬鋅全部淹沒處，倒水后量水的體積，這就是稀硫酸的體積。）至淹沒鋅粒處關(guān)上旋鈕，固、液體分離，稀硫酸液面升至漏斗處。打開旋鈕，用排水法收集一試管H2，管口向下移近火焰，放開拇指，如有尖銳的爆鳴聲，證明氫氣不純，要繼續(xù)收集并檢驗，直至只發(fā)出輕微的“噗”聲為止，此時H2已純，可以使用。2.H2的性質(zhì)（1）H2在空氣中燃燒檢驗純度后，在導(dǎo)管上連接一尖嘴玻璃管，點燃，在火焰上方罩一干燥的燒杯。現(xiàn)象：在深色背景下，可明顯看到氫氣在空氣中安靜地燃燒，發(fā)出淡藍色火焰。在火焰上方罩一干燥的燒杯片刻燒杯內(nèi)壁就有液滴順壁流下。

4、（2）H2與空氣混合氣的爆鳴 取一小塑料瓶，在底部鑿一火柴梗粗細小孔，食指堵住小孔，排水法集滿H2后，倒放于桌面上，口部墊上石棉網(wǎng)以保證空氣通暢。點燃火柴，放開手指，用火柴梗捅透小孔水膜，點燃H2。當H2和空氣的體積比為25時，產(chǎn)生的爆鳴聲音最大?，F(xiàn)象：深色背景下因H2較純，火焰燃燒平靜，可看到淡藍色火焰。過一會兒，空氣從盒底口流入，積聚到一定比例，發(fā)生爆鳴。（3）H2吹肥皂泡 取少量洗滌劑用蒸餾水配成溶液，用橡皮管在洗滌液中蘸一下，管口仍朝下，慢慢開通H2流，待氣泡出現(xiàn)后，將管口迅速反轉(zhuǎn)朝上，輕輕擺動或用嘴吹氣，泡泡脫離管口，用火在氣泡上方點燃?，F(xiàn)象：隨著“噗”的一聲，伴有黃色火球出現(xiàn)。（4

5、）H2還原CuO 取一干燥的硬質(zhì)試管，底部鋪薄薄一層氧化銅并傾斜安裝于鐵架臺上（管口略低于底部），先通一會兒H2，然后加熱，當管口有液滴出現(xiàn)時，CuO加熱部位由黑色變?yōu)榧t熱，再慢慢變?yōu)樽霞t色。撤掉酒精燈，繼續(xù)通H2至試管冷卻。檢查紫紅色的金屬銅中是否含有Cu2O，可將制成的紫紅色金屬銅取少量加入盛有稀H2SO4的試管中，觀察溶液是否變藍：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O現(xiàn)象：管口有液滴出現(xiàn)時，CuO加熱部位由黑色變?yōu)榧t熱，再慢慢變?yōu)樽霞t色加入盛有稀H2SO4溶液變藍，說明有Cu2O生成。三、實驗的注意事項1.使用啟普發(fā)生器之前要進行檢漏，使用時容器底座的活塞最好用皮筋扎緊，以免H

6、2壓力過大(因鋅的顆粒小而落入酸液中不斷反應(yīng)使然)，沖開活塞，酸液沖出來。2.為使反應(yīng)速率更快，先將鋅粒浸在CuSO4溶液中至發(fā)黑，再給發(fā)生器中加入或待反應(yīng)物加入完畢后將適量的CuSO4溶液直接加入啟普發(fā)生器。3.啟普發(fā)生器使用完畢，用塞子堵住漏斗口，將發(fā)生器側(cè)身，由下口倒出廢酸液(統(tǒng)一收集)，拔下導(dǎo)氣管塞子，此處倒出未反應(yīng)完的鋅(要回收)，將發(fā)生器清水沖洗干凈，擦干凈磨口處凡士林并墊紙放好。4.啟普發(fā)生器使用過程中若要再添酸或鋅，產(chǎn)生H2之后必須先驗純后使用，否則會出現(xiàn)不安全事故。5.H2吹肥皂泡因玻璃管表面光滑，沾不住皂液，難以吹成，故用橡皮管,且在點燃的時應(yīng)避開人。四、相關(guān)文獻與重點文獻

7、綜述文獻：劉芳. 氫氣實驗室制法的條件探索J.零陵師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報 2001.22(3).61-62.重點文獻綜述：在實驗室中, 制取氫氣的常規(guī)方法是以啟普發(fā)生器為實驗的裝置稀鹽酸或稀硫酸和鋅反應(yīng)制取。制取氫氣容易，有時效果并不好。為此,，筆者進行了多次實驗, 研究了制備氫氣的過程中影響反應(yīng)速度和反應(yīng)進行程度的幾個因素：1、不同酸對反應(yīng)速度的影響；2、酸的濃度對反應(yīng)速度的影響；3、反應(yīng)內(nèi)部是否能形成原電池對反應(yīng)速度的影響；4、接觸面積對化學(xué)反應(yīng)速度的影響從而得出相應(yīng)的結(jié)論。五、參考文獻1 王新.唐亞文.“氫氣的制備”實驗教學(xué)內(nèi)容探討J.化學(xué)教與學(xué).2010（5）.73-74；2段玉峰等.綜合訓(xùn)練與設(shè)計M.2002（8）.北京.科學(xué)出版社.2001.218-221。六、實驗討論H2的制備與性質(zhì)實驗在中學(xué)教學(xué)中能夠達到哪些教學(xué)目標？知識目標：1、知道氫氣的實驗室制備方法、收集方法和檢查裝置氣密性的方法。2、了解實驗室制氫氣的步驟、驗證氫氣的性質(zhì)以及使用氫氣的安全操作。3、認識制氫氣所需儀器的名稱及知道這些儀器的連接和使用方法。4、熟悉啟普發(fā)生器的構(gòu)造，熟練掌握其安裝和安全操作。5、知道實驗室收集氫氣的方法（排水法和向下排空氣法）。技能目標：1、通過觀看教師的演示實驗提高對實驗的觀察、比較能力。2、通過小組實驗，體驗科