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1、1 / 4 氢气的制法与性质 姓名:康欣学号: 40907215 2009 级化学 4 班第 6 实验小组 18729565862 一、实验原理 Zn + H2SO4( 稀 ZnSO4 + H2 2H2 + O22H2O H2 + CuO Cu + H 2O 1. 实验室中不用金属Al 或铁与酸反应制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。 b5E2RGbCAP 2. 实验室制得的 H有一股特殊的气味,是由于Zn和酸不纯所致。其中含
2、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KMnO 4溶液除去 AsH3,通 过 NaOH 溶液除去 H2S、SO2,通过 H2SO4除去水。p1EanqFDPw 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。这就不能简单的认为是玻璃管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,在其背部贴上黑纸,造成一个黑色背景,然后将具 有黄色火焰的H 导管伸进粗玻璃管内,慢慢上下移动,直到调节至火焰呈蓝色 为止。该实验中,就是原
3、来在玻璃导管上的黄色火焰,此处也呈蓝色。对此, 我们可认为,氢火焰在粗管中燃烧,就像在火焰上方挂了一个烟囱,加快了空 气对流,使供氧充分。 DXDiTa9E3d 4. 启普发生器是荷兰一个名叫启普的药品商所发明。其使用优点是:用时 只要使固液接触,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。 RTCrpUDGiT 二、实验操作过程与实验现象 1. 利用启普发生器制取氢气 认识仪器 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
4、的容器,第三部分是带旋钮的导气管。如图:5PCzVD7HxA 检查装置气密性 装料前要检查各接缝处的气密性。方法是关住导气管上的旋钮,由漏斗处 点燃 2 / 4 注入水后,在液面处划一记号,若数分钟内液面不下降,说明气密性良好;若 下降,可涂凡士林密封。jLBHrnAILg 装药品 在球形漏斗颈适当位置用玻璃丝编绕数圈,以阻止锌粒下落。 将漏斗插入,用玻璃棒将玻璃丝拨至容器细颈处后,从容器侧口处加入 用 CuSO4溶液浸泡过的锌粒。 将反应器放直,安上导气管,打开旋塞,由上口加入稀硫酸98% 的浓硫 酸与水按照1:4 的比例稀释)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。
5、2.H2的性质 H2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,此时氢气已纯,可以使用。xHAQX74J0X H2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,在深色背景下观察 火焰颜色。 在火焰上方罩一冷而干净烧杯,观察烧杯内有什么变化。 实验现象:在深色背景下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,烧杯壁上出现明显水雾,证明氢气燃烧产生水。 LDAYtRyKfE H2与空气混合气的爆鸣 取一事先准备好的顶端带有火柴梗粗细大小的小孔的胶卷盒
6、,食指堵住 小孔,排水法集满氢气。 将集满氢气的胶卷盒倒放在桌面上,口部垫上石棉网以保证空气流通, 也可以将胶卷盒置于桌子边沿,留出一点空隙让空气可以流入,这样氢气的爆 鸣可能会推迟一些,比较安全。)Zzz6ZB2Ltk 点燃火柴,放开堵着小孔的手指,用火柴梗捅透小孔水膜,点燃氢气, 观察氢气的爆鸣现象。 实验现象:在刚点燃氢气的时候,没有爆鸣现象,但是在深色背景下可以 观察到氢气平静的燃烧,并有淡蓝色火焰;过一会之后,空气从盒底流入,积 聚达到一定的比例后,会有爆鸣现象产生。当氢气与空气的体积比为2:5 时, 3 / 4 产生的爆鸣声音最大。) dvzfvkwMI1 H2吹肥皂泡 取少量洗洁
7、精与水混合均匀,用橡皮管在洗涤液中蘸一下,管口朝下。 慢慢开通氢气流,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,用火在气泡上方或下方点燃。 rqyn14ZNXI 实验现象:在气泡上方点燃时,气泡变成黄色的火球,并发出“噗”的一 声,在气泡下方时,如果不接触气泡,气泡会被吹得越来越高而不会被点燃。 EmxvxOtOco H2还原 CuO 在一干燥洁净的试管中加入少量氧化铜固体,使氧化铜粉末在试管底部 薄薄的铺一层。 将试管倾斜安装于铁架台上管口略低于底部),如图: 先通一会儿氢气 略 1 分钟认为可以将试管中的空气全部排出来),然后 加热。 当加热至管口有液滴出现时,
8、CuO加热部位由黑色变为砖红色,然后慢 慢有亮红色出现。 撤掉酒精灯,继续通H2至试管冷却。 检查紫红色的金属铜中是否含有CuO ,具体操作是:将制得的红色固体 取少量加入盛有稀H2SO4,观察溶液是否变蓝。 SixE2yXPq5 由于铜单质不溶于稀硫酸,而Cu2O可以与稀硫酸发生如下反应: Cu2O + H2SO4Cu + CuSO4 + H2O 三、实验应注意的事项 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。6ewMyirQFL 2. 为使反应速率更快,先将锌粒浸在CuSO 4溶液中至发黑,再给发生器中 加入。
9、 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。kavU42VRUs 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,粘不住皂液,难以吹成,故用橡皮管。此外 还可用竹管来代替。 4 / 4 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消耗H2,使筒内压 强变小,空气便从下口源源不断的进入筒内,当H2的含量进入爆鸣范围,即发 生爆鸣。传统的方法是用排水法收集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。 y6v3ALoS89 申明: 所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用 途。
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