氢气的制法.doc

氢气的制法与性质
一实验目的与要求
熟悉启普发生器的原理和构造,掌握其操作技能;掌握演示H2的性质实验安全操作技能;初步掌握H2还原CuO实验的方法。
二实验原理
Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2
2H2+O2=2H2O (点燃)
H2+CuO=Cu+H2O------------------(加热)
三仪器、材料与药品
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、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。如下图所示。
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,稀硫酸液面升至漏斗处。
2、H2的性质
⑴H2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。
⑵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。
⑶H2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。
⑷H2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。
⑸H2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+。
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