氢气的制备与性质实验报告

1、氢气的制备与性质陈慧娟2009级化学五班一、实验的原理1、H2的制备：实验室制取氢气仍沿用16世纪人们发现氢气的方法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。一方面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；另外一方面，因为盐酸有挥发性， 生成的氢气易混入氯化氢气体而不纯净，因此，实验室制取氢气多是选用锌和稀硫酸反应1。Zn+H2SO4ZnSO4+H22、H2的性质：物理性质：通常状况下H2是无色、无味的气体，比空气只有空气的1/14，即在标准大气压，0下，H2的密度为0.0899g/L，且不溶于水。 化学性质：H2具有可燃性和还原性等。

2、H2不仅能还原的氧化铜，还可以还原三氧化三铁、三氧化钨等一些金属氧化物。2H2+O22H2OH2+CuOCu+H2O二、实验步骤及现象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。方法是关住旋钮，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，可涂凡士林密封。之后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。将容器侧身由上口或侧口处加入用CuSO4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

3、导气管，打开旋钮，由上口加入稀硫酸(V浓H2SO4VH2O=14给启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处，倒水后量水的体积，这就是稀硫酸的体积。）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H2已纯，可以使用。2.H2的性质（1）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，在火焰上方罩一干燥的烧杯。现象：在深色背景下，可明显看到氢气在空气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰。在火焰上方罩一干燥的烧杯片刻烧杯内壁就有液滴顺壁流下。

4、（2）H2与空气混合气的爆鸣 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H2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，用火柴梗捅透小孔水膜，点燃H2。当H2和空气的体积比为25时，产生的爆鸣声音最大。现象：深色背景下因H2较纯，火焰燃烧平静，可看到淡蓝色火焰。过一会儿，空气从盒底口流入，积聚到一定比例，发生爆鸣。（3）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

5、）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上（管口略低于底部），先通一会儿H2，然后加热，当管口有液滴出现时，CuO加热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H2至试管冷却。检查紫红色的金属铜中是否含有Cu2O，可将制成的紫红色金属铜取少量加入盛有稀H2SO4的试管中，观察溶液是否变蓝：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O现象：管口有液滴出现时，CuO加热部位由黑色变为红热，再慢慢变为紫红色加入盛有稀H2SO4溶液变蓝，说明有Cu2O生成。三、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

6、2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，酸液冲出来。2.为使反应速率更快，先将锌粒浸在CuSO4溶液中至发黑，再给发生器中加入或待反应物加入完毕后将适量的CuSO4溶液直接加入启普发生器。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.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光滑，沾不住皂液，难以吹成，故用橡皮管,且在点燃的时应避开人。四、相关文献与重点文献

7、综述文献：刘芳. 氢气实验室制法的条件探索J.零陵师范高等专科学校学报 2001.22(3).61-62.重点文献综述：在实验室中, 制取氢气的常规方法是以启普发生器为实验的装置稀盐酸或稀硫酸和锌反应制取。制取氢气容易，有时效果并不好。为此,，笔者进行了多次实验, 研究了制备氢气的过程中影响反应速度和反应进行程度的几个因素：1、不同酸对反应速度的影响；2、酸的浓度对反应速度的影响；3、反应内部是否能形成原电池对反应速度的影响；4、接触面积对化学反应速度的影响从而得出相应的结论。五、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。六、实验讨论H2的制备与性质实验在中学教学中能够达到哪些教学目标？知识目标：1、知道氢气的实验室制备方法、收集方法和检查装置气密性的方法。2、了解实验室制氢气的步骤、验证氢气的性质以及使用氢气的安全操作。3、认识制氢气所需仪器的名称及知道这些仪器的连接和使用方法。4、熟悉启普发生器的构造，熟练掌握其安装和安全操作。5、知道实验室收集氢气的方法（排水法和向下排空气法）。技能目标：1、通过观看教师的演示实验提高对实验的观察、比较能力。2、通过小组实验，体验科