实验三氢气的制取与性质实验

日期2014年4月8日；第七周周二，下午；姓名陈博殷学号073成绩实验三平安性实验及其教学研究——氢气的制取与性质实验一、氢气的制取1•相关知识：置换反映，氢气的物理性质与化学性质，气体的搜集方式。置换反映：无机化学反映的大体类型之一，指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反映。置换原那么为活动性强的金属置换活动性弱的金属溶液。本实验利用活泼金属Zn置换稀HSO中的H+制备H，原理：Zn+HSO=Hf+ZnSO2 4 2 2 4 2 4氢气物理性质：无色无味无毒，密度比空气小的气体（在各类气体中，氢气的密度最小）；温度。C时，转变成无色的液体，。C时，变成雪状固体。氢气化学性质：可燃性：纯氢的引燃温度为400°C,氢气可作为燃料，应用与航天、焊接、军事等方面；还原性：可用于冶炼某些金属材料等。气体搜集方式：排水法：氢气难溶于水；向下排空气法：氢气密度比空气小。2.实验用品：（请画实验装置图，并标明各药品和仪器名称）实验仪器：启普发生器、烧杯、集气瓶、毛玻片、导管、水槽；实验药品：锌粒、浓硫酸溶液、去离子水、硫酸铜溶液、凡士林。实验改良：⑴在反映前加入少量硫酸铜的晶体或溶液可加速反映速度。请问什么缘故？Zn+Cu2+=Zn2++Cu少量Cu附在Zn表面与Zn形成原电池。电化学侵蚀速度〉化学侵蚀速度。假设加入大量硫酸铜,Cu把Zn覆盖了，Zn与稀硫酸溶液接触面小，反映速度反而下降。⑵你还有其他的改良方式吗？改良缘故：启普发生器存在如此一个问题：在硫酸与锌粒的反映进程中，锌粒不断变小，变小的锌粒会掉到启普发生器的底部。如此，即便关闭排气阀，掉到底部的锌粒仍然会和留在底部的硫酸发生反映而继续生成氢气．从而致使启普发生器中的化学反映失去操纵。正因为如此，在实验进程中，常常显现启普发生器爆裂的现象，乃至致使平安事故的发生。改良的方式用铜片制作一个铜环，铜环的外径以略微变形能够放入启.普发生器反映室为宜；铜环的内径以启普发生器长颈漏斗的长颈恰好插入且铜环牢牢箍住长颈为宜。先将铜环放人启普发生器的反映室内，再把长颈漏斗的长颈插入铜环内。（资料来源：《启普发生器的改良》——刘栋字，湖南省宁乡县白马桥中学）用适宜的薄圆柱形塞制作一个圆环，圆环的外径以略微变形就能够够较顺利地放入启普发生器的反映室为宜；圆环的内径以启普发生器的长颈漏斗的长颈恰好插入且圆环牢牢地箍紧长颈为宜，圆环的厚度不宜太厚。然后将橡胶圆环放入启普发生器的反映室之内，再把球形的长颈插入圆环之内即可。实验平安提示：⑴稀硫酸如何配制（包括用量、浓度、温度的操纵）？用量：依照启普发生器大小决定，液体的量以方才浸没固体，不高过导气管活塞为宜。可先用水测量用量。浓度：1:4（酸：水）②配制：将浓硫酸慢慢倒入水中，不断搅拌。稀硫酸稀释时，放出大量热，假设把水倒入浓硫酸,水会像油花似的浮在浓硫酸上面，产生的高热会使水沸腾起来，使酸液飞溅，造成事故。配制好后，可将其放入冷水中加速降温。⑵如何避免反映进程中锌粒掉入球形漏斗底部？加锌粒前，在容器球体中加入必然量玻璃棉（较扎手）或放入橡胶片（由橡胶手套剪出橡胶皮，再剪成圈形，橡胶片放入启普发生器中注意放平）。⑶该反映是吸热仍是放热反映？如何避免反映体系温度太高？放热。反映进程中多用手触摸容器壁，假设感觉温度太高，用湿布冷却。实验教学内容探究：⑴检查实验装置的气密性有哪些方式？如以下图所示装置，要检查装置是不是漏气，应先把导气管的一端浸入烧杯或水槽的水中，用手紧握试管或用手掌紧贴烧瓶的外壁。若是装置不漏气，试管或烧瓶里的空气受热膨胀，导管口就有气泡冒出。然后把手移开，过一会儿，待试管或烧瓶冷却后，水就从烧杯或水槽中升到导气管里，形

先，夹紧弹簧夹，向长颈漏斗中加入必然量的水，一会儿，长颈漏斗中液面不下降，说明装置不漏气。因为只要装置不漏气，原来存在于锥形瓶中的空气就不可能消失，始终具有必然的气压，致使所加入的水不能不断地进入瓶中，因此，一会儿，长颈漏斗中的液面将再也不下降。采纳推拉注射器活塞检查以下图装置的气密性：当缓慢拉活塞时，若是装置气密性良好，可观看到长颈漏斗下端口产动气泡。当缓慢推活塞时，若是装置气密性良好，可观看到长颈漏斗内有液面上下移动，两液IS奎百弹簧夹上下移动，两液IS奎百弹簧夹U像胶菅⑤检查右图中装置的气密性时，第一，向分液漏斗中加入必然量的水,再用弹簧夹夹紧橡皮管后，打开分液漏斗的旋塞，一会儿，分液漏斗中的水再也不往下滴，说明装置不漏气。⑵生活中的哪些用品或废弃物品能够用来制取氢气？如下图1所示，利用破底试管制取氢气•还能够进行以下图2所示的操作，制取气体时，正放试管到盛有酸液的烧杯中，不需要气体时，将试管掏出，放到空烧杯中；还能够利用以下图3所示的装置制取氢气。图3利用废旧矿泉水瓶、自制白色塑料小网兜、废铜丝等材料制作启普发生器的简易装置，依据启普发生器的原理对装置进行设计，通过铜丝的下放、提拉来操纵反映的发生和停止，达到和启普发生器一样的成效。部钻上几个小孔，组装成右图所示装置即可。贮存气体时，容器内先装满水（水面要高于小瓶颈处），打开活塞（止水夹），气体将容积为2L的空塑料汽水瓶［沿弧形部份按小瓶粗细截去上部，将容积为1.25L的空塑料汽水瓶底

由导管通人，利用气压把小瓶中水从瓶底开孔处压人大瓶中（即小瓶部钻上几个小孔，组装成右图所示装置即可。贮存气体时，容器内先装满水（水面要高于小瓶颈处），打开活塞（止水夹），气体上升），贮满后关闭止水夹。利用气体时可打开止水夹，大瓶中水由小瓶底开孔处入小瓶内，即可自行把气体排出（假设使需气流大时，可用手轻轻下按小瓶）。实验时携带方便，操作简单易行。⑶请设计一个能够操纵反映速度的制备氢气的简易装置，画出装置图：该反映不需加热,只要锌粒与稀硫酸接触。要随时操纵反映的进行,就要使锌粒与稀硫酸能依照需要随时接触或不接触，于是可有两条设计思路。第一个思路是移动锌粒如以下图1,可将锌粒放人有孔塑料小瓶，用硬质金属丝索住小瓶，通过推拉金属丝使锌粒与稀硫酸接触或不接触达到操纵反映的目的。第二个思路是使稀硫酸的流动如以下图2,装只需使试管倾斜，就能够使锌与稀硫酸接触反映。以下图3、4、5装置中，夹上弹簧夹或关闭活塞，产生的氢气不能排出，压强增大，使稀硫酸液面下降与锌粒不接触停止反映礎质金属駛2礎质金属駛2图曲稀硫醱®装锌的孔料稻二、氢气的物理性质——氢气流吹香皂泡（选做）操作要求：在导管口蘸洗涤液，操纵氢气流速，当气泡足够大时，轻抖手腕，用火柴或松香点燃气泡。现象：香皂泡离开玻璃管上升，点燃，发出黄色火焰。实验探讨：寻觅制取又大又轻氢气泡的最正确方式。实验失败常见缘故：玻璃管太滑腻，所蘸香皂液较少，不易持续吹出多个香皂泡，而且易使吹出的香皂泡偏离管口，“结”在玻璃管上不易离开；吹出中的香皂泡易带上小水滴，使质量增加而不易飞升，表现不出氢气比空气轻的性质。依照失败缘故，总结氢气流吹香皂泡的实验要求注意四点：①香皂液的黏度要适度；②要用干燥的氢气，且不带有酸雾；③氢气流不可太急或太缓；④蘸香皂液的管子要选用适当。依照注意事项，采取如下方法：香皂液用发泡较多的洗衣粉来代替，如此较为容易形成气泡；让氢气通过干燥管，以使其干噪。为减少酸雾，制取氢气时弃用盐酸而改用稀硫酸，干燥剂用氢氧化钠和生石灰的混合物；为使提供的氢气既能保证纯度，又能自如地操纵氢气流，制取氢气的装置改用启普发生器或与启普发生器原理相同的简易装置。吹香皂泡的管子改用平口细竹管（可用一段长约5cm的一般毛笔杆）来代替玻璃管，以避免香皂泡的滑动而阻碍其形成。采纳平口细竹管优势：所蘸香皂水较多，蘸一次即可持续吹出多个香皂泡；增大了香皂泡与管的磨擦，不易偏离而“结”在管上，因此易离开；木制管有吸水作用，可避免香皂泡下面带小水滴，因此易飞升。增加实验趣味性方法：在香皂液中滴加有色墨水或颜料料，可吹出有色香皂泡，增加趣味性。改良的简易实验装置（不用干燥管）：将胶头滴管胶帽去掉，尖端伸入胶皮导管中，然后制取氢气（注意气流不能过大），吹香皂跑，轻轻抖动。该实验不需利用干燥管，操作简便，利用人气口小，出气口是滑腻喇叭口，气流平稳，从而使氢气香皂泡缓缓增大，轻轻抖动，气泡即可脱口上升三、氢气与氧气的反映㈠氢气的验纯和燃烧培育技术：启普发生器的利用技术；用试管搜集氢气并验纯的方式；学习通过演示实验进行元素化合物知识的教学技术（引导学生观看现象、试探并得出结论）相关知识：爆炸及燃烧的概念；氢气与氧气的反映爆炸：在极短时刻内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反映或状态转变。燃烧：燃烧是一种发光、发烧、的化学。氢气与氧气的反映：在点燃条件下，生成水，放出热量。实验步骤：⑴验纯操作及实验现象（结合图形）：操作：收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下或水平靠近酒精灯火焰，移开拇指。（注意：若用排水法收集氢气，应门 ///\X UX/§ g先让试管口竖直向下，让试管中水流尽后再实验）现象：听到很小的噗的声音（收集的氢气较纯净）；看到黄色火焰（由于点燃时使用玻璃导管，燃烧时的淡蓝色火2焰受钠兀素黄色火焰的干扰）；试管发热（放热反应）。⑵点燃操作：在尖嘴导气管口点燃，观察火焰颜色；再罩上一干净而且冷却的烧杯，观察现象。现象：火焰颜色为淡蓝色；烧杯底有水珠。实验平安提示：当氢气不纯时需从头验纯，但如果是用排空气法搜集氢气，那么在再次搜集前必需先用手指堵住试管口一段时刻。其缘故是验纯时可能有未燃尽的氢气在试管中继续燃烧，上述操作能熄灭试管中火焰,避免试管内还有火苗造成再次搜集时发生氢氧混合气体的猛烈反映。㈡氢氧爆鸣实验相关知识：爆炸极限的范围％〜％。实验装置图（注意对教材中插图的修正）：预备纸杯，纸杯底挖一圆孔，孔的大小要便于堵住，同时比火柴头稍大，便于点燃。实验平安提示：（实验本身并无危险，操作时要胆大心细、沉着稳固。）实验步骤：①用手指堵住纸杯底孔，将纸杯倒置，以向下排空气法搜集氢气（搜集时刻与氢气流量有关）；②一段时刻后，关闭启普发生器活塞（幸免点燃氢气时，氢气沿导管一直燃烧，致使启普发生器爆炸）；③引燃木条，用燃着的木条在小孔处点火。实验现象：①发出尖锐爆鸣声，纸杯高高弹起，纸杯中有一团黄色火焰。实验改良：例如，用矿泉水瓶做也可做此实验（剪掉瓶的下半部，用铁架台固定，把氢气从下部通入，一段时刻后，打开瓶盖，在瓶口处点燃，能够听见爆破声）。请问你的改良方式是？选用一个无孔的小塑料袋，使袋内约盛半袋空气后，再与氢气发生装置的导气管相连，搜集氢气,随着氢气的通人,塑料袋渐渐鼓起,然后停止通入氢气移开导气管,用线扎紧塑料袋口放置在实验台上并远离氢气发生装置，用针戳个小孔并用燃着的木条在小孔处点燃，马上，便发出一声巨响。实验所用塑料袋顺手可得，操作简便平安。取一个矿泉水瓶，截去底部，配上一个橡皮塞，制成电解水器，固定在铁架台上。在矿泉水瓶内加人占其容积2/3的氢氧化钠溶液，。接通直流电源进行电解，当观看到电解进程产生稳固的气体时，再向矿泉水瓶中加人2mL洗涤剂，当即有气泡产生。用火柴点燃气泡，产生尖锐的爆鸣声。此实验的再现性和重复性专门好，有利于激发学生的学习爱好。四、氢气还原氧化铜实验目的：熟悉氢气的还原性；把握置换反映的概念教学。实验原理：氢气与金属氧化物反映：MmOn+nH2仝mM+nH2O。当水的生成热大于金属氧化物生成热时，就能够够把金属还原出来。氧化铜的生成热远小于水的生成热，因此氧化铜易被氢气还原。该反映在室温时速度极慢，几乎不反映。在250°C以上温度，反映顺利进行。相关知识：氢气的制备与干燥；氧化一还原反映；氢气的验纯；爆炸极限实验技术：⑴普发生器的安装、检漏及利用；固体药品的取用及加热；氢气的验纯；实验仪器的安装；⑵此实验的操作程序与演示技术；并学会如何通过此实验进行适时的提问、启发、观看、试探等教与学的双边活动进行启发式教学的技术。实验步骤：（略）实验平安提示：⑴试管口要向下倾斜，缘故：避免生成的水倒流回热的试管底部使试管破裂。。⑵通入氢气前要先验纯，而且导管口要插入至试管底部，然后先通氢气后加热,反映后先先撤灯再停通氢气。（口诀：氢气早出晚归）实验装置图：

实验探讨：如何又快又好地完成氢气还原氧化铜演示实验？氢气还原氧化铜的最正确成效是反映后能在试管底部附着一层光亮的铜镜。要使演示实验又快又好，能够从以下几方面着手：锌粒的选择：选用纯度不高、形状不规那么的锌粒加速氢气的产生速度；稀硫酸的浓度：稀硫酸的浓度以1:4配制，有利于氢气的产生；氢气的净化：锌和稀硫酸作用后，锌中所含的微量的硫化锌和砷会与稀硫酸作用生成硫化氢和砷化氢。这些有毒气体既会污染环境，也会阻碍实验成效，应除去。因此，应将制得的氢气通过铬酸洗液或持续通太高锰酸钾溶液、氢氧化钠和浓硫酸，即可取得较纯净的氢气。氧化铜的用量和利用方式：实验说明，氧化铜用量以克左右为宜。太少，产生的铜镜面积过小；太多，产生铜镜需要的时刻太长，不宜在课堂上演示。实验进程中，将约克氧化铜粉末平铺在试管底部，将验纯后的氢气用导管通到试管底部、氧化铜粉末的上方。氢气流要足够大，在排尽空气的同时，要用氢气将氧化铜粉末吹开、吹散，并薄薄地、均匀地附着在试管底部，加热试管底部，4分钟后试管底部显现铜镜。此法在短时刻可取得铜镜，但用氢气流将氧化铜粉末吹开，使