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实验原理
许多活泼金属,如铝、铁、锌等,都很容易与盐酸或稀硫酸起反响放出氢气。在反响中,金属原子替换了酸中的氢原子,生成另一种化合物,每两个氢原子相结合成一个氢分子,聚集成氢气。实验室就是利用了这个原理来制取氢气的。实验室不用铝或铁与酸反响制取氢气,是因为铝和冷的稀硫酸反响太慢,普通铁与稀酸反响生成的氢气含有硫化氢等杂质。同样,不能用盐酸代替硫酸,由于盐酸挥发,使制得的氢气中含有氯化氢气体。所以,综合考虑,本实验选用锌和稀硫酸反响制取氢气,反响式如下:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
启普发生器的构造和工作原理简介
根本构造:启普发生器常被用于固体颗粒和液体反响的实验中以制取气体,它由球形漏斗、容器和导气管三局部组成。如右图所示:
根本原理:将仪器横放,把锌粒由容器上插导气管的口中参加,然后放正仪器,再将装导气管的塞子塞好。接着由球形漏斗口参加稀盐酸。使用时,扭开导气管活塞,酸液由球形漏斗流到容器的底部,再上升到中部跟锌粒接触而发生反响,产生的氢气从导气管放出。不用时关闭导气管的活塞,容器内继续反响产生的氢气使容器内压强加大,把酸压回球形漏斗,使酸液与锌粒脱离接触,反响即自行停止。使用启普发生器制取氢气十分方便,可以及时控制反响的发生或停止。
启普发生器的优点:反响随开随用,随关随停。
启普发生器的特点:
,必须检验装置的气密性
,控制反响速率与进程
,也不能放出大量的热,更不能进行加热
,或不溶于反响溶液
,手应该握住蜂腰部位
三、实验操作过程与实验现象
操作过程
:旋紧启普发生器玻璃半球上的出液口处的旋塞,翻开导气管上的活塞,从球型漏斗口处参加一定量的水,使水的高度刚好没过出液口的顶部,观察出液口是否漏水。
:如果装置不漏水,关闭导气管上的活塞,从球形漏斗口继续加水,使球形漏斗内的液面高于其1/2,并做一记号,等待2--3分钟后观察液面是否发生变化,如果发生变化,那么表示气密性不良,那么应该检查导气管活塞处〔假设漏气,可涂抹适量的凡士林〕、导气管橡胶塞处〔假设漏气,可用力旋紧〕、球形漏斗与容器的磨口部位〔假设漏气,可涂抹适量的凡士林〕。
:在装药品之前,应该用玻璃纤维缠绕球形漏斗与蜂腰部位的接触处,以防止锌粒落入玻璃半球内〔切勿使玻璃纤维粘在球形漏斗磨口部位〕。将仪器倾斜一定的角度或平放,用钥匙取60粒锌粒,均匀的铺在玻璃纤维周围。平放仪器,将导气管插上并旋紧,关闭活塞,从球形漏斗中参加一定量的稀硫酸(没过锌粒外表即可〕。
:翻开活塞,使反响液缓慢流下,等气泡均匀产生后,用排水法收集一小试管氢气,靠近酒精灯火焰,放开拇指,如有锋利的爆鸣声,证明氢气不纯,那么应继续收集,直至只发出轻微的“噗〞声为止。
:取一小塑料瓶,在底部凿一火柴梗粗细的小孔,食指堵住小孔,排水法收集满氢气后,口部垫上石棉网以保证空气畅通。点燃火柴,放开手指,捅破水膜,点燃氢气,发生爆鸣,并将塑料瓶冲起一定的高度。当氢气与空气体积比为2:5时,爆鸣声最大。
:取少量洗涤液用蒸馏水配成溶液,用橡胶管在洗涤液中蘸一下,管口仍朝下,慢慢开通氢气流,待气泡产生后,将导管口朝上,轻轻摆动或用嘴吹气,是泡泡脱离,用火在上方点燃,随着“噗〞的一声,伴有黄色火焰产生。
:取一硬质大试管,在底部平铺一层薄薄的氧化铜并倾斜安装于铁架台上〔管口略朝下倾斜〕,先通一会儿氢气,稍后加热,当管口有液滴出现时,氧化铜加热部位逐渐变为红热,再慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯,继续通氢气,至试管冷却。检查金属铜中是否含有氧化亚铜,可将制成的紫红色金属铜取少量参加盛有稀硫酸的试管中,观察是否变蓝。
氢气复原氧化铜实验装置
氢气复原氧化铜实验装置
氢气复原氧化铜实验装置
通→点→熄→停
通→点→熄→停
〔二〕实验现象
实验内容
实验现象描述
实验结论
氢气的制取
锌粒上有气泡冒出,启普发生器略微变热
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
氢气的验纯
听到锋利爆鸣声
听到轻微的“噗〞的声音
氢气不纯
氢气纯洁
氢气爆鸣实验
氢气与空气混合发生爆鸣,并将塑料瓶冲起一定的高度
点燃氢气和空气的混合气体能发生爆炸
氢气吹肥皂泡
氢气吹出的肥皂泡并向上飘动,用火点燃后,产生一黄色火球
相同条件下氢气密度比空气小
氢气复原氧化铜
黑色粉末氧化铜逐渐变红,试管口有水珠凝集
H2+CuO=(高温)=Cu+H2O
实验应注意的事项
,一定要检验氢气的纯度,,当含氢的体积在4%~%,不要用同一个试管,需要更换一只试管重新检验.
,要远离火源,防止氢气不纯而引起爆炸.
,应注意在点燃肥皂泡前一定要拿走储气瓶,.
,加热前应先通入氢气把试管内的空气排尽,,防止时快时慢,,要继续通入氢气至试管冷却.
,容器底部的活塞最好用绳子扎紧,以免氢气压力过大,冲出塞子。
,先将锌粒浸在硫酸铜溶液中至发黑,再给容器中参加。
,用塞子堵住漏斗口,将容器侧身,由下口倒出废酸〔统一收集〕,拔出导气管,此处倒出余锌〔回收〕,将启普发生器用清水冲洗干净,擦干净磨口处凡士林并垫一硬纸收藏。
,产生氢气后必须先验纯后使用,否那么会出现不平安事故。
氢气吹肥皂泡因玻璃管外表光滑,沾不住皂液,难以吹成,故用橡胶管。
本实验存在的缺乏之处
:实验室常用的启普发生器为250mL或500mL,每次实验所用药品量比拟大,造成实验药品的严重浪费。
:第一次产生氢气后,虽然已关闭导气管活塞,但是锌粒外表仍残留有局部稀硫酸,会继续反响,致使容器内压强过大,可能导致容器上的活塞被冲出,实验失败。
六、相关文献与重点文献综述
用启普发生器所用酸的量较多,实为浪费,氢气在空气中燃烧,按照实验事实,观察到的是黄色火焰,与课本上所说的产生淡蓝色火焰相矛盾,使学生产生疑心,自制启普发生器来改良氢气的实验室制法及燃烧实验,操作简便,现象明显,成功率高。
参考文献
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[9]王清泉,丰解文.“氢气的实验室制法〞实验教学设计[J].湖北中小学实验室,1996,(04).
实验改良例文
〔一〕实验准备
广口瓶,平安漏斗或长颈漏斗,导气管与广口瓶和配套的橡胶塞上面钻有3个小孔,T形管,止水夹,酒精灯,铁架台,试管,大型铜制的燃烧匙〔内有无数的小孔〕,枯燥管,带尖嘴的玻璃管
安装时,在燃烧匙的提杆上上涂凡士林,便于密闭和上下提动
实验操作
各仪器装置按图连接好后,用止水夹夹住A,B两处,然后从长颈漏斗处参加水,浸汲漏斗下端的出口至漏斗内有水柱,隔一定时间,假设水柱不下降,证明气密性良好,可以进行实验
先给广口瓶参加一小块石灰石〔够排紧装置内空气〕,然后给燃烧匙内参加足够的锌粒(可使燃烧匙装满〕,塞上带导气管的塞子,从长颈漏斗中参加少量盐酸与石灰石反响,使空气从导气管A处或B处排出。
从长颈漏斗中参加稀硫酸约占广口瓶容积的1/3--1/2,然后把燃烧匙放低,浸入酸液中产生反响,能看到大量的气泡产生,隔一定的时间后〔二氧化碳可能排尽〕,关闭A或B进行排水法收集氢气。
关闭B翻开A,进行吹气泡实验,证明氢气比空气轻,然后点燃氢气,实验可看到较高的淡蓝色火焰,可同时验证生成物
关闭A翻开B,进行氢气复原氧化铜实验
实验完毕后,把燃烧匙拉杆拉起来,使之与酸液脱离接触〔燃烧匙内的酸液可从小孔内排出),反响随着停止,然后关闭导气管B
优点
,实验现象明显
%的反响完,没有任何浪费
,不需要斟换,这样可以节省大量的时间
,生成的氢气量最足,产生的试验线效果更加明显直观,特别是氢气的燃烧实验