制備氫氣實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整版

1、專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注氫氣的制法與性質(zhì)2009級(jí)化學(xué)1班（2）組、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求熟悉啟普發(fā)生器的原理和構(gòu)造，掌握其操作技能；掌握演示H2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn) 和安全操作技能；初步掌握H2還原CuO實(shí)驗(yàn)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理Zn + H 2SO4 （?。㈱nSO4 + H 2 T占燼2H2 + O 2 2H2OH 2 + CuO Cu + H 2。三、儀器、材料與藥品啟普發(fā)生器、燒杯（500mL、150mL、50mL）、水槽、橡皮管、試管及試管 架、玻璃導(dǎo)氣管、玻璃尖嘴管、鐵架臺(tái)（配鐵夾）、凡士林、塑料瓶或易拉罐、 玻璃棒、酒精燈、玻璃絲、火柴、石棉網(wǎng)、洗瓶；洗滌劑溶液、CuSOq溶液、 鋅粒、稀H2SO4（1 4）、

2、氧化銅。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.利用啟普發(fā)生器制取氫氣啟普發(fā)生器（如下圖）由三部分組成。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組成的容器，第三部分是帶旋鈕的導(dǎo)氣管。打開(kāi)旋鈕時(shí)的狀態(tài)關(guān)閉旋鈕時(shí)的狀態(tài)（1）涂凡士林密封。在旋鈕處、底座的一側(cè)、球形漏斗和玻璃球的磨口處 三處分別抹上適量的凡士林，使其摩擦均勻光滑。（2）檢查裝置氣密性。先打開(kāi)導(dǎo)氣管上的旋鈕，由漏斗處注入水后，直到 底部的玻璃半球裝滿(mǎn)，再關(guān)閉旋鈕，繼續(xù)從漏斗處注入水，當(dāng)液面上升到球形 漏斗的1/3處，在液面處劃一記號(hào)，若數(shù)分鐘內(nèi)液面不下降，說(shuō)明氣密性好； 若下降，則氣密性不好，可繼續(xù)涂凡士林密封。（3） 纏化學(xué)纖維。在球形漏斗頸

3、適當(dāng)位置（稍下端即可）用化學(xué)纖維編繞 數(shù)圈，以防止鋅粒下落，編繞完化學(xué)纖維，應(yīng)該用水檢驗(yàn)一下，化學(xué)纖維是否 編繞過(guò)多過(guò)緊，液體能否順利流過(guò)。（4） 裝固體和液體。給啟普發(fā)生器中加水至金屬鋅全部淹沒(méi)處，倒水后量水的體積，這就是稀硫酸的體積。將容器側(cè)身由上口或側(cè)口處加入用CuS04溶液浸泡過(guò)的鋅粒，用玻璃棒將鋅粒鋪勻，將發(fā)生器放直，安上導(dǎo)氣管，打開(kāi)旋 鈕，由上口加入稀硫酸 （V濃H2SO4 V H2O =1 4）至淹沒(méi)鋅粒處，關(guān)上旋鈕，固、 液分離，稀硫酸液面升至漏斗處。2.H2的性質(zhì)學(xué)習(xí)參考專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注（1）H2純度的檢驗(yàn)打開(kāi)旋鈕，用排水法收集一試管的 H2,管口向下移近火焰，放開(kāi)拇指，如 有尖銳

4、的爆鳴聲，證明氫氣不純，要繼續(xù)收集并檢驗(yàn)，直至只發(fā)出輕微的 噗” 聲為止，此時(shí)H2已純，可以使用。（2）H2在空氣中燃燒檢驗(yàn)純度后，在導(dǎo)氣管上連接一尖嘴玻璃管，點(diǎn)燃后，在深色背景下，可 以明顯看到氫氣在空氣中靜靜地燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰（將制得的H2點(diǎn)燃，其 火焰呈黃色，可能是玻璃中鈉元素的干擾）。在火焰上方罩一干凈燒杯，片刻 燒杯內(nèi)壁就有液體順壁流下，該液體是水。反應(yīng)方程式：占燼2H2 + O 22H2O（3）H2與空氣混合的爆鳴取一小塑料瓶，在底部鑿一火柴梗粗細(xì)小孔，食指堵住小孔，排水法集滿(mǎn) H2后，倒放于桌面上，口部墊上石棉網(wǎng)（將塑料瓶一半放在鐵絲網(wǎng)處）以保證 空氣通暢。點(diǎn)燃火柴，放開(kāi)手指

5、，用火柴梗捅透小孔水磨，點(diǎn)燃H2,深色背景 下因H2較純，火焰燃燒平靜，可以看到淡藍(lán)色火焰。過(guò)一會(huì)兒，空氣從盒底口 流入，積到一定比例，發(fā)生爆鳴。采用向下排空氣法收集 H2,同上方法和空氣混合爆鳴。當(dāng)H2和空氣的體 積比為2 5時(shí)，產(chǎn)生的爆鳴聲音最大（H2與空氣的混合氣體發(fā)生爆鳴的極限為 4%-74.4%，若筒內(nèi)H2純度過(guò)高超過(guò)爆鳴上限時(shí)，點(diǎn)火后首先是它的安靜燃 燒。由于燃燒消耗H2,使筒內(nèi)壓強(qiáng)變小，空氣便從下口源源不斷地進(jìn)入筒內(nèi)， 當(dāng)H2含量進(jìn)入爆鳴范圍，即發(fā)生爆鳴）。. 學(xué)習(xí)參考 .專(zhuān)業(yè).專(zhuān)注化學(xué)反應(yīng)方程式：占燼2H2 + O 22H2O（4）H2吹肥皂泡取少量洗滌劑用蒸餾水配成溶液，（V

6、洗潔精：V水=1:2 ）。用橡皮管在洗滌 液中蘸一下，管口仍朝下，慢慢開(kāi)通H2流，待氣泡出現(xiàn)后，將管口迅速反轉(zhuǎn)朝 上,輕輕擺動(dòng)或用嘴吹，泡泡脫離管后，用火在氣泡上方點(diǎn)燃，隨著噗”的一 聲，伴有黃色的火球出現(xiàn)（火球呈黃色由于洗滌劑中含有十二烷基苯磺酸 鈉）。化學(xué)反應(yīng)方程式：占燼2H2 + O 2 2H2O（5）H2 還原 CuO取一干燥的硬質(zhì)試管，底部鋪有薄薄一層氧化銅并傾斜安裝于鐵架臺(tái)上（管口略低于底部），先通一會(huì)H2 （除去試管中的空氣，防止H2與空氣混合， 發(fā)生爆炸），然后加熱，當(dāng)管口有液滴出現(xiàn)時(shí)，CuO加熱部位有黑色變?yōu)榧t 熱，在慢慢變?yōu)榧t紫色。撤掉酒精燈，繼續(xù)通H2至試管冷卻。檢查紫紅

7、色的金 屬銅中是否含有CU2O （磚紅色），可將制成的紫紅色金屬銅取少量加入盛有稀 H2SO4的試管中，觀察溶液是否變藍(lán)。反應(yīng)方程式為：H2 + CuOCu + H 2。CU2O + H 2SO4Cu + CuSO 4 + H 2。五、注意事項(xiàng)1使用啟普發(fā)生器時(shí)，容器底座的活塞最好用繩子扎緊，以免H2壓力過(guò) （因鋅的顆粒小而落入酸液中不斷反應(yīng)使然），沖開(kāi)活塞。2為使反應(yīng)速率更快，先將鋅粒浸在CuS04溶液中至發(fā)黑（鋅用CuS04浸 泡，形成微電池，是反應(yīng)速率加快），再給發(fā)生器中加入，在發(fā)生器周?chē)鼑?上一圈，大約兩勺即可。3啟普發(fā)生器使用完畢，用塞子堵住漏斗口，將發(fā)生器側(cè)身，由下口倒出 廢酸液

8、（統(tǒng)一收集），拔下導(dǎo)氣管塞子，此處倒出余鋅（要回收），將發(fā)生器 洗干凈，擦干凈磨口處凡士林并墊一硬紙收藏。4啟普發(fā)生器使用過(guò)程中若要再添酸或鋅粒，產(chǎn)生H2之后必須先驗(yàn)純后使 用，否則會(huì)出現(xiàn)不安全事故。5. H2吹肥皂泡因玻璃管表面光滑，沾不住皂液，難以吹成，故用橡皮管。 在點(diǎn)燃?xì)馀輹r(shí)，應(yīng)該把點(diǎn)燃的火柴放在氣泡上方等待氣泡上來(lái) ，如果在氣泡下 面追著氣泡點(diǎn)燃，很難追上，所以應(yīng)在氣泡上方去點(diǎn)燃。6. H2與空氣的混合氣體發(fā)生爆鳴的極限為 4%74.2%（體積分?jǐn)?shù)）。若筒內(nèi)H2純度過(guò)高即超過(guò)爆鳴上限時(shí)，點(diǎn)火后首先是它的安靜燃燒。由于燃燒消耗 H2使筒內(nèi)壓強(qiáng)變小，空氣便從下口源源不斷地進(jìn)入筒內(nèi)，當(dāng)H2

9、的含量進(jìn)入爆 鳴范圍，即發(fā)生爆鳴。傳統(tǒng)的方法是用排氣法收集 H2，筒內(nèi)到底收集了多少 H2全憑經(jīng)驗(yàn)，這就為點(diǎn)燃H2能否使它爆鳴埋下隱患，教師無(wú)法把握是否能成 功。六、相關(guān)文獻(xiàn)與重點(diǎn)文獻(xiàn)綜述1.王志法制備氫氣的裝置小結(jié)J.數(shù)理化學(xué)習(xí)（初中版）,2007,（09）.中學(xué)化學(xué)中最常用于制備氫氣的裝置是啟普發(fā)生器，但在實(shí)際的教學(xué)中由 于啟普發(fā)生器價(jià)格較貴且裝置較大，平時(shí)用的比較多的是簡(jiǎn)易裝置。2. 羅華榮，彭曉玲.氫氣的制取及其爆鳴實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)J.中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備 2009,(03).一般氫氣的制取及氫氣、氧氣混合氣爆鳴實(shí)驗(yàn)存在以下不足：實(shí)驗(yàn)裝置繁 鎖、零部件多，攜帶不便；玻璃儀器在操作使用及爆鳴實(shí)驗(yàn)時(shí)存在不安全因素；藥 品用量多，不便回收，易造成浪費(fèi)，污染環(huán)境；爆鳴實(shí)驗(yàn)點(diǎn)火時(shí)學(xué)生有緊張、恐懼 心理，容易出事。對(duì)此，提出幾點(diǎn)改進(jìn)方法。3. 劉勛.實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的學(xué)習(xí)要點(diǎn)J.數(shù)理化學(xué)習(xí)(初中版),2004,(10).實(shí)驗(yàn)室制取氫氣涉及到的知識(shí)點(diǎn)比較多，記憶起來(lái)比較費(fèi)勁，現(xiàn)將其步驟簡(jiǎn)要總結(jié)為：查”