探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計氫氣的制備

1、探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計之氫氣的制備1. 化學(xué)反應(yīng)原理金屬鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣：zn-h2s（）4 = zns（）4 + h2 t（稀硫酸用1體積濃硫酸跟4體積水混合而成）也可以用金屬鋅與稀鹽酸反應(yīng)制備氫氣：zn+2hci = zncb+h? f（稀鹽酸濃度 1: 3）。2. 實(shí)驗(yàn)儀器：試管、啟普發(fā)生器、單孔橡皮塞、雙孔子塞、導(dǎo)管、鐵架臺、分液漏斗、 長頸漏斗等。實(shí)驗(yàn)藥品：鋅粒、稀硫酸或稀鹽酸等3. 探究方案方案：如圖11t所示，檢查裝置氣密性后，在試悖中放入適量鋅粒，加入適量稀硫 酸（或稀鹽酸）塞上塞子，收集紅氣。鋅跟稀硫酸反應(yīng)制紅氣，如反應(yīng)速率太慢，可在稀硫 酸小加入少量硫酸銅溶液或用稀鹽酸代替稀硫酸

2、。如圖11-2所示，可以在上述裝置屮添加分液漏斗，通過控制添加試劑的速度來控制反 應(yīng)速率，獲得較平穩(wěn)的氣流。方案：制収較多氮?dú)鈺r，可用啟普發(fā)牛器制取，如圖11-3所示。當(dāng)打開導(dǎo)氣管的活 塞，球形漏斗中的液體進(jìn)入容器與窄口上固體接觸而產(chǎn)生氣體；當(dāng)關(guān)閉活塞，生成的氣體將 液體壓入球形漏斗，使固、液體試劑脫離接觸而反應(yīng)暫行停止，可供較長時間反復(fù)使用。啟 普發(fā)住器屮的酸液長久使用后會變稀，此時，可把下球側(cè)口的橡皮塞（有的是玻璃塞）拔下， 倒掉廢酸，塞好塞子，再向球形漏斗中加酸。需要更換或添加固體吋，可把裝有導(dǎo)管的橡皮 塞取下，由中間圓球的側(cè)口加入固體。使用啟普發(fā)生器要注意以下兒點(diǎn)： 反應(yīng)不需條件，而且

3、反應(yīng)時不能產(chǎn)生大量的熱。 反應(yīng)物一個是固體（需要塊狀或粒狀，反應(yīng)時不能變成粉末狀），一個是液體。 生成氣體不能是易溶于水的氣體。4. 探究評價方案裝置簡單，操作簡便，適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)。但由于試管容積小，所能制得氫氣量較 少，裝置不能控制氣體的產(chǎn)生與終止。因此教師演示或需要制取較多雖氫氣時，不宜使用此 法。方案制収氣體時，可隨開隨用，隨關(guān)隨停，使用方便，但缺點(diǎn)是需要較多的試劑， 更換試劑比較麻煩。為此，可按如圖11-4所示改進(jìn)，其原理與啟普發(fā)生器相同。這種裝置 延用了啟普發(fā)生器即開即用的優(yōu)點(diǎn)，同時避免了試劑用量多的缺點(diǎn)，是實(shí)驗(yàn)制取氫氣常好的 裝置。o圖u-4tt氫氣稀硫酸廠橡皮塞圖u-5圖 11-6

4、5. 資源開發(fā)（1）用注射器作氣體發(fā)生裝置，適用于制取少量氫氣。使川時，先取下注射器的活塞， 向針管中加入固體試劑，裝上活塞吸入液體試?yán)?將針尖朝匕推動活塞排出針管屮的空氣, 再將針尖插入橡皮塞密封。使用時，針尖朝上拔掉橡皮塞，推動活塞即可排出氫氣。如圖11一5。用生活中的很多物品對代替化學(xué)儀器做制取氫氣實(shí)驗(yàn)，材料易得，操作簡單，下面 僅舉二例。利用f1常生活中容易獲得t電池的鋅皮、廢舊鋁制品和酸反應(yīng)來制収氫氣，使用前 應(yīng)將金加材料清洗并將表面的油漆等保護(hù)層打磨干凈，如用鋁制取氫氣，應(yīng)選用稀鹽酸，鋁 和稀硫酸的反應(yīng)速率比較慢。用小試管作氫氣發(fā)生，在小試管外套一支略大的試管收集氫 氣，收集過程屮

5、將人試管緩慢向上提起。如圖11-6。在較小的塑料牛奶瓶中加入鋅片（可從廢舊干電池外殼中取得），倒?jié)M白酯（主要 成分為ch3c00h）,在瓶口套上氣球，靜止，一段吋間后，氣球脹開，取下氣球，伸入一根 帶玻璃活塞的導(dǎo)管，扎緊氣球口，可進(jìn)行氫氣的實(shí)驗(yàn)。如圖11-7所示。圖n-7氣球6. 創(chuàng)新思維（1）檢驗(yàn)活潑金屬和酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的簡單方法：在試管內(nèi)加入幾塊鋅粒，再加入少量 稀硫酸，可以看到鋅粒和稀硫酸反應(yīng)有大量氣泡產(chǎn)生，這時用大拇指堵住試管口片刻，松開 堵住試管口的大拇指，立刻用燃著的木條點(diǎn)試管中的氣體，試管中的氣體被點(diǎn)燃，發(fā)出尖銳 的爆鳴聲。（2）2體積氫氣跟1體積氧氣混合成爆鳴氣，它在不遇明火時

6、不會發(fā)生爆炸。但遇火則 發(fā)牛強(qiáng)烈爆鳴，用它充填肥皂泡或塑料薄膜袋點(diǎn)火時，會有意想不到的強(qiáng)烈爆鳴，但乂十分 安全。用塑料薄膜袋把口扎緊在一根連有橡膠管的玻璃管上，先用來儲1/3體積氧氣，再充 2/3體積氫氣（最好是先充氧氣后充氫氣），然后用彈簧夾緊。往預(yù)先準(zhǔn)備好的盛冇肥皂液 的蒸發(fā)皿內(nèi)鼓入混合氣（如圖11-8所示），蒸發(fā)皿內(nèi)會冒起大量氣泡。然后移走儲氣袋。 用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，會發(fā)生震耳的爆鳴聲并伴有火光。塑料薄膜儲氣袋內(nèi)若有剩余氣體，可 打開彈簧夾 就著導(dǎo)管口點(diǎn)燃 塑料袋同樣“安全”爆破。這后一個實(shí)驗(yàn)正好啟發(fā)同學(xué)思考， 如果塑料袋換成了玻璃細(xì)口瓶該會有怎樣的后果？這個實(shí)驗(yàn)將使學(xué)生牢iii在導(dǎo)管口點(diǎn)燃易 燃?xì)怏w時，一定要先檢驗(yàn)它的純度。（3）利用金屬鋁和氮氧化鈉反應(yīng)也可制備氮?dú)猓?ai+2na（）h + 2h2（） = 2naai（）2 + 3h2 t如圖11-9所示，在燒瓶中放入鋁片和固體氫氧化鈉，通過分液漏斗加入