中学化学实验 氢气的制备

氢气的制备

实验装置:

问题:

1. 怎样检验启普发生器的气密性?

答:装料前,先气密性,方法是关住导气管上的旋钮,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,说明气密性良好;若下降,可涂凡士林密封。

2. 如何确定实验过程中硫酸的浓度?

答:因为在实验前没有考虑到硫酸浓度比较稀会造成氢气制备速率比较慢,等待了比较久后氢气仍未产生,所以只能将启普发生器中的稀硫酸倒出后换成1:3的稀硫酸,并且因为浓硫酸放热很严重,所以我们是将其放在凉水盆中进行稀释。网上查到启普发生器是这样加入硫酸的: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(注:实验室提供的是浓硫酸,须按1:4比例稀释),但是我认为这样对于实验有点危险,会造成放热过多,如果没有把握好会让所以还是应该先稀释再加入。

3. 为什么在实验前气密性检验很好,在制备氢气时候却产生不了氢气? 答:有可能是因为硫酸浓度太稀导致气体产生速率很慢,并且因为在加入药品后还要再次组装仪器,这时候把导管口没有组装好。

4. 如何保证锌粒不漏下去?

答:可以在放棉花时候将棉花湿润,然后装好启普发生器,观察是否有塞满,如果没有再放一下棉花在棉花比较少的部位,湿润后将其装置再次组装好。这样就不会让在实验过程中发生锌粒漏下的情况。

5. 如果将硫酸浓度增大,氢气产生速率还是很低怎么办?

答:在第二次将硫酸浓度增大时候,产生氢气的速率还是很低,我们在反应器中加入了硫酸铜粉末,因为这样会发生原电池反应,并且随着反应的进行,硫酸浓度的降低也会影响反应速率,所以加入硫酸铜,让其和锌粒发生置换反应后,生成的铜就会和锌发生原电池反应,反应速率明显提高了很多。所以很多实验中都会提醒要用用CuSO 4溶液浸泡过的锌粒,这样就避免

了实验过程中加入硫酸铜的麻烦。

6. 怎样确定氢气的纯度?

答:我们小组选用了老师给的两种方法,一种是用排水法收集在试管中进行验纯,一种是用吹肥皂泡的方法,用试管中的氢气验纯时,管口向下移近火焰,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H 2已纯,可以使用;空气中的燃烧界限: 5%~

75%(体积)

7. 如何很好的把握吹肥皂泡方法检验氢气的纯度?

答:在吹肥皂泡方法中,我们用玻璃管来进行吹肥皂泡,但是效果很不好,所以选用橡胶管来进行吹气泡,并且网上也查到实验过程中用洗洁精来吹肥皂泡效果比较好。当橡胶管肥皂泡在管口时候可以摇一摇橡胶管或者轻轻吹一下。有时候肥皂泡因为上升的速率很快,很难赶上去,所以这个实验很考验我们反应的灵敏性和协调性。

8. 为什么在点燃肥皂泡和在玻璃管口点燃氢气检验氢气时出现的是黄色? 答:因为肥皂泡是由硬脂酸钠组成,玻璃管中也含有钠离子,所以点燃肥皂泡时候由钠燃烧的黄色掩盖掉氢气的淡蓝色,所以我们看到的是黄色,而不是蓝色。

9. 这个实验过程中应该选用盐酸还是硫酸来酸化呢?

答:锌和稀盐酸反应稍微快点,因为氯离子的络合效应。4HCl+Zn=H2ZnCl4+H2↑这样生成物更稳定,反应会快一些。但是盐酸反应温度升高,会挥发出氯化氢,导致气体含有氯化氢。硫酸不会挥发,所以我们最后还是选用盐酸来进行酸化制氢气。

氢气的制备

实验装置:

问题:

1. 怎样检验启普发生器的气密性?

答:装料前,先气密性,方法是关住导气管上的旋钮,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,说明气密性良好;若下降,可涂凡士林密封。

2. 如何确定实验过程中硫酸的浓度?

答:因为在实验前没有考虑到硫酸浓度比较稀会造成氢气制备速率比较慢,等待了比较久后氢气仍未产生,所以只能将启普发生器中的稀硫酸倒出后换成1:3的稀硫酸,并且因为浓硫酸放热很严重,所以我们是将其放在凉水盆中进行稀释。网上查到启普发生器是这样加入硫酸的: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(注:实验室提供的是浓硫酸,须按1:4比例稀释),但是我认为这样对于实验有点危险,会造成放热过多,如果没有把握好会让所以还是应该先稀释再加入。

3. 为什么在实验前气密性检验很好,在制备氢气时候却产生不了氢气? 答:有可能是因为硫酸浓度太稀导致气体产生速率很慢,并且因为在加入药品后还要再次组装仪器,这时候把导管口没有组装好。

4. 如何保证锌粒不漏下去?

答:可以在放棉花时候将棉花湿润,然后装好启普发生器,观察是否有塞满,如果没有再放一下棉花在棉花比较少的部位,湿润后将其装置再次组装好。这样就不会让在实验过程中发生锌粒漏下的情况。

5. 如果将硫酸浓度增大,氢气产生速率还是很低怎么办?

答:在第二次将硫酸浓度增大时候,产生氢气的速率还是很低,我们在反应器中加入了硫酸铜粉末,因为这样会发生原电池反应,并且随着反应的进行,硫酸浓度的降低也会影响反应速率,所以加入硫酸铜,让其和锌粒发生置换反应后,生成的铜就会和锌发生原电池反应,反应速率明显提高了很多。所以很多实验中都会提醒要用用CuSO 4溶液浸泡过的锌粒,这样就避免

了实验过程中加入硫酸铜的麻烦。

6. 怎样确定氢气的纯度?

答:我们小组选用了老师给的两种方法,一种是用排水法收集在试管中进行验纯,一种是用吹肥皂泡的方法,用试管中的氢气验纯时,管口向下移近火焰,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H 2已纯,可以使用;空气中的燃烧界限: 5%~

75%(体积)

7. 如何很好的把握吹肥皂泡方法检验氢气的纯度?

答:在吹肥皂泡方法中,我们用玻璃管来进行吹肥皂泡,但是效果很不好,所以选用橡胶管来进行吹气泡,并且网上也查到实验过程中用洗洁精来吹肥皂泡效果比较好。当橡胶管肥皂泡在管口时候可以摇一摇橡胶管或者轻轻吹一下。有时候肥皂泡因为上升的速率很快,很难赶上去,所以这个实验很考验我们反应的灵敏性和协调性。

8. 为什么在点燃肥皂泡和在玻璃管口点燃氢气检验氢气时出现的是黄色? 答:因为肥皂泡是由硬脂酸钠组成,玻璃管中也含有钠离子,所以点燃肥皂泡时候由钠燃烧的黄色掩盖掉氢气的淡蓝色,所以我们看到的是黄色,而不是蓝色。

9. 这个实验过程中应该选用盐酸还是硫酸来酸化呢?

答:锌和稀盐酸反应稍微快点,因为氯离子的络合效应。4HCl+Zn=H2ZnCl4+H2↑这样生成物更稳定,反应会快一些。但是盐酸反应温度升高,会挥发出氯化氢,导致气体含有氯化氢。硫酸不会挥发,所以我们最后还是选用盐酸来进行酸化制氢气。


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