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氢气的实验室制取和性质

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产品描述

实验目的

1、练习实验室制取氢气和用排水法收集气体

2、加深对氢气的认识 

实验原理

实验室用块状锌粒和稀硫酸反应制取氢气气体

氢气是无色无味的气体,标准状况下密度是0.089克/升(最轻的气体),难溶于水常温下性质稳定,在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。

氢气具有可燃性(可在氧气中或氯气中燃烧):点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯(氢气与空气的混合气体发生爆鸣的极限为4%-74.4%)。

实验仪器及药品

1、实验仪器

 

试管(JB-206)

 

 

单通活塞头(JB-206)

 

 

玻璃导管(JB-206)

 

 

 

磨口锥形漏斗(JB-206)

 

启普发生器(JB-206)

 

 

 

磨口球形漏斗(JB-206)

 

 

止水夹(JB-206)

 

 

筛孔正心氟胶垫(JB-206)

 

硅胶管(JB-208)

 

 

 

镊子JB-209)

 

量筒(JB-209)

 

 

水槽(JB-208)

 

烧杯(JB-206)

 

酒精灯(JB208)

 

 

2、自备仪器及实验药品:

锌粒、木条、火柴、稀硫酸、蒸馏水、塑料瓶

注意事项

1、使用启普发生器时,容器底座的活塞最好用绳子扎紧,以免氢气压力过大(因锌的颗粒小而落入酸液中不断反应使然),冲开活塞。

2、为使反应速率更快,可以先将锌粒浸在CuSO4溶液中至发黑(锌用CuSO4浸泡,形成微电池,是反应速率加快),再加入到发生器中,在发生器周围包围上一圈即可。

3、启普发生器使用完毕,用塞子堵住漏斗口,将发生器侧身,由下口倒出废酸液(统一收集),拔下导气管塞子,此处倒出剩余的锌粒(要回收),将发生器洗干净,擦干净磨口处凡士林并垫一硬纸收藏。

4、启普发生器使用过程中若要再添酸或锌粒,产生氢气之后必须先验纯后使用,否则会出现不安全事故。

5、氢气与空气的混合气体发生爆鸣的极限为4%~74.2%(体积分数)。若瓶内氢气纯度过高即超过爆鸣上限时,点火后首先是它的安静燃烧。由于燃烧消耗氢气,使筒内压强变小,空气便从下口源源不断地进入筒内,当氢气的含量进入爆鸣范围,即发生爆鸣。

实验步骤

一、制取氢气

1、涂凡士林密封。在旋钮处、底座的一侧、球形漏斗和玻璃球的磨口处三处分别抹上适量的凡士林,使其摩擦均匀光滑。

2、检查装置气密性。先打开单通活塞头的旋钮,由磨口锥形漏斗处注入水后,直到底部的玻璃半球装满,再关闭旋钮,继续从磨口锥形漏斗处注入水,当液面上升到球形漏斗的1/3处,在液面处划一记号,若数分钟内液面不下降,说明气密性好若下降,则气密性不好,可继续涂凡士林密封。

6.1-1 启普发生器制取氢气

3、加入锌粒和稀硫酸。给启普发生器中加水至金属锌全部淹没处,倒水后量水的体积,这就是稀硫酸的体积。将容器侧身由上口或侧口处加入锌粒,用玻璃棒将锌粒铺匀,将发生器放直,安上导气管,打开活塞,由上口加入稀硫酸(V硫酸: V=1∶4)至淹没锌粒处,关上活塞,固、液分离,稀硫酸液面升至漏斗处。

二、氢气的性质

1、验纯。打开单通活塞,用排水法收集一试管的氢气,管口向下移近火焰,放开拇指,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,此时氢气已纯,可以使用。

2、氢气的燃烧。检验纯度后,在导气管上连接一玻璃管,点燃氢气后,在深色背景下,可以明显看到氢气在空气中静静地燃烧,发出淡蓝色火焰(将制得的氢气点燃,其火焰呈黄色,可能是玻璃中钠元素的干扰)。在火焰上方罩一洁净干燥的烧杯,片刻烧杯内壁就有液体顺璧流下,该液体是水。

3、氢气与空气混合的爆鸣。取一小塑料瓶,在底部凿一火柴梗粗细小孔,食指堵住小孔,排水法集满氢气后,倒放于桌面上,口部垫上石棉网(将塑料瓶一半放在铁丝网处)以保证空气通畅。

4、点燃火柴,放开手指,用火柴梗捅透小孔,点燃氢气,深色背景下因氢气较纯,火焰燃烧平静,可以看到淡蓝色火焰。过一会儿,空气从盒底口流入到一定比例,发生爆鸣。

问题与交流

1、如何认定试管中的气体已经收集满?     

2、氢气的制备过程中有哪些现象?并描述制得的气体。  

3、氢气采用向排水法收集的依据是?氢气还以采用什么方法收集  

4、要想收集干燥的氢气,可以增加什么装置?请从氢气的制取和性质实验箱中选择适合的装置组合搭建。  

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