氢气的制备与性质微型实验的改进

2010级本科生：潘杏婉 罗志枚

指导教师：衷明华

氢气的制备与性质原实验难以控制实验的进行与结束，同时，用排水法收集的氢气难以干燥，在进行氢气还原氧化铜实验时可能导致试管破裂，氢气的验纯实验危险性也比较高。另外，氢气的制备与性质实验是分别进行的，过程烦琐，也比较浪费时间，不切合当前中学课堂的实际情况。因此，有必要对实验进行改进。

微型实验具有实验装置简单便携、试剂用量少、安全性高、成本低、适用于大多数中学化学实验的特点，也适合大多数学校使用，条件差的学校可以购买一套仪器进行演示实验，条件好的学校可以让学生自己动手完成微型实验。本实验正是利用了微型实验的这些优点，将常规的氢气的制备及性质实验改进为微型实验，使该实验更加符合中学化学实验的要求。

一 实验原理

实验室制取氢气通常采用锌粒与稀硫酸反应制得，其反应原理是：

Zn+H2SO4═══ZnSO4+H2↑

二 实验用品

微型仪器1套、注射器2支、酒精灯1盏、锌粒、有Cu2+的稀硫酸、无水氯化钙、无水硫酸铜、氧化铜、氢氧化钠溶液、肥皂水、棉花。

三 实验装置图（略去铁架台和铁夹）

四 实验步骤及现象

（1）连接好实验仪器，并检验装置的气密性：按照上图所示，先用止气夹夹住U形管支管的橡皮筋，在U形管里加入适量的自来水，右端用一橡胶塞塞住，左端连接带有两支注射器的橡胶塞，拉动其中一支注射器，观察U形管中水的高度变化，如果装置气密性良好，U形管中的水会随着注射器的拉动而产生左右液面高度差。

（2）将适量锌粒加入U形管中；两支注射器分别装上有Cu2+的稀硫酸（可形成原电池，加速反应进行）和氢氧化钠溶液，插入左端的橡胶塞中；在U形管的右端内套中加入棉花，再加入无水氯化钙小颗粒以干燥U形管中产生的氢气，并在右端口塞上橡胶塞；在U形侧管用橡胶管连接V形侧泡反应管，管中各个凹面依次加入氧化铜、无水硫酸铜（用以检验反应生成的水）。

（3）实验开始，压下装有稀硫酸的注射器，随着稀硫酸的加入，反应快速进行，待装置中的空气差不多排尽，用装有肥皂水的多用滴管加入V形管中，若吹出气泡，用火柴点燃，听到“噗”的一声则说明氢气纯净，且可以看到V形侧泡反应管的尖端部分有淡蓝色火焰。再点燃酒精灯加热氧化铜进行氢气还原氧化铜实验，若观察到氧化铜由黑色变为红色，同时无水硫酸铜也由白色变为蓝色，则说明氢气还原氧化铜的产物是铜和水。

（4）反应结束，压下装有氢氧化钠溶液的注射器，则发生中和反应，氢气停止产生。

五 改进后的优点

（1）采用微型实验进行氢气的制备及性质实验，更加符合中学化学实验的要求，不仅节约实验用品，也使得实验更加安全。同时，本实验不仅大大简化了装置，还能进行氢气的制备与性质的验证实验，节约了实验的时间。

（2）在U形管的内套管中加入氯化钙固体，既减少了装置的空间，也可以干燥产生的氢气，以免干扰验证氢气与氧化铜生成水的性质实验。

（3）V形侧泡反应管中的无水硫酸铜可验证氢气和氧化铜的生成物有水。

（4）在V形侧泡反应管中的V形处加入肥皂水，使得生成的氢气能吹出气泡，同时也能进行氢气爆鸣的性质实验。

（5）通过加入氢氧化钠可以结束实验，要让实验继续，则可以再加入稀硫酸。

六 注意事项

加入肥皂水最好是在排尽了空气后再加进去，否则肥皂水可能会因为排出的空气而溢出。