氢气制备与性质一体化微型实验设计

2010级本科生：郑美霞 黄东燕

指导教师：衷明华

微型实验具有化学药品用量少、成本低、实验操作简便等优点，能满足大多数学校开展中学化学实验的要求。本实验装置采用微型仪器，可演示氢气的制取、吹肥皂泡、爆鸣、还原氧化铜等实验，并克服了常规实验的不足之处（如产生氢气的速率难以控制、实验步骤较烦琐等）。在多次实践中，本实验取得了较好的实验效果。

一 实验用品

（1）仪器：微型仪器1套、注射器2支（其中一支带针头）、酒精灯1盏、烧杯1个。

（2）药品：锌粒、氧化铜（丝状）、稀硫酸（3mol·L-1）、浓硫酸、无水硫酸铜、肥皂水。

二 实验装置图

三 实验步骤及实验现象

1.制作“微型启普发生器”

拔出注射器的推手，在内套管外壁加一圈橡皮圈（此时添加锌粒），放入注射器里，固定在靠近注射器锥头的地方，最后装好推手即可制成。

2.检查气密性

按上图所示连接好实验仪器，并检验装置的气密性。当推动注射器的推手，烧杯内的肥皂水有气泡冒出则说明装置气密性良好。

3.添加其他药品

用一只带有针头的注射器吸取一定量的稀硫酸注入启普发生器内，此时注射器内液体液面并未接触内套管，然后分别往V形侧泡反应管内加入浓硫酸、氧化铜、无水硫酸铜。

4.检验气体纯度

打开止水夹，推动注射器推手使稀硫酸与锌粒接触。反应有气体生成时，烧杯内将不断有气泡逸出。通过点燃吹出的气泡即可检验气体的纯度，若氢气纯净，能听到“噗”的一声，若不纯，则有尖锐的爆鸣声。

5.验证氢气具有还原性

当听到“噗”的一声，说明装置中的空气已被排尽。此时关闭止水夹，用酒精灯加热V形侧泡反应管中装有氧化铜的地方。当氧化铜由黑色变为红色，无水硫酸铜由白色变蓝色时，撤去酒精灯，继续通氢气至装置冷却。

四 改进方案的优点

（1）利用微型仪器，减少实验药品用量，环保且更安全。

（2）将氢气的制备与性质验证连为一体，简化实验步骤，节约实验时间且现象明显。

（3）实验装置气密性的检查方便且可靠，手轻轻一按，根据肥皂水是否冒泡即可判断装置的气密性。

（4）通过调节注射器的推手可随时控制氢气制取反应的进行与停止。

（5）烧杯中的肥皂水，一有气体生成即可连续吹出气泡，通过点燃肥皂泡来进行氢气与空气混合的爆炸实验更安全、方便。

（6）止水夹的巧妙应用，避免了无水硫酸铜颜色的变化是由烧杯内的水引起的。