氢气的实验室制法

氢气的实验室制法之一

(1)反应原理

实验室通常用锌和稀硫酸（或盐酸）反应来制取氢气。

实验：在试管里放几粒锌，倒入5mL稀硫酸，用燃着的木条检验生成的气体。取少量反应后的溶液倒入蒸发皿里，加热，使水蒸发至有固体析出，冷却后观察。

将观察到的现象及结果填入表2：

这个反应可表示如下：

如用盐酸与锌反应，可用下式表示：

释疑：

①在实验室中为什么不用镁，铁等金属跟硫酸反应制取氢气？

因为镁与稀硫酸反应速率太快，不易控制，且价格较贵；铁与稀硫酸的反应速度较慢。而锌跟稀硫酸的反应速率适中，且锌的价格也较便宜。

②为什么不用浓硫酸或硝酸跟锌反应制氢气？

不用浓硫酸或硝酸，原因在于它们具有强氧化性，与锌等金属反应不产生氢气。

(2)氢气制取装置的设计

思考：制取氢气能否用制取氧气的装置？

①对比（从反应物的状态和反应条件两个方面对比）见表3

表3

从表3的对比中得出，制取氢气不能用制取氧气的实验装置。

②下面是几种实验室制取氢气的简易装置，见（图1，2，3），是比较它们各自的优缺点。

思考：

①图2所示的装置中的长颈漏斗的下端管口，必须伸入液面下，为什么？

②如果用图3所示的装置制取氢气，可以使反应随时发生，也可以使反应随时停止，为什么？

回答：

①为了防止氢气从长颈漏斗逸出。

②制取氢气时，打开橡皮导管上的弹簧夹，酸液从长颈漏斗流下，浸没锌粒，锌粒与稀硫酸发生反应，产生的氢气由试管上部的导管放出。不用时，用弹簧夹夹紧橡皮导管，试管内氢气的压强增大，把稀硫酸压回长颈漏斗中，这时液面下降，锌粒与稀硫酸脱离接触，反应也就自行停止了。

选学：

实验室里制取较多的氢气时，常用启普发生器。

凡是利用块状固体（不溶于水的）跟液体反应，反应时不需加热，且生成的气体难溶于水，都可使用启普发生器进行。启普发生器由球形漏斗(1)，容器(2)和导气管(3)三大部分组成。

使用时扭开导气管活塞，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟锌粒接触而发生反应，产生的氢气从导气管放出。不用时关闭导气管上的活塞，容器内氢气压强加大，把酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，反应即自行停止。

(3)氢气的收集方法

思考：

①收集氢气可以用向下排空气取气法，为什么？如欲收集一瓶氢气，通氢气的导管要伸入集气瓶的底部，为什么？如图4所示。

②收集氢气可以用排水取气法收集，为什么？如图5所示。

③充满氢气的集气瓶应盖好并把口向下放置，为什么？如图6所示。

回答：

①由于氢气比空气轻，所以可用向下排空气法收集。

将导气管伸入集气瓶底部的原因：可以将集气瓶中的空气尽可能排净。

②由于氢气难溶于水，所以可用排水法收集。

③由于氢气比空气轻，装满氢气的集气瓶口向下放置，可以使氢气不易逸出。

(4)置换反应

观察分析以下几个制取氢气的反应表达式，请找出这几个反应的共同点。

这几个反应有一个共同点：都是一种单质跟一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物，这类反应叫做置换反应。

比较置换反应与化合反应、分解反应有什么不同？

①化合反应：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。即A+B→AB

②分解反应：由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应。即AB→A+B

③置换反应：由一种单质跟一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。即A+BC→AC+B。

(5)原子团

①记住常见的原子团的名称和符号：

表4

原子团在许多化学反应里，作为一个整体参加化学反应，好象一个原子一样。如：

Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑

但原子团不是在任何化学反应中都保持不变的，在有些化学反应中是可以分开的。如加热氯酸钾时，其中的原子团氯酸根就分开了。

氢气的实验室制法之二

一、氢气的诞生

16世纪帕拉塞斯把铁放入硫酸中，铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应，放出许多氢气。但不能确认它是一种元素的单质，而只是把它当做一种具有可燃性的空气。直到1766年，英国科学家卡文迪许才确认氢气跟空气不同，并测定氢气的密度为1/14.38。他在1781年进一步指出，氢气在空气里燃烧生成水。1783年，拉瓦锡重做实验，证明水是氢气燃烧以后的唯一产物。因此，1787年他给它定名为“氢”（希腊语意思是“水素”），同时承认它是一种元素。

[学习引导]

气球里的氢气是如何制取的？

二、制取氢气的反应原理

制取氢气的方法有工业制法与实验室制法。

1．工业制取氢气的方法较多。如①电解水法，其反应原理：

2H2O2H2↑+O2↑；②甲烷高温裂解法，其反应原理：

2．实验室制取氢气的反应原理。

讨论：实验室是怎样制取氢气的？化学反应原理是什么？

(1)实验：①在盛有5mL稀硫酸的试管中放几粒锌粒，用燃着的木条检验生成的气体。②取少量反应后的溶液（放入蒸发皿）加热。

③观察上述实验的现象及结果填表：

表1

注意：制取氢气用锌粒，不能用纯的，锌的形状以不规则为好，这样可增大锌与硫酸的接触面，反应可以快些。

3．化学反应原理方程式表示如下：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

三、氢气制取实验装置的设计

思考：制取氢气能否用制取氧气的实验装置？

1．对比（从原料、状态和反应条件三方面对比），见表2。

表2

从表2得出：制取氢气不得用制取氧气的实验装置。

2．下面设计的实验室制氢气的简易发生器，如何使它完善？设计构思见图1所示。

①用什么装置制取氢气？有什么缺点？见图1(a)

②找出了缺点，怎么办？见图1(b)

③引出了导管后，若酸用完了，则反应不能继续进行，为了充分利用锌料，在实验不停止的情况怎样添加酸液呢？（加一个什么仪器就可以达到目的）见图1(c)。

④加入长颈漏斗后，其下端伸向什么地方较好？为什么？

长颈漏斗的下端管口要插入液面下，为了防止氢气从长颈漏斗逸出，见图1(c)。

⑤要使反应容易控制怎么办？

加一个弹簧夹及有孔塑料板，见图1(d)。

⑥探讨收集方法

由于氢气难溶于水可用排水集气法，见图2，又由于氢气比空气轻，又可用向下排空气法，见图3。

四、置换反应

问题与思考

实验室制氢的反应与化合、分解反应在形式上有什么不同？能否给这类反应命名？

1．制氢的反应原理如图3所示

图3 锌和硫酸置换反应的示意图

除用锌粒和稀硫酸反应制取氢气外，还可用盐酸代替硫酸，也可用镁或铁代替锌。

化学反应如图所示

氯化亚铁

观察分析：这几个反应有一个共同点，都是一种单质跟一种化合物起反应生成另一种单质和另一种化合物。这类反应跟化合反应和分解反应不同，命名为置换反应。

相同的是均含有SO4，命名为硫酸根。

不同的是反应前跟H结合，反应后跟Zn结合。SO4它在许多化学反应里，作为一个整体参加反应，好像一个原子一样，因而称为原子团。

[归纳小结]

[思维训练题]

填表：比较实验室制取H2和O2异同点

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本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b58c4428915f804d2b16c14b.html