實(shí)驗(yàn)三氫氣的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

日期2014年4月8日；第七周周二，下午；姓名陳博殷學(xué)號(hào)073成績(jī)實(shí)驗(yàn)三平安性實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)研究——?dú)錃獾闹迫∨c性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一、氫氣的制取1?相關(guān)知識(shí)：置換反映，氫氣的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)，氣體的搜集方式。置換反映：無(wú)機(jī)化學(xué)反映的大體類型之一，指一種單質(zhì)和一種化合物生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反映。置換原那么為活動(dòng)性強(qiáng)的金屬置換活動(dòng)性弱的金屬溶液。本實(shí)驗(yàn)利用活潑金屬Zn置換稀HSO中的H+制備H，原理：Zn+HSO=Hf+ZnSO2 4 2 2 4 2 4氫氣物理性質(zhì)：無(wú)色無(wú)味無(wú)毒，密度比空氣小的氣體（在各類氣體中，氫氣的密度最小）；溫度。C時(shí)，轉(zhuǎn)變成無(wú)色的液體，。C時(shí)，變成雪狀固體。氫氣化學(xué)性質(zhì)：可燃性：純氫的引燃溫度為400°C,氫氣可作為燃料，應(yīng)用與航天、焊接、軍事等方面；還原性：可用于冶煉某些金屬材料等。氣體搜集方式：排水法：氫氣難溶于水；向下排空氣法：氫氣密度比空氣小。2.實(shí)驗(yàn)用品：（請(qǐng)畫實(shí)驗(yàn)裝置圖，并標(biāo)明各藥品和儀器名稱）實(shí)驗(yàn)儀器：?jiǎn)⑵瞻l(fā)生器、燒杯、集氣瓶、毛玻片、導(dǎo)管、水槽；實(shí)驗(yàn)藥品：鋅粒、濃硫酸溶液、去離子水、硫酸銅溶液、凡士林。實(shí)驗(yàn)改良：⑴在反映前加入少量硫酸銅的晶體或溶液可加速反映速度。請(qǐng)問(wèn)什么緣故？Zn+Cu2+=Zn2++Cu少量Cu附在Zn表面與Zn形成原電池。電化學(xué)侵蝕速度〉化學(xué)侵蝕速度。假設(shè)加入大量硫酸銅,Cu把Zn覆蓋了，Zn與稀硫酸溶液接觸面小，反映速度反而下降。⑵你還有其他的改良方式嗎？改良緣故：?jiǎn)⑵瞻l(fā)生器存在如此一個(gè)問(wèn)題：在硫酸與鋅粒的反映進(jìn)程中，鋅粒不斷變小，變小的鋅粒會(huì)掉到啟普發(fā)生器的底部。如此，即便關(guān)閉排氣閥，掉到底部的鋅粒仍然會(huì)和留在底部的硫酸發(fā)生反映而繼續(xù)生成氫氣．從而致使啟普發(fā)生器中的化學(xué)反映失去操縱。正因?yàn)槿绱耍趯?shí)驗(yàn)進(jìn)程中，常常顯現(xiàn)啟普發(fā)生器爆裂的現(xiàn)象，乃至致使平安事故的發(fā)生。改良的方式用銅片制作一個(gè)銅環(huán)，銅環(huán)的外徑以略微變形能夠放入啟.普發(fā)生器反映室為宜；銅環(huán)的內(nèi)徑以啟普發(fā)生器長(zhǎng)頸漏斗的長(zhǎng)頸恰好插入且銅環(huán)牢牢箍住長(zhǎng)頸為宜。先將銅環(huán)放人啟普發(fā)生器的反映室內(nèi)，再把長(zhǎng)頸漏斗的長(zhǎng)頸插入銅環(huán)內(nèi)。（資料來(lái)源：《啟普發(fā)生器的改良》——?jiǎng)澴郑鲜庎l(xiāng)縣白馬橋中學(xué)）用適宜的薄圓柱形塞制作一個(gè)圓環(huán)，圓環(huán)的外徑以略微變形就能夠夠較順利地放入啟普發(fā)生器的反映室為宜；圓環(huán)的內(nèi)徑以啟普發(fā)生器的長(zhǎng)頸漏斗的長(zhǎng)頸恰好插入且圓環(huán)牢牢地箍緊長(zhǎng)頸為宜，圓環(huán)的厚度不宜太厚。然后將橡膠圓環(huán)放入啟普發(fā)生器的反映室之內(nèi)，再把球形的長(zhǎng)頸插入圓環(huán)之內(nèi)即可。實(shí)驗(yàn)平安提示：⑴稀硫酸如何配制（包括用量、濃度、溫度的操縱）？用量：依照啟普發(fā)生器大小決定，液體的量以方才浸沒(méi)固體，不高過(guò)導(dǎo)氣管活塞為宜。可先用水測(cè)量用量。濃度：1:4（酸：水）②配制：將濃硫酸慢慢倒入水中，不斷攪拌。稀硫酸稀釋時(shí)，放出大量熱，假設(shè)把水倒入濃硫酸,水會(huì)像油花似的浮在濃硫酸上面，產(chǎn)生的高熱會(huì)使水沸騰起來(lái)，使酸液飛濺，造成事故。配制好后，可將其放入冷水中加速降溫。⑵如何避免反映進(jìn)程中鋅粒掉入球形漏斗底部？加鋅粒前，在容器球體中加入必然量玻璃棉（較扎手）或放入橡膠片（由橡膠手套剪出橡膠皮，再剪成圈形，橡膠片放入啟普發(fā)生器中注意放平）。⑶該反映是吸熱仍是放熱反映？如何避免反映體系溫度太高？放熱。反映進(jìn)程中多用手觸摸容器壁，假設(shè)感覺(jué)溫度太高，用濕布冷卻。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容探究：⑴檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性有哪些方式？如以下圖所示裝置，要檢查裝置是不是漏氣，應(yīng)先把導(dǎo)氣管的一端浸入燒杯或水槽的水中，用手緊握試管或用手掌緊貼燒瓶的外壁。若是裝置不漏氣，試管或燒瓶里的空氣受熱膨脹，導(dǎo)管口就有氣泡冒出。然后把手移開(kāi)，過(guò)一會(huì)兒，待試管或燒瓶冷卻后，水就從燒杯或水槽中升到導(dǎo)氣管里，形

先，夾緊彈簧夾，向長(zhǎng)頸漏斗中加入必然量的水，一會(huì)兒，長(zhǎng)頸漏斗中液面不下降，說(shuō)明裝置不漏氣。因?yàn)橹灰b置不漏氣，原來(lái)存在于錐形瓶中的空氣就不可能消失，始終具有必然的氣壓，致使所加入的水不能不斷地進(jìn)入瓶中，因此，一會(huì)兒，長(zhǎng)頸漏斗中的液面將再也不下降。采納推拉注射器活塞檢查以下圖裝置的氣密性：當(dāng)緩慢拉活塞時(shí)，若是裝置氣密性良好，可觀看到長(zhǎng)頸漏斗下端口產(chǎn)動(dòng)氣泡。當(dāng)緩慢推活塞時(shí)，若是裝置氣密性良好，可觀看到長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)有液面上下移動(dòng)，兩液IS奎百?gòu)椈蓨A上下移動(dòng)，兩液IS奎百?gòu)椈蓨AU像膠菅⑤檢查右圖中裝置的氣密性時(shí)，第一，向分液漏斗中加入必然量的水,再用彈簧夾夾緊橡皮管后，打開(kāi)分液漏斗的旋塞，一會(huì)兒，分液漏斗中的水再也不往下滴，說(shuō)明裝置不漏氣。⑵生活中的哪些用品或廢棄物品能夠用來(lái)制取氫氣？如下圖1所示，利用破底試管制取氫氣?還能夠進(jìn)行以下圖2所示的操作，制取氣體時(shí)，正放試管到盛有酸液的燒杯中，不需要?dú)怏w時(shí)，將試管掏出，放到空燒杯中；還能夠利用以下圖3所示的裝置制取氫氣。圖3利用廢舊礦泉水瓶、自制白色塑料小網(wǎng)兜、廢銅絲等材料制作啟普發(fā)生器的簡(jiǎn)易裝置，依據(jù)啟普發(fā)生器的原理對(duì)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)銅絲的下放、提拉來(lái)操縱反映的發(fā)生和停止，達(dá)到和啟普發(fā)生器一樣的成效。部鉆上幾個(gè)小孔，組裝成右圖所示裝置即可。貯存氣體時(shí)，容器內(nèi)先裝滿水（水面要高于小瓶頸處），打開(kāi)活塞（止水夾），氣體將容積為2L的空塑料汽水瓶［沿弧形部份按小瓶粗細(xì)截去上部，將容積為1.25L的空塑料汽水瓶底

由導(dǎo)管通人，利用氣壓把小瓶中水從瓶底開(kāi)孔處壓人大瓶中（即小瓶部鉆上幾個(gè)小孔，組裝成右圖所示裝置即可。貯存氣體時(shí)，容器內(nèi)先裝滿水（水面要高于小瓶頸處），打開(kāi)活塞（止水夾），氣體上升），貯滿后關(guān)閉止水夾。利用氣體時(shí)可打開(kāi)止水夾，大瓶中水由小瓶底開(kāi)孔處入小瓶?jī)?nèi)，即可自行把氣體排出（假設(shè)使需氣流大時(shí)，可用手輕輕下按小瓶）。實(shí)驗(yàn)時(shí)攜帶方便，操作簡(jiǎn)單易行。⑶請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能夠操縱反映速度的制備氫氣的簡(jiǎn)易裝置，畫出裝置圖：該反映不需加熱,只要鋅粒與稀硫酸接觸。要隨時(shí)操縱反映的進(jìn)行,就要使鋅粒與稀硫酸能依照需要隨時(shí)接觸或不接觸，于是可有兩條設(shè)計(jì)思路。第一個(gè)思路是移動(dòng)鋅粒如以下圖1,可將鋅粒放人有孔塑料小瓶，用硬質(zhì)金屬絲索住小瓶，通過(guò)推拉金屬絲使鋅粒與稀硫酸接觸或不接觸達(dá)到操縱反映的目的。第二個(gè)思路是使稀硫酸的流動(dòng)如以下圖2,裝只需使試管傾斜，就能夠使鋅與稀硫酸接觸反映。以下圖3、4、5裝置中，夾上彈簧夾或關(guān)閉活塞，產(chǎn)生的氫氣不能排出，壓強(qiáng)增大，使稀硫酸液面下降與鋅粒不接觸停止反映礎(chǔ)質(zhì)金屬駛2礎(chǔ)質(zhì)金屬駛2圖曲稀硫醱?裝鋅的孔料稻二、氫氣的物理性質(zhì)——?dú)錃饬鞔迪阍砼荩ㄟx做）操作要求：在導(dǎo)管口蘸洗滌液，操縱氫氣流速，當(dāng)氣泡足夠大時(shí)，輕抖手腕，用火柴或松香點(diǎn)燃?xì)馀荨，F(xiàn)象：香皂泡離開(kāi)玻璃管上升，點(diǎn)燃，發(fā)出黃色火焰。實(shí)驗(yàn)探討：尋覓制取又大又輕氫氣泡的最正確方式。實(shí)驗(yàn)失敗常見(jiàn)緣故：玻璃管太滑膩，所蘸香皂液較少，不易持續(xù)吹出多個(gè)香皂泡，而且易使吹出的香皂泡偏離管口，“結(jié)”在玻璃管上不易離開(kāi)；吹出中的香皂泡易帶上小水滴，使質(zhì)量增加而不易飛升，表現(xiàn)不出氫氣比空氣輕的性質(zhì)。依照失敗緣故，總結(jié)氫氣流吹香皂泡的實(shí)驗(yàn)要求注意四點(diǎn)：①香皂液的黏度要適度；②要用干燥的氫氣，且不帶有酸霧；③氫氣流不可太急或太緩；④蘸香皂液的管子要選用適當(dāng)。依照注意事項(xiàng)，采取如下方法：香皂液用發(fā)泡較多的洗衣粉來(lái)代替，如此較為容易形成氣泡；讓氫氣通過(guò)干燥管，以使其干噪。為減少酸霧，制取氫氣時(shí)棄用鹽酸而改用稀硫酸，干燥劑用氫氧化鈉和生石灰的混合物；為使提供的氫氣既能保證純度，又能自如地操縱氫氣流，制取氫氣的裝置改用啟普發(fā)生器或與啟普發(fā)生器原理相同的簡(jiǎn)易裝置。吹香皂泡的管子改用平口細(xì)竹管（可用一段長(zhǎng)約5cm的一般毛筆桿）來(lái)代替玻璃管，以避免香皂泡的滑動(dòng)而阻礙其形成。采納平口細(xì)竹管優(yōu)勢(shì)：所蘸香皂水較多，蘸一次即可持續(xù)吹出多個(gè)香皂泡；增大了香皂泡與管的磨擦，不易偏離而“結(jié)”在管上，因此易離開(kāi)；木制管有吸水作用，可避免香皂泡下面帶小水滴，因此易飛升。增加實(shí)驗(yàn)趣味性方法：在香皂液中滴加有色墨水或顏料料，可吹出有色香皂泡，增加趣味性。改良的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置（不用干燥管）：將膠頭滴管膠帽去掉，尖端伸入膠皮導(dǎo)管中，然后制取氫氣（注意氣流不能過(guò)大），吹香皂跑，輕輕抖動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)不需利用干燥管，操作簡(jiǎn)便，利用人氣口小，出氣口是滑膩喇叭口，氣流平穩(wěn)，從而使氫氣香皂泡緩緩增大，輕輕抖動(dòng)，氣泡即可脫口上升三、氫氣與氧氣的反映㈠氫氣的驗(yàn)純和燃燒培育技術(shù)：?jiǎn)⑵瞻l(fā)生器的利用技術(shù)；用試管搜集氫氣并驗(yàn)純的方式；學(xué)習(xí)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行元素化合物知識(shí)的教學(xué)技術(shù)（引導(dǎo)學(xué)生觀看現(xiàn)象、試探并得出結(jié)論）相關(guān)知識(shí)：爆炸及燃燒的概念；氫氣與氧氣的反映爆炸：在極短時(shí)刻內(nèi)，釋放出大量能量，產(chǎn)生高溫，并放出大量氣體，在周圍介質(zhì)中造成高壓的化學(xué)反映或狀態(tài)轉(zhuǎn)變。燃燒：燃燒是一種發(fā)光、發(fā)燒、的化學(xué)。氫氣與氧氣的反映：在點(diǎn)燃條件下，生成水，放出熱量。實(shí)驗(yàn)步驟：⑴驗(yàn)純操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（結(jié)合圖形）：操作：收集一試管氫氣，用拇指堵住試管口，使試管口稍向下或水平靠近酒精燈火焰，移開(kāi)拇指。（注意：若用排水法收集氫氣，應(yīng)門 ///\X UX/§ g先讓試管口豎直向下，讓試管中水流盡后再實(shí)驗(yàn)）現(xiàn)象：聽(tīng)到很小的噗的聲音（收集的氫氣較純凈）；看到黃色火焰（由于點(diǎn)燃時(shí)使用玻璃導(dǎo)管，燃燒時(shí)的淡藍(lán)色火2焰受鈉兀素黃色火焰的干擾）；試管發(fā)熱（放熱反應(yīng)）。⑵點(diǎn)燃操作：在尖嘴導(dǎo)氣管口點(diǎn)燃，觀察火焰顏色；再罩上一干凈而且冷卻的燒杯，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：火焰顏色為淡藍(lán)色；燒杯底有水珠。實(shí)驗(yàn)平安提示：當(dāng)氫氣不純時(shí)需從頭驗(yàn)純，但如果是用排空氣法搜集氫氣，那么在再次搜集前必需先用手指堵住試管口一段時(shí)刻。其緣故是驗(yàn)純時(shí)可能有未燃盡的氫氣在試管中繼續(xù)燃燒，上述操作能熄滅試管中火焰,避免試管內(nèi)還有火苗造成再次搜集時(shí)發(fā)生氫氧混合氣體的猛烈反映。㈡氫氧爆鳴實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)：爆炸極限的范圍％?％。實(shí)驗(yàn)裝置圖（注意對(duì)教材中插圖的修正）：預(yù)備紙杯，紙杯底挖一圓孔，孔的大小要便于堵住，同時(shí)比火柴頭稍大，便于點(diǎn)燃。實(shí)驗(yàn)平安提示：（實(shí)驗(yàn)本身并無(wú)危險(xiǎn)，操作時(shí)要膽大心細(xì)、沉著穩(wěn)固。）實(shí)驗(yàn)步驟：①用手指堵住紙杯底孔，將紙杯倒置，以向下排空氣法搜集氫氣（搜集時(shí)刻與氫氣流量有關(guān)）；②一段時(shí)刻后，關(guān)閉啟普發(fā)生器活塞（幸免點(diǎn)燃?xì)錃鈺r(shí)，氫氣沿導(dǎo)管一直燃燒，致使啟普發(fā)生器爆炸）；③引燃木條，用燃著的木條在小孔處點(diǎn)火。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①發(fā)出尖銳爆鳴聲，紙杯高高彈起，紙杯中有一團(tuán)黃色火焰。實(shí)驗(yàn)改良：例如，用礦泉水瓶做也可做此實(shí)驗(yàn)（剪掉瓶的下半部，用鐵架臺(tái)固定，把氫氣從下部通入，一段時(shí)刻后，打開(kāi)瓶蓋，在瓶口處點(diǎn)燃，能夠聽(tīng)見(jiàn)爆破聲）。請(qǐng)問(wèn)你的改良方式是？選用一個(gè)無(wú)孔的小塑料袋，使袋內(nèi)約盛半袋空氣后，再與氫氣發(fā)生裝置的導(dǎo)氣管相連，搜集氫氣,隨著氫氣的通人,塑料袋漸漸鼓起,然后停止通入氫氣移開(kāi)導(dǎo)氣管,用線扎緊塑料袋口放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上并遠(yuǎn)離氫氣發(fā)生裝置，用針戳個(gè)小孔并用燃著的木條在小孔處點(diǎn)燃，馬上，便發(fā)出一聲巨響。實(shí)驗(yàn)所用塑料袋順手可得，操作簡(jiǎn)便平安。取一個(gè)礦泉水瓶，截去底部，配上一個(gè)橡皮塞，制成電解水器，固定在鐵架臺(tái)上。在礦泉水瓶?jī)?nèi)加人占其容積2/3的氫氧化鈉溶液，。接通直流電源進(jìn)行電解，當(dāng)觀看到電解進(jìn)程產(chǎn)生穩(wěn)固的氣體時(shí)，再向礦泉水瓶中加人2mL洗滌劑，當(dāng)即有氣泡產(chǎn)生。用火柴點(diǎn)燃?xì)馀荩a(chǎn)生尖銳的爆鳴聲。此實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性和重復(fù)性專門好，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛(ài)好。四、氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜錃獾倪€原性；把握置換反映的概念教學(xué)。實(shí)驗(yàn)原理：氫氣與金屬氧化物反映：MmOn+nH2仝mM+nH2O。當(dāng)水的生成熱大于金屬氧化物生成熱時(shí)，就能夠夠把金屬還原出來(lái)。氧化銅的生成熱遠(yuǎn)小于水的生成熱，因此氧化銅易被氫氣還原。該反映在室溫時(shí)速度極慢，幾乎不反映。在250°C以上溫度，反映順利進(jìn)行。相關(guān)知識(shí)：氫氣的制備與干燥；氧化一還原反映；氫氣的驗(yàn)純；爆炸極限實(shí)驗(yàn)技術(shù)：⑴普發(fā)生器的安裝、檢漏及利用；固體藥品的取用及加熱；氫氣的驗(yàn)純；實(shí)驗(yàn)儀器的安裝；⑵此實(shí)驗(yàn)的操作程序與演示技術(shù)；并學(xué)會(huì)如何通過(guò)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適時(shí)的提問(wèn)、啟發(fā)、觀看、試探等教與學(xué)的雙邊活動(dòng)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)的技術(shù)。實(shí)驗(yàn)步驟：（略）實(shí)驗(yàn)平安提示：⑴試管口要向下傾斜，緣故：避免生成的水倒流回?zé)岬脑嚬艿撞渴乖嚬芷屏?。。⑵通入氫氣前要先?yàn)純，而且導(dǎo)管口要插入至試管底部，然后先通氫氣后加熱,反映后先先撤燈再停通氫氣。（口訣：氫氣早出晚歸）實(shí)驗(yàn)裝置圖：

實(shí)驗(yàn)探討：如何又快又好地完成氫氣還原氧化銅演示實(shí)驗(yàn)？氫氣還原氧化銅的最正確成效是反映后能在試管底部附著一層光亮的銅鏡。要使演示實(shí)驗(yàn)又快又好，能夠從以下幾方面著手：鋅粒的選擇：選用純度不高、形狀不規(guī)那么的鋅粒加速氫氣的產(chǎn)生速度；稀硫酸的濃度：稀硫酸的濃度以1:4配制，有利于氫氣的產(chǎn)生；氫氣的凈化：鋅和稀硫酸作用后，鋅中所含的微量的硫化鋅和砷會(huì)與稀硫酸作用生成硫化氫和砷化氫。這些有毒氣體既會(huì)污染環(huán)境，也會(huì)阻礙實(shí)驗(yàn)成效，應(yīng)除去。因此，應(yīng)將制得的氫氣通過(guò)鉻酸洗液或持續(xù)通太高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉和濃硫酸，即可取得較純凈的氫氣。氧化銅的用量和利用方式：實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，氧化銅用量以克左右為宜。太少，產(chǎn)生的銅鏡面積過(guò)?。惶?，產(chǎn)生銅鏡需要的時(shí)刻太長(zhǎng)，不宜在課堂上演示。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，將約克氧化銅粉末平鋪在試管底部，將驗(yàn)純后的氫氣用導(dǎo)管通到試管底部、氧化銅粉末的上方。氫氣流要足夠大，在排盡空氣的同時(shí)，要用氫氣將氧化銅粉末吹開(kāi)、吹散，并薄薄地、均勻地附著在試管底部，加熱試管底部，4分鐘后試管底部顯現(xiàn)銅鏡。此法在短時(shí)刻可取得銅鏡，但用氫氣流將氧化銅粉末吹開(kāi)，使