實驗室制取氫氣十八問答
⒈ 問:為什么制氫氣可以用啟普發生器?答:由于實驗室制氫氣所用的試劑為塊狀固體的鋅和酸溶液,在不加熱的情況下制取氣體,且生成的氫氣

⒈ 問:為什么制氫氣可以用啟普發生器?
答:由于實驗室制氫氣所用的試劑為塊狀固體的鋅和酸溶液,在不加熱的情況下制取氣體,且生成的氫氣難溶于水,滿足啟普發生器的適用條件。所以,可以用它來制取氫氣。
⒉ 問:怎樣檢查啟普發生器的氣密性?
答:檢查啟普發生器氣密性的方法是:將啟普發生器裝置好后,先開啟導氣管的活塞,經由球形漏斗口注入水充滿半球體至容器內浸沒底部活塞。檢查半球體上的玻璃活塞是否有水滲出。若漏水,要倒出容器內的水,取出活塞擦干,重新涂上凡士林,并塞緊后再檢查。
若不漏水,則關閉導氣管活塞,繼續從球形漏斗注入水至漏斗的1/2處時止,標記好水面的位置,靜置,然后觀察水面是否下降,若水面不下降則表明不漏氣。如下降就表示漏氣,檢查出漏氣的地方,加以調整或在漏斗與容器接口處涂上一薄層凡士林或調換導氣管的橡皮塞。
⒊ 問:為何在啟普發生器底座的容器中裝有些碎玻璃片等?
答:裝碎玻璃片等是為了讓它們去占據空間,目的是減少啟普發生器中酸的用量。
⒋ 問:制氫簡易裝置中,長頸漏斗為什么一定要插入液面下?
答:主要是為了避免漏氣。如果不將長頸漏斗插入液面下,生成的氫氣可能從長頸漏斗里逸散掉,使收集到的氫氣量減少或不能收集到氫氣。
⒌ 問:為什么實驗室一般都用鋅制氫氣?能否用常見的金屬鐵或活潑金屬鎂?
答:實驗室制取物質時須考慮,反應速度適中、原料易得而且價格便宜、操作簡便及安全問題。
鐵和鎂都能與酸反應生成氫氣,但由于鎂與酸反應速度太快,不易控制,操作起來很不方便,而且鎂的價格較高。而鐵與酸反應的速度較慢,而且鐵片中常含有硫、磷等雜質,使生成的氫氣不純。因此,實驗室制氫氣一般都不用鐵和鎂等。
只有鋅與酸反應的速度較適中,而且價格也較低廉。所以,實驗室一般都用鋅與稀硫酸反應來制取氫氣。
⒍ 問:用于制氫氣的鋅,純度高好還是低好?
答:制氫氣所用的鋅純度低一些好。因為純鋅表面易吸附氫氣,減少了鋅表面與酸的接觸機會,使反應速度減慢。通常用廢干電池殼來代替鋅粒,其效果很好。
⒎ 問:鋅的形狀是規則好,還是不規則的好?
答:制氫氣的鋅粒的幾何形狀越不規則越好。因為等質量的鋅,形狀越不規則與酸液的接觸面越大,反應速度亦越快。
⒏ 問:制氫氣反應后鋅粒表面變黑的原因是什么?
答:這是由于鋅與酸反應后,其表面變得凹凸不平,很粗糙,其中很多細小的鋅粒和未參與反應的碳、鉛、銅、砷等雜質顆粒附著在鋅的表面,對光線產生折射,由于顆粒細小,光完全被它們吸收,因而呈黑色。
⒐ 問:實驗室制氫氣用哪種酸最好?
答:實驗室常用的酸有鹽酸、硫酸和硝酸。其中濃H2SO4和硝酸均具有強氧化性,與鋅反應得不到氫氣。
用濃鹽酸所得到的氫氣中常含有氯化氫氣體(因濃鹽酸易揮發),稀鹽酸雖然可用,但反應后酸液的溫度會顯著升高,也會使少量HCl氣逸出而混入氫氣中。
稀硫酸無上述情況,所以實驗室制取氫氣通常用20%左右的稀硫酸。
⒑ 問:為什么在方程中對硫酸有時注明“稀”“濃”等字,有時不注?
答:這要看方程式前的敘述中有沒有提及“稀”或“濃”,如果前面文字中已經提及了,方程式中就可以不注明;如果文字敘述中沒有說,在方程中必須注明“稀”或“濃”,以示區別。
⒒ 問:金屬和酸作用制備的氫氣里有哪些雜質?
答:實驗室制氫氣,如所用試劑不純(例如粗鋅中常含有S、P、As等,則制得的氫氣里往往含有H2S、AsH3、PH3、CO2、SO2等)。因為用的是稀酸,氫氣里還可能含有水蒸氣;若酸用鹽酸,也可能含有HCl。
⒓ 問:如何制得純而干燥的氫氣?
答:欲制得純而干燥的氫氣,可把制得的氣體先通入盛有水的洗氣裝置,然后再通過裝有堿石灰的干燥管。
為了制取干燥純凈的氣體,可使氫氣通過NaOH溶液,除去酸及酸性氧化物等,然后通過重鉻酸鉀溶液(K2Cr2O7+濃H2SO4)、(或者KMnO4堿溶液),以除去AsH3及PH3等。其主要反應如下:
2NaOH+H2S=Na2S+2H2O
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
4K2Cr2O7+16H2SO4+3AsH3=
4K2SO4+4Cr2(SO4)3+3H3AsO4+16H2O
4K2Cr2O7+16H2SO4+3PH3=
4K2SO4+4Cr2(SO4)3+3H3PO4+16H2O
最后通過濃硫酸以除去水蒸氣,通過玻璃棉以除去硫酸酸霧。
⒔ 問:氫氣是無色無味的,為何實驗室制取的氫氣有味?
答:氫氣有時略帶臭味是因為鋅中含有硫化鋅、磷化鋅等雜質,它們與酸反應生成了有刺激性氣味的H2S、PH3等雜質氣體,使氫氣產生了氣味。
⒕ 問:制取氫氣時為什么要遠離火源?
答:因氫氣具有可燃性,不純的氫氣在爆炸極限范圍內,遇火會猛烈燃燒甚至發生爆炸。
⒖ 問:氫氣在玻璃管口燃燒,火焰為何呈黃色?
在空氣中氫焰本是淡藍色的。但在玻璃管口卻呈黃色,這不是氫焰的本色,而是玻璃中的一種化學成分鈉的焰色。
⒗ 問:用什么方法收集氫氣最好?為什么?
答:集氣方法的確定是由氣體的性質決定的,由于氫氣的密度比空氣小,質量比等體積的空氣輕,且難溶于水,所以,用瓶口向下排空氣法和排水集氣法來收集氫氣。但一般用排水集氣法收集的氣體更純。它易于觀察氫氣是否收集滿,且收集滿的氫氣也較純。
⒘ 問:收集氫氣前為什么必須檢驗純度?
答:檢驗純度的目的是為了保證所收集的氣體純凈,避免在做實驗時,尤其是在點燃時發生爆炸,引起意外事故。
⒙ 問:怎樣檢驗氫氣的純度?
答:檢驗氫氣的純度的操作是:取一小試管,用排水集氣法收集滿一試管氣體,用大姆指堵住管口,倒著移近酒精燈火焰點燃。若聽見輕輕的“噗”聲,說明氫氣是純凈的;若聽見尖銳的哨叫聲,說明收集的氫氣還不純,應放空一會兒,再繼續做純度實驗,直到純凈為止。









