实验室氢气的制取方法

昭陵六骏2023-04-24  21

实验室制氢气:

Zn+H2SO4→H2↑+ZnSO4

用一根试管,放入锌粒(Zn),然后缓缓倒入硫酸(H2SO4),在试管口塞上橡皮塞,将导管通入集气瓶,收集氢气~(最好不要用盐酸,因为这样的话会收集到部分HCL气体)!

实验室制取氢气的装置和收集方法

1. 制备装置:

完整的气体制取装置包括发生装置(即发生反应生成该气体的装置)和收集装置两部分

气体发生装置的确定,要依据反应原理,特别是反应物的状态和反应条件实验室制取氢气所用的锌是颗粒状固体,所用的稀硫酸呈液体,常温下两种药品接触即可发生反应由此可见,只需用容器将锌和稀硫酸盛放在一起,并将产生的氢气通过导管导出即可因此组装发生装置应包括盛装药品的反应容器(大试管、广口瓶、锥形瓶、烧瓶等均可),用于封闭反应容器口的胶塞,穿过胶塞用于导出氢气的玻璃导管(用试管或烧瓶作反应容器时还需用铁架台固定)这种装置是最简单的氢气发生装置。

(讨论)但这种发生装置的缺点是必须当锌和稀硫酸中至少有一种完全反应后该反应才能停止,如何使制取气体的过程连续呢

实验中常加一长颈漏斗,通过长颈漏斗分次加酸来控制反应

长颈漏斗下部必须浸泡在酸液中。

此时将导气管一端堵死,观察实验现象如学生看不清楚,可重复几次,并提示学生应注意的问题

(请同学简述现象,分析原因)

展示启普发生器,介绍部件名称,作用,介绍使用方法

2. 气体的收集:

气体的收集装置要依据该气体的收集方法而定氢气的收集方法有两种:向下排空气法(因为氢气密度最小)和排水法(因为氢气难溶于水且不和水反应)。

如果用向下排空气法收集氢气,难于验满,因此收集氢气的最佳方法是排水法

注意事项:仪器连接好以后应先检查装置的气密性,然后再装入药品制取氢气;将锌粒装入试管时,应将试管倾斜,使锌粒滑入试管底部,以免直接投入时砸破试管底;对产生的氢气经验纯后再收集或直接应用;收集满氢气的集气瓶应倒置在桌上,防止氢气很快逸散

三、氢气纯度的检验方法

实验操作:用排水法或向下排气法收集一试管氢气,用拇指堵住,移近火焰,如果听到尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯然后按上述方法再收集、再检验,至点燃时发出的响声很小时,表明氢气已经纯净

注意事项:当开始收集的氢气经检验不纯,这时需要再收集、再检验若下一步要采用向下排空气法收集氢气,应先用拇指把试管口堵住一会儿,再去收集、检验氢气否则刚用于检验氢气的试管内的火焰可能没有熄灭,立即用这个试管去再收集氢气时,可能会点燃导管口不纯的氢气,引起装置爆炸,发生危险

四、置换反应:

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叫做置换反应

置换反应中“置换”的涵义是:反应物之一的单质中所含元素,代换了参加反应的化合物中的某种元素

置换反应是化学基本反应类型之一

表达式:单质 + 化合物=新单质 + 新化合物

A + BC AC + B

锌 + 稀硫酸 == 硫酸锌 + 氢气

Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2

单质 化合物 化合物 单质

置换反应的特点是:参加反应的物质只有两种,且一定是一种单质和一种化合物生成物也只有两种,一种一定是单质,另一种一定是化合物掌握了这些特点,就能够正确地判断置换反应

五、原子团的概念:

锌 + 稀硫酸 == 硫酸锌 + 氢气

Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2

在锌与硫酸进行反应时,反应物硫酸,生成物硫酸锌均有相同的集团,即:

H2SO4和ZnSO4中的画线部分在许多化学反应中,作为一个整体参加反应,就好像一个原子一样,这样的原子集团叫做原子团

常见的原子团有:

KClO3 氯酸根

KMnO4 高锰酸根

NaOH 氢氧根

H2SO4 硫酸根

KNO3 硝酸根

光化学制氢是一种以水为原料,通过光催化分解制取氢气的方法。光催化的过程是指含有催化剂的反应体系,在光照下由于有催化剂存在,促使水分解制得氢气。从20世纪70年代开始,国外有研究报道,中国科学院感光所等单位也开展了光化学制氢技术的研究。该方法具有开发前景,但目前尚处于基础研究阶段。知识点

56度电。

目前的电解水制氢还有一个成本问题,电解水制氢的耗电量是每公斤氢需56度电,按一度电03元的电价计算,1公斤氢的用电成本就是168元。用光伏电电解水制氢的成本也约为1694元/公斤。

水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。

制作原理:

在一些电解质水溶液中通入直流电时,分解出的物质与原来的电解质完全没有关系,被分解的是作为溶剂的水,原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸,氢氧化钠,氢氧化钾等均属于这类电解质。

在电解水时,由于纯水的电离度很小,导电能力低,属于典型的弱电解质,所以需要加入前述电解质,以增加溶液的导电能力,使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

利用太阳能生产氢气的系统,有光分解制氢,太阳能发电和电解水组合制氢系统。太阳能制氢是近30~40年才发展起来的。到目前为止,对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术:热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。

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