其实，氢气的释放速度并没有想象的那么快。气体从溶液中释放的速度主要决定于表面积和水的深度，也会受到温度和溶液运动情况的影响。如果把一杯水泼洒在数平方米的镜面上，水中的氢气可以在数秒内挥发出来。但氢水装在瓶子和杯子内有一定深度的情况下，氢气从水中释放的速度会比较缓慢，打开瓶口安静放置的氢水，即使放24小时以后，仍然会存在一定数量的氢气。原因是溶解在水中的氢气从水中离开也会受到周围水分子的阻挡，距离水面越近的氢气分子越容易离开水面，距离水面越远的水分子越难以接近水面。
氢气的实验室制取和性质实验
一,实验目的
1掌握启普发生器的使用方法;
2熟练地掌握氢气的实验室制取和性质实验的操作技能;
3研究氢气制取及性质实验的教学方法
二,实验用品
硬质试管(25×200mm,附有导管的橡皮塞和90°玻璃尖嘴导管)1只,长颈漏斗1个,启普发生器(250mL,附塞球形漏斗口的橡皮塞1只,30°玻璃管1根,尖嘴玻管长10cm1根)1套,干燥管1只(附5cm长的直玻管的橡皮塞),烧杯(500mL,50~100mL各1只),玻璃水槽(外径240mm)1个,试管(18×150mm)2只,铁架台2个(附铁夹,铁环各1个),储气瓶1个(同体积500mL的分液漏斗和吸滤瓶各1个,尖嘴导管和弹簧夹各1个),酒精灯1个,小试管2只,量筒2只(10mL,50mL各1个),玻棒1根,坩埚钳1把,石棉绒(或玻璃纤维)若干,直玻管1根(长30cm),火柴,蒸发皿1个,铁筒(或塑料筒)1个,高锰酸钾,酒精,海鸥洗涤剂,洗衣粉,香肥皂,甘油,氧化铜,凡士林,无水氧化钙,稀硫酸(1:4),粗锌粒,洗洁精
三,实验步骤
(一) 启普发生器的安装和使用以及氢气的实验室制取
1安装
实验室里制取氢气通常是在启普发生器中用锌粒与稀硫酸(1:4)反应制得的其反应方程式是:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
启普发生器是由上部的球形漏斗1和下部的容器2(玻璃球体和半球体)和导气管3所组成球体有两个开口,正上方开口是球形漏斗插入的孔道,上侧口是气体的出口(配有导气管的橡皮塞)半球体有一个下则口是排废酸用的,用玻璃磨砂塞或橡皮塞塞紧并拴住(见图2-1)
将发生器各部件洗净,擦干并在磨砂处和活塞处薄薄地涂上一层凡士林,装好旋转呈均匀透明状,以防漏气或漏液
2检查气密性
先打开导气管活塞,从漏斗处加水至充满半球体,关闭活塞,继续加水至液面到达球形漏斗体积的容积一半处为止,作一记号,静止2分钟如果水面不下降,证明启普发生器不漏气把水放掉重新安装
3装锌
拔去上侧口的橡皮塞,在球体和半球体之间的"蜂腰"处从上侧口加入一层玻璃丝或橡皮圈(橡皮圈应打孔,周围小孔供硫酸上下流动,中间大孔留插球形漏斗用),防止锌粒掉下去然后,用药匙加入粗锌粒
4装酸
先扭开导气管活塞,然后将稀硫酸从球形漏斗中加入至浸没锌粒为止,关闭活塞待用
5检查氢气纯度
打开导气管活塞,用向下排空气法收集一小试管氢气,用拇指堵住试管口,管口向下移动到火焰处,进行点燃如果有尖锐的爆鸣声证明试管里的氢气混有空气,这时需要再进行试纯,直至只发生轻微的"噗"声为止若进行第二次试纯时,必须堵住小试管一会儿或更换一个试管,防止试管内有燃烧的氢气火焰存在,再拿到导管口收集氢气时,会引起管口处的氢气燃烧,这时若启普发生器中混有空气就会引起启普发生器的爆炸这一点要特别注意
6排酸
启普发生器用过后应排掉废酸首先关闭导气管活塞,再用橡皮塞塞住球形漏斗口,然后右手握住启普发生器的球体(不能握球形漏斗)把下侧口放在大口接受器(废液缸或大烧杯)之上,左手拔去半球体的下侧口的活塞,让酸液慢慢流出来然后将锌粒,玻璃丝或橡皮圈洗净再用清水把启普发生器洗净,并在有磨砂处垫上纸片或涂上凡士林,以防粘结如中途需要加酸,可以在排完废酸后,再塞紧塞子,加入新的酸液
(二)氢气的性质实验
1氢气密度与空气密度的比较
在启普发生器的导气管上装上一个装有无水氯化钙的干燥管在干燥管口较大的一头装上带有直玻璃管的橡皮塞,再在干燥管小端口连接一段10厘米左右的橡皮管用橡皮管蘸取肥皂液后慢慢打开启普发生器上的活塞,肥皂泡即生成,再轻轻摆动橡皮管,肥皂泡即离开橡皮管而上升(见图2-2)
2氢气与空气爆鸣
(1)方法一
选择两个大小相同,瓶口吻合的集气瓶,其中一个集气瓶用排水法收满氢气将另一装有空气的集气瓶隔着玻璃片倒立在有氢气的瓶口上并与装有氢气的瓶口对齐(见图2-3)抽去毛玻片,将两个集气瓶一起拿着上下翻几次,使氢气与空气混匀再向两瓶口之间插入两块毛玻片,将两个瓶口盖好后分开移去毛玻片迅速在点燃的酒精灯上点火,立即发出声音较大的爆鸣声
(2)方法二
在一只高约8厘米,口径约7厘米的铁筒(或塑料纸筒)底上,用小铁钉在中央打个孔,以纸或火柴棒塞住然后从铁筒大口处迅速地通入氢气,约3-4分钟估计收集的氢气已纯,拿开氢气导管和氢气发生器,立即点燃玻璃棒上吸有酒精的棉花,同时拔掉小孔里的火柴棒,用燃着的棉球接触筒上小孔逸出的氢气,氢气立即燃烧,随后发生爆炸并把铁筒弹起(见图2-4)
3氢气与氧气的爆鸣
(1)方法一
用排水法先收集集气瓶1/3体积的氧气,再继续收集氢气至瓶内水刚排完关闭氢气发生器出口旋塞,用毛玻片盖严集气瓶口,从水槽中取出,瓶口向下,拿着瓶下部,揭开毛玻片,迅速使瓶口与火接触,可听到很响的爆鸣声
(2)方法二
采用右图(图2-5)装置,进行爆鸣实验:向肥皂液中通入氢氧(2:1)混合气体,成泡后,关闭止水夹,移走该装置,再用燃着的火柴点燃肥皂泡,发出很响的爆鸣声
4氢气在空气中燃烧
在启普发生器的导气管上,先装上一支装有无水氯化钙的干燥管,上接一根尖嘴玻璃导管,点燃氢气,观察氢气燃烧现象再在火焰的上方罩一冷而干燥的烧杯,观察现象(见图2-6)
5氧气在氢气中燃烧
取一硬质试管装入经压碎的高锰酸钾5克,管口放置少量棉花,配单孔塞,连接导管,导管末端要有90°弯玻管,以便伸入集气瓶内,试管口稍低于管底,固定在铁架台上,制得氧气
选取一个250mL集气瓶(事先应与铁架台上的小铁圈配合好),用排水法收满纯氢气,用毛玻片盖好,瓶口向下,搁在铁圈上
加热高锰酸钾,把导管末端插入水中,见有显著连续气泡放出,抽去毛玻片,让集气瓶落入铁圈内,迅速点燃氢气,立即把氧气导管穿过氢焰,慢慢伸入瓶中,观察观象(见图2-7)
6氢气还原氧化铜
取干燥的大试管一支,装入少量氧化铜粉末,使它平铺在接近试管底部的一侧,用铁夹固定在铁架台上,并使试管口稍向下,用自制氢气简易发生器制取氢气,将经检验证明已纯净的氢气通入大试管中(通氢气的玻璃管要伸到大试管的底部,为什么 )估计试管中的空气排尽后,在装有氧化铜的地方加热,观察现象反应结束后,移去酒精灯,再继续通氢气至试管冷却(为什么 )(见图2-8)
四,注意事项
1点燃氢气或加热氢气之前,一定要检验氢气的纯度,否则有爆炸的危险因为在氢气和空气的混合物中,当含氢的体积在4%～742%的范围遇到火就会立即爆炸而纯净的氢气则能在空气中安静燃烧连续检验氢气时,不要用同一个试管,需要更换一只试管(为什么 )重新检验
2使用启普发生器时,要远离火源,防止氢气不纯而引起爆炸
3做氢氧混合气体爆鸣实验时,应注意在点燃肥皂泡前一定要拿走储气瓶,并夹好橡皮导管否则将引起爆炸事故
4在做氢气还原氧化铜的实验中,加热前应先通入氢气把试管内的空气排尽,然后才能加热(为什么 )同时氢气流要均匀,避免时快时慢,一般每秒2个气泡即可在停止加热后,要继续通入氢气至试管冷却(为什么 )
发热是肯定会发生的，是否会“爆炸”取决于装置本身，生成的氢气不带压力，只要防火，就不会发生爆炸。比如化学实验课上氢气制作实验，就是安全的。一旦私自制作时反应容器不耐压，又不注意防火，那就存在危险，实际上这是一个命令禁止“自制”的操作。
工业制取的，方法有很多
一、电解水制氢
多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产997%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。
二、水煤气法制氢
用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。
三、由石油热裂的合成气和天然气制氢
石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气
也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。
四、焦炉煤气冷冻制氢
把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。
五、电解食盐水的副产氢
在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。
六、酿造工业副产
用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（9999%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。
如果要在家里面,自己做氢气球,只要你有烧碱和金属铝就可以了,街上卖的氢气球的氢气就是用烧碱和铝反应制取的(我亲眼看到的)上个月我就在家里自己做了个氢气球,可以飞上天我做的步骤是:
我是用锥型瓶做为反应容器,当然你可能没有锥型瓶,你就用很常见的输液瓶一样的可以(就是装葡萄糖的那种玻璃瓶),你把铝片剪成大概一厘米宽的铝带(可以用铝制易拉罐),然后放入瓶中,之后加入片状氢氧化钠,在加入一点水,套上气球就可以了,开始可能产生氢气不是很快,但大概半分钟后,就很快了,氢氧化钠溶于水是要放大量的热,就会使反应加速,而且铝和氢氧化钠的反应也要放出大量的热,这时反应容器可能会很烫你可以把反应容器的一部分侵到冷水里面,这样就可以使反应稍有缓和,容易控制一点大概几分钟后就可以得到一个可以飞上天的氢气球了
(注意:氢气是易燃气体,气球里面的氢气并不纯,因为反应开始时反应容器里有一定的空气,所以这个实验要远离火源,以免发生爆炸危险,这爆炸可不亚于炸弹喔)
自制成本过高不划算而且不安全，其实氢气球里面充的并不完全是氢气，大部分还是空气，氢气只占一定的比例，至于充多少氢气，只要是混合气比相同体积的空气轻气球可以漂浮就可以了。根据用气量买个大的或者小的氢气钢瓶就可以了也可以租吧。还需要一支打气筒用来灌空气。
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