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实验三氢气制取和性质实验

实验三安全性实验及其教学研究——氢氢气的制取与性质实验一、氢气的制取1.相关知识：置换反应，氢气的物理性质与化学性质，气体的收集方法。
①置换反应：无机化学反应的基本类型之一，指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应。置换原则为活动性强的金属置换活动性弱的金属溶液。本实验利用活泼金属Zn置换稀H2SO4中的H+制备H2，原理：Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4②氢气物理性质：无色无味无毒，密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小）；温度-℃时，转变成无色的液体，-℃时，变成雪状固体。
③氢气化学性质：可燃性：纯氢的引燃温度为400℃，氢气可作为燃料，应用与航天、焊接、军事等方面；还原性：可用于冶炼某些金属材料等。
④气体收集方法：排水法：氢气难溶于水；向下排空气法：氢气密度比空气小。
2.：
实验用品：（请画实验装置图，并标明各药品和仪器名称）①实验仪器：启普发生器、烧杯、集气瓶、毛玻片、导管、水槽；②实验药品：锌粒、浓硫酸溶液、去离子水、硫酸铜溶液、凡士林。
3.实验步骤（用简洁明了的方法比如流程图表示））：
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日期2014年年4月月8日；第七周周二，下午；姓名陈博殷学号073成绩锌粒稀硫酸氢气检查启普发生器气密性配制稀硫酸（1：4）装入锌粒及稀硫酸收集氢气水槽集气瓶启普发生器开启旋塞,向球形漏斗中加水,当水充满容器下部的半球体时关闭旋塞,继续加水,使水上升到球形漏斗中。静置片刻,观察水面是否下降,如下降说明漏气，在一段时间内不发生变化，表明气密性良好。漏气处可能是容器上气体出口处的橡皮塞、导气管上的旋塞或长颈漏斗与容器接触的磨口处。如漏气应塞紧橡皮塞或在磨口处涂一薄层凡士林。（凡士林要涂抹均匀：仪器旋转润滑，磨口处整体颜色透明无白色。
将浓硫酸慢慢倒入水中，不断搅拌。（稀硫酸稀释时，放出大量热，若把水倒入浓硫酸，水会像油花似的浮在浓硫酸上面，产生的高热会使水沸腾起来，使酸液飞溅，造成事故。）锌粒用量大概20-30g，稍多反应速率快且不用因不足量再添加；纯度不纯，颗粒大越好防止掉落。将仪器横放，把锌粒由容器上插导气管的口中加入，然后放正仪器，再将装导气管的塞子塞好，固体的量不得超过球体容积的1/3。由球形漏斗口加入稀硫酸（已冷却到室温），液体的量以反应时刚刚浸没固体，不高过导气管活塞为宜。
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。不用时关闭导气管的活塞，容器内继续反应产生的氢气使容器内压强加大，把酸液压回球形漏斗，使酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。
4.实验改进：
⑴在反应前加入少许硫酸铜的晶体或溶液可加快反应速率。请问为什么？Zn+Cu2+=Zn2++Cu少量Cu附在Zn表面与Zn形成原电池。电化学腐蚀速度>化学腐蚀速度。若加入大量硫酸铜，Cu把Zn覆盖了，Zn与稀硫酸溶液接触面小，反应速率反而下降。
⑵你还有其他的改进方法吗？改进原因：
启普发生器存在这样一个问题：在硫酸与锌粒的反应过程中，锌粒不断变小，变小的锌粒会掉到启普发生器的底部。这样，即使关闭排气阀，掉到底部的锌粒仍然会和留在底部的硫酸发生反应而继续生成氢气．从而导致启普发生器中的化学反应失去控制。正因为如此，在实验过程中，经常出现启普发生器爆裂的现象，甚至导致安全事故的发生。
改进的方法①用铜片制作一个铜环，铜环的外径以稍微变形能够放入启．普发生器反应室为宜；铜环的内径以启普发生器长颈漏斗的长颈刚好插入且铜环紧紧箍住长颈为宜。先将铜环放人启普发生器的反应室内，再把长颈漏斗的长颈插入铜环内。（资料来源：《启普发生器的改进》——刘栋字，湖南省宁乡县白马桥中学）②用适宜的薄圆柱形橡胶塞制作一个圆环，圆环的外径以稍微变形就能够较顺利地放入启普发生器的反应室为宜；圆环的内径以启普发生器的长颈漏斗的长颈刚好插入且圆环紧紧地箍紧长颈为宜，圆环的厚度不宜太厚。然后将橡胶圆环放入启普发生器的反应室之内，再把球形长颈漏斗的长颈插入圆环之内即可。
5.实验安全提示：
⑴稀硫酸如何配制（包括用量、浓度、温度的控制）？①用量：根据启普发生器大小决定，液体的量以反应时刚刚浸没固体，不高过导气管活塞为宜。
可先用水测量用量。
②浓度：1:4（酸：水）②配制：将浓硫酸慢慢倒入水中，不断搅拌。稀硫酸稀释时，放出大量热，若把水倒入浓硫酸，水会像油花似的浮在浓硫酸上面，产生的高热会使水沸腾起来，使酸液飞溅，造成事故。配制好后，可将其放入冷水中加快降温。
⑵如何防止反应过程中锌粒掉入球形漏斗底部？加锌粒前，在容器球体中加入一定量玻璃棉（较扎手）或放入橡胶片（由橡胶手套剪出橡胶皮，再剪成圈形，橡胶片放入启普发生器中注意放平）。
⑶该反应是吸热还是放热反应？如何防止反应体系温度