氢气的制取、性质实验装置改进

氢气的制取、性质实验装置改进

姜堰市南苑学校 刘春林 225500

氢气的制取和收集是初中化学中一个重要的演示实验和学生实验，现行各版本的教材中所介绍的各种实验装置，有的用酸量较多，不节能，有的气体收集率不高，特别是不能解决由于稀酸的挥发和残留废酸而造成的环境污染，我们在教学实践中设计了用医用输液管和医用注射器等制作了简单的易找、易控、节能、环保、微型的氢气实验装置，并在此基础上，我们也对氢气还原氧化铜的实验装置进行了微型改进，一截12cm的玻璃管，8~10cm的乳胶管（两根）、酒精灯即可取代原教材中的实验装置。达到了用量少，时间短，现象明显的效果。

一、实验准备：

（一）仪器和试剂

5ml、20ml医用注射器各一支，两根医用输液管，一只青霉素瓶，50ml医用注射器瓶，锌粒少许（尽量过量，可以留存连续多次使用）20ml稀盐酸（酸耗尽可以随时更换）2ml饱和硫酸铜溶液。一截12cm的玻璃管，乳胶管两根（都是8~10cm），酒精灯。

（二）制作：

1、原输液管改造：将输液滴管下方的调速夹移至其上方；输液滴管下方连结的塑料管只留5厘米，其余均剪去，并连上头皮针上接头（以便连结医用注射器）；在输液滴管的上方三分之一处，横截1厘米左右切口，从此处装进锌粒少许，装完后用胶带纸严封切口，同时进行气密性检查（方法是：关闭调速夹，将输液滴管全浸没在水中，用医用注射器从下方压气，观察输液滴管切口周围有无气泡），这样便做成了氢气的制取装置。（若在输液滴管中放入一装有二氧化锰的小布袋或石灰石，则该装置又成了氧气或二氧化碳的发生装置。）

2、原教材中氢气还原氧化铜的装置改造：

将长12cm直玻璃管的一端在5克的氧化铜中轻插一下，在管中形成3~5cm氧化铜柱，；在管口上方滴两滴水，成糊状下滑时，轻弹玻管，使其缓缓流下，氧化铜初步分布在管壁上（但不很均匀），后倒转玻璃管，重复上述操作，此后上下颠倒3~4次，管壁上便均匀分布了一层极薄的氧化铜层，两端各套上一根乳胶管即可（一端便于连接在改造后的输液管上，另一端有利于还原出来的铜在氢气中充分冷却，与空气接触少）。与空气接触的这一端略向下倾斜。

（三）按下图组装仪器

氢气还原氧化铜的改进装置

输液管的改进装置

二、操作过程：

1、氢气的发生与收集过程：

用20ml医用注射器先吸1ml饱和硫酸铜溶液，再吸10ml常用浓度的稀盐酸；打开输液调速夹，从输液滴管下方推进稀盐酸，约占输液滴管一半高，发生反应收集氢气，当氢气量满足要求后，关闭输液调速夹，输液滴管内氢气压力加大，将稀盐酸压至注射器内，锌粒与稀盐酸脱离接触，反应自行停止，又要氢气再打开要让注射器竖直向上，将压进来的氢气先压进输液滴管，再压进稀盐酸……

2、氢气还原氧化铜的过程：

连上乳胶管，打开输液调速夹，通入一会儿氢气排空（5~10秒钟即可），对附有氧化铜的玻管部分均匀加热，大约15秒钟后，管壁上被加热处变红，继续加热1分钟便出现了亮红色的铜镜，很美观，实验结束后，再通一会儿氢气（5~10秒钟即可），并冷却至室温，停止通入氢气。

三、优点：

1、用品处处可找，废物再利用，经济。

2、用输液调速夹代替现行实验室中常用止水夹，省力、灵活，止气效果很高。（人教版氢气还原氧化铜时大约需10分钟，用量大，且要求药品堆积，现象不明显）用玻璃管代替试管，氧化铜用量少，氢气用量少，时间短，且铜镜面积大，便于观察，现象明显。

3、气体的发生和收集在密闭的气室内进行不会因稀盐酸挥发而引起空气污染。

4、此装置用酸量可以自如控制，反应速率快慢也可以自如控制，且可以随时更换废液，既减少了废液对所加新酸浓度的影响，又大大减少了废液排放对环境的污染。

5、该装置安全可靠，发生装置全塑料化，不会产生爆炸之危险；发生装置微型化，气室总容量不超过8ml，初次收集时，即使一点空气不排出，点燃的混合气体总量在32ml以上均在氢气爆炸极限以内，不会发生危险。

6、该装置气体的收集利用率几乎可达理论值，几乎没有氢气被浪费排出（其他各种装置，一是因为气室容量有限，二是因为锌粒周围残留附着酸液的继续反应，产生氢气量大，超过了液体封口的极限，造成氢气浪费性排出。

7改进后的氢气的制取装置还可用于制取二氧化碳、氧气等气体。

二00八年九月

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5goi.html