氫氣制備與性質一體化微型實驗設計

2010級本科生：鄭美霞 黃東燕

指導教師：衷明華

微型實驗具有化學藥品用量少、成本低、實驗操作簡便等優點，能滿足大多數學校開展中學化學實驗的要求。本實驗裝置采用微型儀器，可演示氫氣的制取、吹肥皂泡、爆鳴、還原氧化銅等實驗，并克服了常規實驗的不足之處（如產生氫氣的速率難以控制、實驗步驟較煩瑣等）。在多次實踐中，本實驗取得了較好的實驗效果。

一 實驗用品

（1）儀器：微型儀器1套、注射器2支（其中一支帶針頭）、酒精燈1盞、燒杯1個。

（2）藥品：鋅粒、氧化銅（絲狀）、稀硫酸（3mol·L-1）、濃硫酸、無水硫酸銅、肥皂水。

二 實驗裝置圖

三 實驗步驟及實驗現象

1.制作“微型啟普發生器”

拔出注射器的推手，在內套管外壁加一圈橡皮圈（此時添加鋅粒），放入注射器里，固定在靠近注射器錐頭的地方，最后裝好推手即可制成。

2.檢查氣密性

按上圖所示連接好實驗儀器，并檢驗裝置的氣密性。當推動注射器的推手，燒杯內的肥皂水有氣泡冒出則說明裝置氣密性良好。

3.添加其他藥品

用一只帶有針頭的注射器吸取一定量的稀硫酸注入啟普發生器內，此時注射器內液體液面并未接觸內套管，然后分別往V形側泡反應管內加入濃硫酸、氧化銅、無水硫酸銅。

4.檢驗氣體純度

打開止水夾，推動注射器推手使稀硫酸與鋅粒接觸。反應有氣體生成時，燒杯內將不斷有氣泡逸出。通過點燃吹出的氣泡即可檢驗氣體的純度，若氫氣純凈，能聽到“噗”的一聲，若不純，則有尖銳的爆鳴聲。

5.驗證氫氣具有還原性

當聽到“噗”的一聲，說明裝置中的空氣已被排盡。此時關閉止水夾，用酒精燈加熱V形側泡反應管中裝有氧化銅的地方。當氧化銅由黑色變為紅色，無水硫酸銅由白色變藍色時，撤去酒精燈，繼續通氫氣至裝置冷卻。

四 改進方案的優點

（1）利用微型儀器，減少實驗藥品用量，環保且更安全。

（2）將氫氣的制備與性質驗證連為一體，簡化實驗步驟，節約實驗時間且現象明顯。

（3）實驗裝置氣密性的檢查方便且可靠，手輕輕一按，根據肥皂水是否冒泡即可判斷裝置的氣密性。

（4）通過調節注射器的推手可隨時控制氫氣制取反應的進行與停止。

（5）燒杯中的肥皂水，一有氣體生成即可連續吹出氣泡，通過點燃肥皂泡來進行氫氣與空氣混合的爆炸實驗更安全、方便。

（6）止水夾的巧妙應用，避免了無水硫酸銅顏色的變化是由燒杯內的水引起的。