氢气的制取与性质实验一体化
2010级本科生：冯幸兰 王新峰
指导教师：衷明华
【摘要】作者主要采用U形管、内套管及通气管对氢气的制备和性质实验进行微型化改进，改进后的装置可制得干燥的氢气并方便后续的性质实验。
【关键词】U形管；内套管；通气管；氢气；微型实验改进
中学化学实验教学“氢气制取与性质实验”的实验装置存在以下不足：装置安装烦琐、耗时长；实验制取过程难以控制，无法实现随时进行及停止；药品用量多，不便回收，造成浪费，污染环境；爆鸣点火实验危险性高，容易造成安全问题，引发教学事故。针对以上问题，笔者经过认真思考，利用微型仪器对实验进行了改进，具体改进方案如下所示。
一 实验准备
（1）仪器：微型仪器1套（另加内套管1个）、橡胶塞若干、软导管若干条、酒精灯1盏。
（2）药品：锌粒、稀硫酸、无水氯化钙、无水硫酸铜、粗铜丝、氧化铜、肥皂水。
二 实验步骤
氢气制备与性质实验装置
1.安装实验装置，并检查其气密性
安装时，在用粗铜丝做成的燃烧匙的提杆上涂凡士林，便于密闭和上下拉动。
2.添加药品及制取过程
（1）在具支U形管左边放入一个装有锌粒并用粗铜丝绑住的内套管（目的在于通过提拉粗铜丝来控制反应的进行及停止，同时粗铜丝与反应物锌粒、稀硫酸构成原电池，可以加快反应速率）。
（2）在具支U形管右边放入一个倒置的内套管，并在内套管锥部放入无水氯化钙（倒置的目的在于避免无水氯化钙与稀硫酸接触）。
（3）在具支U形管的支管中的小圆球1里放入无水硫酸铜（目的在于检验水是否已除去）。
（4）在具支U形管右边的直角形通气管中的圆球2处加入无水硫酸铜（目的在于检查氢气还原氧化铜有水生成）；直角形通气管要略微倾斜向下，以免生成的水倒流，并在直角形通气管中加入随意弯曲的氧化铜（丝状）。
（5）用软导管将直角形通气管连接起来，并将其放入盛有肥皂水的烧杯中。
（6）最后在具支U形管左边加入稀硫酸直至没过锌粒。
3.检查气体的纯度和可燃性
反应有气体产生时，烧杯中不断有气泡冒出，通过点燃吹出的气泡，可以检查气体的纯度。如果氢气不纯，就能听到尖锐的爆鸣声；如果氢气纯净，可以观察到蓝色火焰，过一会儿，才能听到爆鸣声。
4.验证氢气具有还原性
当检查到装置中的空气已被排尽后，用酒精灯加热直角形通气管中放有氧化铜的地方，氧化铜由黑色变成红色，圆球1中的无水硫酸铜无明显变化，而圆球2中的无水硫酸铜由白色变为蓝色。
三 改进后的优点
（1）该装置可以将氢气的制备与性质实验连为一体，简化实验步骤，节省时间。
（2）利用逆向思维，将盛放无水氯化钙的内套管倒置，拉大距离，避免稀硫酸与无水氯化钙接触，从而达到充分干燥氢气的目的。
（3）使用该装置可以随时控制反应的进行和停止，同时，微型实验，用量少，可节约药品。
（4）反应过程中，粗铜丝具有双重作用，既可以通过提拉粗铜丝来控制反应的进行与停止，又可以与反应物锌粒、稀硫酸构成原电池，加快反应速率。
（5）通过反应前后对比，实验现象明显，具有较强的说服力。