氫的元素符號是II,原子量是1,氫氣的分子式是H2,分子量是2.
氫氣的實驗室制法,實驗室里制取氫氣一般用稀硫酸(H2SO4)或鹽酸(HCI)做原料.為了要把酸中化合態(tài)的氫轉變?yōu)橛坞x態(tài)的氫氣,常用金屬鋅(元素符號是Zn)來和酸作用.
圖是制取氫氣的實驗室裝置,左面瓶內(nèi)放有少量鋅粒,當從長頸漏斗加進稀硫酸后,鋅粒和硫酸發(fā)生作用,很快就有氫氣從鋅粒表面放出,用排水集氣法可以把氫氣收集在集氣瓶里.
因為氫氣比空氣輕所以集滿氫氣的集氣瓶,要用玻片蓋好瓶口,倒置在桌上(圖2-13).
在鋅和稀硫酸的反應里,除了生成氫氣外,還生成了另一種新物質(zhì)叫做硫酸鋅(它的分子式是ZnSO2).鋅和稀硫酸反應的化學方程式是:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
鋅 硫酸 硫酸鋅 氫氣
實驗室里常用一種特殊的裝置,叫做啟普1氣體發(fā)生器,(簡稱啟普發(fā)生器)來制取氫氣,用這種裝置最大優(yōu)點是可以控制氫氣的發(fā)生或停止發(fā)生,非常方便。
圖2·14(a)表示啟普發(fā)生器的外形,圖2·14(b)表示啟普發(fā)生器是由一個球形漏斗a和容器b兩部分所組成.容器b是由一個球形體和一個半球形體連接而成,在球形體的右上方有一小開口處c,該用帶有玻璃導管的橡皮塞塞住,導管的另一端連有一個活栓(控制氣體流通的“開關”)d.球形漏斗a的長頸插在容器b內(nèi).,球形體的上端開口處被溫斗的長頸完全堵沒。
圖2·14(c)和(d)分別表示發(fā)生氫氣和停止發(fā)生氫氣時的兩種情況。
我們先來說明發(fā)生氫氣時的情形,先把C處的橡皮塞打開,把鋅粒裝入球形體內(nèi),然后再把橡皮塞塞緊,并把活栓d打開,從球形潘斗a倒入稀硫酸(成鹽酸),沿著它的長頸流入半球形體內(nèi),由于容器b的球形體和半球形體之間的通道并沒有被球形溫斗的長頸全部堵沒,在長頸的四周還留有狹監(jiān)的孔隙,這些狹隘的孔隙雖然能夠擋住球形體內(nèi)的鋅粒落入到半球形體里①;但卻能讓酸液自由流通,因圓此當?shù)谷氲乃岢錆M了半球形體以后,就繼續(xù)上升到球形體內(nèi),和鋅粒接觸,立刻發(fā)生反應產(chǎn)生氫氣,接著,氫氣就從僅有的出路c處,沿著導管通過活栓d而放出(圖2-14(c)。
如果要使氫氣停止產(chǎn)生,只需把活栓關閉(圖2·14(d).這時由于繼續(xù)發(fā)生出來的氫氣不能再從c處放出,就在球形體內(nèi)產(chǎn)生壓強,把酸往下壓擠到半球形體內(nèi),再沿著長頸上升到球形漏斗里.當酸從球形體內(nèi)流出后,鋅和酸不再接觸,反應也就停止。
如果又需要氫氣,只要再把活栓d旋開,氫氣又從c處放出.這時球形體里壓強減小,酸又從球形漏斗流進球形體,和鋅接觸發(fā)生反應。
利用啟普發(fā)生器不僅可以制取氫氣,還可以制取別種氣體,只要這種氣體是由液體和固體(粒狀或塊狀)接觸時不需加熱就能發(fā)生的。
氫氣的工業(yè)制法,工業(yè)上制取大量氫氣,常用水為原料,制取方法,大致有下面兩類;
第一類方法是用一種單質(zhì)(某些金屬或非金屬)在高溫下和水作用,例如把水蒸氣通過紅熱的鐵屑或煤炭等物質(zhì),就能產(chǎn)生氫氣,它們反應的化學方程式分別是:
①在長頸四周的空處可以放些取璃絲,防止小的鋅粒落下
3Fe+4H2O(水蒸氣)=高溫=Fe3O4+4H2
C+H2O(水蒸氣)=高溫=CO+H2
第二類方法是用電流把水分解,這個反應在本章第14里將詳細談到。