怎样收集氢气

时间:2024-06-26 06:35:02

“你们已经了解了锌与硫酸反应可以制得氢气,但对于怎样收集这些氢气却并不知道。我们制取氢气所需的物质一共有3种:硫酸、水、锌。硫酸用来供给氢,水用来稀释硫酸,锌用来分解硫酸而放出氢气。在这个实验中,锌与水可以一起放入杯中,不过硫酸必须看情况慢慢加入,若一下倒入太多,反应会过于剧烈,气泡大量生成会导致杯中酸液飞溅,毁损衣服、腐蚀皮肤。并且,我们需要注意加硫酸时,不能将制取氢气的器皿揭开,以防空气窜入,因为氢气和空气混杂会成为一种很危险的混合物。

怎样收集氢气

图 收集氢气的装置

“这类实验通常会用玻璃瓶作为器皿,瓶里放一小片锌,锌箔更好。可将锌片卷成柱状,从瓶颈伸入。再向瓶中注入足量水,将锌完全淹没。然后用插有长颈漏斗和弯曲玻璃管的软木塞塞紧瓶口。这样氢气的制取装置便完成了(如图所示)。只需将硫酸从漏斗中慢慢加入,就能产生氢气。在产生氢气时,可以不必再加酸,但我们可以在产生氢气太慢时,再加一些硫酸。这个装置很简单,同时也很巧妙,长颈漏斗的下端必须没入水中,以免瓶外的空气从漏斗进入而与生成的氢气混合(我们以后再讲这个原因),但它并不会妨碍注入硫酸。瓶中生成的氢气因为被水挡住不能从长颈漏斗里逸出,所以它只能从弯曲玻璃管逸出。总之,这就好比工厂在工作时只有两扇门:一扇门是长颈漏斗,只能进不能出;另一扇门是弯曲玻璃管,只能出不能进。

“还有一点,假设弯曲玻璃管被什么东西塞住了,或是因为管子太细使瓶中生成的氢气不能顺利通过,那会发生什么情况呢?气体积聚在瓶子里,而不能逸出,就会压迫瓶内的水,使其从漏斗中上升。所以若是漏斗中有液体上升,我们就可以知道这个装置已经发生障碍,出现气体堵积、无法逸出。因此这个漏斗又可当作安全管。不过,只要我们倒入的硫酸不是太多,这种警告是不会出现的。”

保罗叔叔说着便拿出一个广口瓶和一个很大的软木塞。他先将软木塞用锉刀锉小,使之与广口瓶的瓶颈相当,然后在软木塞上钻两个小孔,一个孔里插进上次制取氧气时所使用的弯曲玻璃管,插入的一端透出木塞少许,另一个孔里插进一根直玻璃管,直玻璃管比瓶身略高,插入的一端几乎完全透过木塞。之后,他在瓶子里放了一撮锌片,注入足量水,并将装好的木塞塞紧,甚至用湿泥土将软木塞上的各个接缝都密封上,以防气体逸出。当这些都准备好后,又将弯曲玻璃管的另一端通入了事前准备的一个水盆中。爱弥儿在旁边看着叔叔操作,心里十分快乐,因为他立刻就可以得到大量的氢气,还可以尝试各种实验。但是,当他看见叔叔用直玻璃管代替长颈漏斗时,却感到有点儿怀疑。

他热心地对保罗叔叔说:“这是直玻璃管,并不是长颈漏斗啊!”

叔叔答道:“是的,因为我们没有长颈漏斗,就只能用直玻璃管来代替了。”

“直玻璃管不仅很细,还不带漏斗,怎么能用来注入硫酸呢?”

“这的确是一个问题,我想问问约尔,看你有没有解答这个难题的办法。”

约尔就说:“有的,不过说出来怕你们觉得好笑。我想将一张厚纸卷成圆锥形,并在锥顶留一个小孔,用来代替漏斗,不知道是不是可行?”

“你的方法非常好。我们这个实验,没有漏斗是绝对成功不了的,你所说的纸漏斗可以代替玻璃漏斗,不过我要告诉你,硫酸是一种破坏力非常强的物质,纸遇到硫酸立即就会被腐蚀。幸亏一张厚纸并不值多少钱,我们在必要时可以随时更换。”

怎样收集氢气

图 用纸漏斗代替玻璃漏斗配制氢气

他们就照着约尔说的方式,将纸漏斗固定在直玻璃管上端,使之很容易倒入硫酸,如图所示。现在实验开始了,当硫酸刚刚倒入时,瓶中的水仿佛立刻沸腾起来,氢气从弯曲玻璃管的另一端放出,并在水盆中不断地生成小气泡。孩子们急忙将燃着的纸片靠近有气泡上升的水面,气泡一碰到火焰,就噗的一声冒出灰白色的闪光,这种气体的确是氢气。就算是在一个设施完备的实验室中进行这个实验,也不能获得更好的效果了。