為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

氫氣是一種新型的清潔能源,在生活和生產中有不可替代的作用。氫氣的製取方法有很多種,如果需要大量製取,可以採取工業製法:用焦炭和水蒸氣反應。這樣製取的氫氣主要用作燃料,氣體的純度較差,除了有氫氣外,還有相同體積的一氧化碳氣體。如果需要少量純淨的氫氣,則可以用實驗室製取法,這也是每年中考的重點知識。主要要求掌握“製取氫氣的藥品、裝置圖、收集方法”知識。下面就該知識進行詳細闡述。

1、如何選擇合適的藥品製取氫氣?

製取氫氣時一定要選擇最理想的藥品,才能確保製取的氫氣純度高、容易操作、收集簡單。實驗室製取氫氣一般是用酸與活潑金屬反應,下面就如何選擇酸和金屬進行分析。

①為什麼不用金屬鎂帶等特別活潑的金屬與酸反應?

根據金屬與酸反應的原理可以知道,金屬的活潑性越強,金屬與酸反應的速度越快。這樣可以縮短反應時間,提高效率,但是如果反應速度過快,則不利於氣體的收集。所以一般不採用活潑性特別強的金屬,比如K、Ca、Na、Mg等金屬。一般採用金屬鋅與酸反應,速度適中,利於收集。

②為什麼不用濃鹽酸來製取氫氣?

主要是因為濃鹽酸的揮發性特別強,會揮發出大量的氯化氫氣體,導致收集的氫氣不純淨,所以實驗室一般不採用濃鹽酸來製取氫氣。

③為什麼不用稀鹽酸?

金屬與酸的反應是一個放熱反應,隨著反應熱量的放出,會加快鹽酸的揮發速度,導致收集的氫氣不純淨。所以實驗室製取氣體一般不用揮發性的酸,比如稀鹽酸和稀硝酸作為反應酸。

為什麼不用金屬鐵製取氫氣?

根據金屬活動順序規則,可知鐵的活潑性較弱,反應速度比較慢,反應時間特別長,不利於氫氣的收集。

所以一般選擇用稀硫酸與金屬鋅反應來製取氫氣,因為金屬鋅的活潑性較一般,反應速度適中,利用控制反應。硫酸是一種不揮發性的酸,製取的氫氣純度較高。

2、選擇合適的反應儀器,正確地檢查製取裝置的氣密性。

氣體的製取不僅要考慮選用合理的藥品,還要選用適當的儀器,切要保證裝置氣密性良好,否則會導致生成的氣體逸散到空氣中,同時也會有空氣中的氣體進入反應裝置中,讓收集的氣體不純淨。實驗室製取氫氣選用的儀器主要為:大試管(或燒瓶、錐形瓶)、帶瓶塞的導氣管、燒杯、集氣瓶。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

選擇好合適的儀器後,再把儀器組裝好,檢查裝置的氣密性。具體的做法:用雙手搓熱,再緊握燒瓶(或大試管、錐形瓶),如果裝置氣密性良好,就會有氣泡從燒杯水中冒出;再鬆開手,燒杯中的水會進入導氣管中。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

3、裝入藥品的順序為先加固體,再加入液體稀硫酸。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

注意:金屬鐵塊要用鑷子夾取放入錐形瓶中,稀硫酸要從長頸漏斗中加入。

4、可以用哪些方法收集氣體?

氣體的性質決定了氣體的收集方法,在選擇收集方法時,一定要考慮該氣體的密度、水溶性以及是否與水、空氣的中氣體反應等因素。因為氫氣是密度最小的氣體;而且在常溫下,氫氣的性質較穩定,不會與空氣中的其它氣體反應,所以可以用向下排空氣法收集氫氣。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

改進後的排空氣法,就是將集氣瓶盛滿空氣,如圖所示。氫氣從短導氣管進入集氣瓶中,因為氫氣密度比空氣小,故進入集氣瓶中的氫氣就會集聚在集氣瓶口附近。隨著氫氣不斷如集氣瓶,氫氣就會將瓶內的空氣往下壓縮,被壓縮的空氣就會從底部的導管排出集氣瓶。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

由於氫氣難溶於水、也不與水反應,所以也可以採用排水法收集氫氣,具體操作如下圖所示。什麼時候開始收集氫氣?這是關鍵,這關係到所收集的氣體純度。具體做法:等到氣泡連續均勻地從導氣管冒出時,才可以將導氣管伸入到盛滿水的集氣瓶中,開始收集。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

改進後的排水收集氣體裝置,如圖所示,將集氣瓶盛滿水,氫氣從較短的導管進入集氣瓶中,通過氣體壓強將水排出集氣瓶。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

這兩種收集氫氣的方法可以根據實際情況進行選擇。兩種方法各有優缺點,排水收集法:優點是收集的氫氣純度較高,容易判斷是否收集滿;缺點是氣體潮溼、不幹燥。排空氣法:優點是收集的氫氣乾燥;缺點是氣體純度不高,可能混有空氣雜質,還不容易判斷是否收集滿。

5、一定要檢驗收集的氫氣純度,

因為氫氣具有可燃性,如果收集的氫氣純度不高,在加熱或點燃氫氣的時候就有可能發生爆炸危險。一般檢驗氫氣純度的方法,是先用小試管收集滿氫氣,用大拇指堵住試管口,移近酒精燈火焰,鬆開拇指,如果聽到“噗嗤”一聲,則說明氫氣的純度較高。如果發出“尖銳的爆鳴”聲,說明氫氣不純,需要重新收集,直到發出“噗嗤”一聲即可。

6、掌握製取氫氣的化學反應原理

實驗室製取氫氣是採用金屬鋅與稀硫酸反應,考生要掌握該反應的化學方程式。

該反應屬於置換反應,置換反應是指反應物有兩種,即一種單質和一種化合物;最後也生成兩種物質,生成的兩種物質中必須有一種單質和一種化合物。可以用通式:A+BC=AC+B的形式,符合這種類型的反應就屬於置換反應。

為什麼學生關於氫氣知識容易失分,原因沒有這樣深入分析

考生要掌握以上關於“氫氣的製取”的相關知識,大家可以將實驗室製取二氧化碳的知識放在一起進行比較分析,儘量做到在中考化學試卷中關於“氫氣的製取”知識點的題目不失分。


分享到:


相關文章: