氢的元素符号是II,原子量是1,氢气的分子式是H2,分子量是2.
氢气的实验室制法,实验室里制取氢气一般用稀硫酸(H2SO4)或盐酸(HCI)做原料.为了要把酸中化合态的氢转变为游离态的氢气,常用金属锌(元素符号是Zn)来和酸作用.
图是制取氢气的实验室装置,左面瓶内放有少量锌粒,当从长颈漏斗加进稀硫酸后,锌粒和硫酸发生作用,很快就有氢气从锌粒表面放出,用排水集气法可以把氢气收集在集气瓶里.
因为氢气比空气轻所以集满氢气的集气瓶,要用玻片盖好瓶口,倒置在桌上(图2-13).
在锌和稀硫酸的反应里,除了生成氢气外,还生成了另一种新物质叫做硫酸锌(它的分子式是ZnSO2).锌和稀硫酸反应的化学方程式是:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
锌 硫酸 硫酸锌 氢气
实验室里常用一种特殊的装置,叫做启普1气体发生器,(简称启普发生器)来制取氢气,用这种装置最大优点是可以控制氢气的发生或停止发生,非常方便。
图2·14(a)表示启普发生器的外形,图2·14(b)表示启普发生器是由一个球形漏斗a和容器b两部分所组成.容器b是由一个球形体和一个半球形体连接而成,在球形体的右上方有一小开口处c,该用带有玻璃导管的橡皮塞塞住,导管的另一端连有一个活栓(控制气体流通的“开关”)d.球形漏斗a的长颈插在容器b内.,球形体的上端开口处被温斗的长颈完全堵没。
图2·14(c)和(d)分别表示发生氢气和停止发生氢气时的两种情况。
我们先来说明发生氢气时的情形,先把C处的橡皮塞打开,把锌粒装入球形体内,然后再把橡皮塞塞紧,并把活栓d打开,从球形潘斗a倒入稀硫酸(成盐酸),沿着它的长颈流入半球形体内,由于容器b的球形体和半球形体之间的通道并没有被球形温斗的长颈全部堵没,在长颈的四周还留有狭監的孔隙,这些狭隘的孔隙虽然能够挡住球形体内的锌粒落入到半球形体里①;但却能让酸液自由流通,因圆此当倒入的酸充满了半球形体以后,就继续上升到球形体内,和锌粒接触,立刻发生反应产生氢气,接着,氢气就从仅有的出路c处,沿着导管通过活栓d而放出(图2-14(c)。
如果要使氢气停止产生,只需把活栓关闭(图2·14(d).这时由于继续发生出来的氢气不能再从c处放出,就在球形体内产生压强,把酸往下压挤到半球形体内,再沿着长颈上升到球形漏斗里.当酸从球形体内流出后,锌和酸不再接触,反应也就停止。
如果又需要氢气,只要再把活栓d旋开,氢气又从c处放出.这时球形体里压强减小,酸又从球形漏斗流进球形体,和锌接触发生反应。
利用启普发生器不仅可以制取氢气,还可以制取别种气体,只要这种气体是由液体和固体(粒状或块状)接触时不需加热就能发生的。
氢气的工业制法,工业上制取大量氢气,常用水为原料,制取方法,大致有下面两类;
第一类方法是用一种单质(某些金属或非金属)在高温下和水作用,例如把水蒸气通过红热的铁屑或煤炭等物质,就能产生氢气,它们反应的化学方程式分别是:
①在长颈四周的空处可以放些取璃丝,防止小的锌粒落下
3Fe+4H2O(水蒸气)=高温=Fe3O4+4H2
C+H2O(水蒸气)=高温=CO+H2
第二类方法是用电流把水分解,这个反应在本章第14里将详细谈到。