氫氣的實驗室工業製法原理

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.

氫氣的實驗室製法,實驗室裡製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的氫轉變為游離態的氫氣,常用金屬鋅(元素符號是Zn)來和酸作用.

氫氣

圖是製取氫氣的實驗室裝置,左面瓶內放有少量鋅粒,當從長頸漏鬥加進稀硫酸後,鋅粒和硫酸發生作用,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裡.

製取氫氣的裝置

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裡,除了生成氫氣外,還生成了另一種新物質叫做硫酸鋅(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

實驗室裡常用一種特殊的裝置,叫做啟普1氣體發生器，（簡稱啟普發生器）來製取氫氣，用這種裝置最大優點是可以控制氫氣的發生或停止發生,非常方便。

圖2·14(a)表示啟普發生器的外形,圖2·14(b)表示啟普發生器是由一個球形漏鬥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.球形漏鬥a的長頸插在容器b內.,球形體的上端開口處被溫鬥的長頸完全堵沒。

啟普發生器

圖2·14(c)和(d)分別表示發生氫氣和停止發生氫氣時的兩種情況。

我們先來說明發生氫氣時的情形,先把C處的橡皮塞打開,把鋅粒裝入球形體內,然後再把橡皮塞塞緊,並把活栓d打開,從球形潘鬥a倒入稀硫酸(成鹽酸),沿著它的長頸流入半球形體內,由於容器b的球形體和半球形體之間的通道並沒有被球形溫鬥的長頸全部堵沒,在長頸的四周還留有狹監的孔隙,這些狹隘的孔隙雖然能夠擋住球形體內的鋅粒落入到半球形體裡①;但卻能讓酸液自由流通,因圓此當倒入的酸充滿了半球形體以後,就繼續上升到球形體內,和鋅粒接觸,立刻發生反應產生氫氣,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生,只需把活栓關閉(圖2·14(d).這時由於繼續發生出來的氫氣不能再從c處放出,就在球形體內產生壓強,把酸往下壓擠到半球形體內,再沿著長頸上升到球形漏鬥裡.當酸從球形體內流出後,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.這時球形體裡壓強減小,酸又從球形漏鬥流進球形體,和鋅接觸發生反應。

利用啟普發生器不僅可以製取氫氣,還可以製取別種氣體,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生的。

氫氣的工業製法，工業上製取大量氫氣,常用水為原料，製取方法,大致有下面兩類;

第一類方法是用一種單質(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,就能產生氫氣,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裡將詳細談到。