实验室制取氢气的实验装置及实验步骤详解实验室制取氢气是中学化学课程中的重要实验内容，能够帮助学生理解金属与酸的反应原理以及气体收集方法。我们这篇文章将系统地介绍实验室制取氢气的实验装置构成、操作步骤、注意事项和常见问题，内容涵盖：实验原理

实验室制取氢气的实验装置及实验步骤详解

实验室制取氢气是中学化学课程中的重要实验内容，能够帮助学生理解金属与酸的反应原理以及气体收集方法。我们这篇文章将系统地介绍实验室制取氢气的实验装置构成、操作步骤、注意事项和常见问题，内容涵盖：实验原理与反应方程式；实验装置组成；实验操作步骤；安全注意事项；氢气纯度检验方法；常见问题及解决方案。通过详细的图文说明和操作指引，帮助学生掌握这一基础化学实验技能。

一、实验原理与反应方程式

实验室通常采用活泼金属（如锌粒）与稀盐酸或稀硫酸反应制取氢气，其化学反应原理为：

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑（使用稀盐酸时）

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑（使用稀硫酸时）

这两种酸都具有挥发性低、价格低廉、反应速度适中等特点，特别适合学生实验。需要特别注意的是，不可使用浓盐酸或浓硫酸，浓盐酸会产生氯化氢气体污染，浓硫酸则会发生氧化还原反应生成二氧化硫而非氢气。

二、实验装置组成

完整的氢气制取装置由以下五大部分组成：

1. 气体发生装置：包含锥形瓶（或试管）、橡胶塞、分液漏斗和导管
2. 气体收集装置：根据收集方法不同，可选择排水集气法（水槽+集气瓶）或向下排空气法
3. 安全防护装置：建议在导管末端加装防回火装置
4. 辅助工具：铁架台、试管夹、水槽等

各部件连接顺序应为：锥形瓶→分液漏斗→导管→集气装置。装置务必保证气密性良好，可用止水夹夹住导管并加水检查装置是否漏气。

装置示意图说明（关键部件功能）

• 分液漏斗：控制酸液滴加速度，调节反应速率
• 导管：采用直角玻璃导管，连接发生装置和收集装置
• 防回火装置：防止氢气回火引发爆炸，可用盛水U型管

三、实验操作步骤

（1）装置组装阶段

1. 在锥形瓶中加入5-10g锌粒（黄豆大小颗粒最佳）
2. 将分液漏斗装入稀盐酸（浓度建议6mol/L）
3. 连接导管并检查装置气密性（注水法测试）

（2）气体收集阶段

4. 缓慢滴加稀盐酸，控制气泡产生速率为2-3个/秒
5. 采用排水集气法收集时，集气瓶需事先注满水并倒置于水槽中
6. 当集气瓶内水面降至瓶口时，用毛玻璃片在水下盖住瓶口取出

四、安全注意事项

• 严禁明火：实验场所10米内不得有火源，建议在通风橱操作
• 控制反应速率：酸液应逐滴加入，防止反应过于剧烈
• 纯度检测：收集前需排尽装置内空气（先通氢30秒）
• 废液处理：反应后废液需用碳酸钠中和至pH=7再排放

五、氢气纯度检验方法

检验氢气纯度的标准操作（爆鸣试验）：

1. 用试管收集少量气体
2. 试管口朝下移近酒精灯火焰
3. 若发出尖锐爆鸣声说明不纯，轻微"噗"声则纯度合格

更精确的方法可使用氢气传感器检测，纯度应＞99%方可用于后续实验。

六、常见问题及解决方案

问题1：反应速度过慢怎么办？

可能原因及对策：①酸浓度不足（更换6mol/L盐酸）；②锌粒表面氧化（用砂纸打磨或换新锌粒）；③温度过低（可水浴加热至30-40℃）

问题2：气体收集效率低？

检查要点：①装置气密性（重新检查连接处）；②导管是否伸入集气瓶过深（应刚过瓶口）；③水槽水温是否过高（更换冷水）

问题3：实验后锌粒如何处理？

可回收利用：将反应后的锌粒用蒸馏水冲洗，晾干后保存（表面有黑色物质为正常氧化现象）。

附录：实验装置示意图（示意图说明）

图示说明：1-分液漏斗；2-锥形瓶；3-锌粒；4-稀盐酸；5-导管；6-水槽；7-集气瓶；8-防回火装置