第二节 氢气的实验室制法

工业上根据用途的不同，常用水、水煤气[主要成分是一氧化碳（CO） 和氢气（H2）]、天然气[主要成分是甲烷（CH4）]等来制取氢气。实验室里通常是用锌和稀硫酸反应制取氢气。

实验 3-2 氢气的制取

在试管里放入几粒锌粒，注入 5mL 稀硫酸，将燃着的木条放在试管口（图 3—4， Ⅰ），观察发生的现象。待反应完毕后，将试管中的液体倒入蒸发皿里，小心加热，使液体蒸发，冷却后（图 3—4，Ⅱ），观察发生的现象。

从实验看到，锌粒表面有气泡产生，锌粒逐渐减小，在试管口点燃产生

的气体时，它可以燃烧，这种气体是氢气（H2）；蒸发皿中出现的白色固体物质是稀硫酸跟锌反应生成的另一种物质——硫酸锌（ZnSO4）①。这个反应可以表示如下：

Zn + H2SO4→ZnSO4 + H2

（锌）（硫酸）（硫酸锌）（氢气）

上述反应的实质是锌原子代替了硫酸分子中的氢原子，生成了硫酸锌， 被替换出来的每两个氢原子结合成一个氢分子。

在该反应中，参加反应的物质金属锌是一种单质，硫酸是一种化合物， 生成的物质氢气是另一种单质，硫酸锌是另一种化合物。这类由一种单质跟一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应，叫做置换反应。

**【想一想】**置换反应、化合反应、分解反应各有什么特点？

实验室里制取氢气的原理是：利用某些金属（如锌、铁、镁、铝等）和酸（如稀硫酸、盐酸）发生置换反应。

硫酸分子中的“SO4”部分，通常称它为硫酸根。它在上述反应前后并没有发生变化。在许多化学反应里，作为一个整体参加反应，好像一个原子一样，这样的原子集团叫做原子团。例如，硝酸（HNO3）中的硝酸根（NO3）， 氯酸钾（KClO3）中的氯酸根（ClO3），高锰酸钾（KMnO4）中的高锰酸根（MnO4），碳酸钠（Na2CO3）中的碳酸根（CO3），氢氧化钾（KOH）中的氢氧根（OH） 等，这些根都是原子团。

应注意的是，原子团并不是独立存在的物质，也不是在所有的反应中都不发生变化。例如，当氯酸钾受热发生分解时，氯酸钾中的氯酸根，就发生了变化。

实验 3—2 制取的氢气，怎样将它收集起来呢？

实验 3—3 收集氢气

  1. 在盛有锌粒和稀硫酸的试管口，塞好带导气管的橡皮塞。将试管固定在铁架台上，用排水法收集一瓶氢气（图 3—5， Ⅰ），用毛玻璃片盖住瓶口，倒放在桌面上。

  2. 用向下排空气法（图 3—5，Ⅱ）收集一瓶氢气，也用毛玻璃片盖住瓶口，倒放在桌面上。

**【议一议】**用排水法和向下排空气法收集氢气，各说明氢气有哪些性

质？为什么将盛有氢气的集气瓶盖上毛玻璃片后，还要倒放在桌面上？