一只空罐頭盒,不與任何東西接觸,怎么會響,又能自動地跳起來呢?可以通過下面的實驗觀察一下。
裝一個簡易的氫氣發(fā)生器。
在一只口徑比較大的瓶子里放入十幾顆鋅粒(用干凈的廢電池皮也可以),然后配上一個帶有彎玻璃管和漏斗的橡皮塞或軟木塞,彎玻璃管用橡皮管和另一個玻璃管連接,漏斗要連接一個長度幾乎能接觸瓶底的玻璃管。
再做收集氣體的準(zhǔn)備工作。
在一個用過的小鐵罐頭盒底部打一個毛衣針粗細(xì)的洞,用膠布粘住,裝滿水,倒放在盛滿清水的盆子里,待用。
制取氫氣時,從漏斗處向裝有鋅粒的瓶子倒入濃度為20%的稀硫酸(加入酸的量,以能浸沒鋅粒為妥)。也可以用氫化鈣和水反應(yīng),制取氫氣。為了收集純凈的氫氣,必須盡量趕跑瓶中原有的空氣。因此,在收集氫氣之前,首先要檢驗其中是否混有空氣;蛘叩确磻(yīng)約進行一分鐘以后,再把玻璃管伸入罐頭盒內(nèi)。由于氫氣在水中的溶解度非常小,所以它進入罐頭盒內(nèi)能把水排出。等罐頭盒里的氫氣收滿以后,立即用玻璃片封住盒口,從水中拿出來,倒放在桌子上。
把氫氣發(fā)生器移開后,就可以開始做實驗了。
把封盒口的玻璃片抽開,再把罐頭盒的一邊用小木塊墊高一些,讓它稍微傾斜。立刻把粘在盒底部的膠布撕掉,接著,用火柴在小洞附近點火。因為氫氣比空氣輕(空氣的比重是氫的14.38 倍),它會通過小洞逸出,遇到火就會燃燒。這時就可以聽到鳴叫聲,而且聲音越來越響,隨后罐頭盒也會開始跳動起來。有時會在發(fā)出一聲鳴響后,罐頭盒飛得很高。
為什么會發(fā)生上述現(xiàn)象呢?主要是因為氫氣在不同的條件下,燃燒的情況不同。開始罐頭盒里充滿純凈的氫氣,它與火及空氣接觸的部分就發(fā)生了燃燒,我們看見罐頭盒底部的小洞處產(chǎn)生了淡藍(lán)色的火焰。隨著氫氣的燃燒,罐頭盒里的氫氣數(shù)量減少了,空氣從墊起來的開口處進入盒內(nèi)。由于氣體的擴散作用,氫氣和空氣就迅速地混和起來。當(dāng)達(dá)到一定的比例時,洞口的火焰就能使盒內(nèi)的混合氣體燃燒。因為氫氣和氣體混合得均勻,這個燃燒進行得很快,出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象,罐頭盒的鳴叫聲和跳動就是這種爆炸所引起的。如果混入的空氣中的氧氣體積和氫氣體積之比恰好是2∶1 時,爆炸的力量就最大,發(fā)出響亮的爆鳴聲,罐頭盒也會飛起來,有時會飛起一到二米高。
氫氣里混有空氣或氧氣時,遇火就會發(fā)生爆炸。因此,在做氫氣實驗時,氫氣發(fā)生器必須遠(yuǎn)離火焰;開始產(chǎn)生的氫氣,必須進行純度檢驗,證實氫氣已達(dá)到純凈時,才可以進行氫氣的收集和點火。
檢驗時,用排水取氣法(或用向下排氣法)把氫氣發(fā)生器里放出來的氣體收集在試管里。把試管移開,點燃試管里的氣體,直到?jīng)]有尖銳的爆鳴聲為止。這一條必須嚴(yán)格遵守。
氫氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)上具有重要的用途。氫氣和氮氣在高溫高壓下能生成氨。氨是制造化學(xué)肥料的重要原料。氫氧按一定比例混合發(fā)生的火焰可以高達(dá)2500℃,在工業(yè)上往往用它來焊接鋼板、鋁板以及不含碳的合金。在冶金工業(yè)中,氫可用來冶煉純度很高的鎢和鉻金屬材料。高純度的液態(tài)氫可作火箭的高能燃料。利用氫跟氧結(jié)合,把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臍?
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