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수소는 가장 가벼운 원소이며 주방에서 사용하기위한 수소 첨가 지방 생성 및 석탄에서 탄화수소 생산을 포함하여 많은 산업 용도로 사용됩니다. 물 분자의 필수 부분이며 소량의 전기로 분리 할 수 ​​있습니다. 일부 활성 금속과 강산을 사용하여 수소 가스를 생산할 수도 있습니다. 두 방법 모두 비교적 간단하며 수소 가스를 수집 할 수 있습니다.

단계

2 가지 방법 중 1 : 활성 금속으로 물 치환 사용

1. 

   필요한 자료를 모으십시오. 강산과 활성 금속을 혼합하는 반응을 사용하여 수소를 수집하려면 삼각 플라스크, 고무 마개, 플라스틱 튜브, 증류수, 시험관, 큰 용기, 3 몰 염산 (HCl) 및 마그네슘 또는 아연 펠릿.
   • 삼각 플라스크는 원추형 바닥과 원통형 목이있는 유리 플라스크입니다.
   • 고무 마개는 플라스크 상단 용이며 튜브가 통과 할 수 있도록 중간에 구멍이 있어야합니다.
   • 마그네슘 또는 아연 중 하나가이 실험에 효과가 있으며 둘 다 필요하지 않습니다.
   • 이러한 소모품 중 일부는 온라인이나 실험실 용품점에서 구입해야 할 수 있습니다.

2. 

   
   
   적절한 보호 장비를 착용하십시오. 염산과 같은 강산으로 작업 할 때 적절한 안전 예방 조치를 취해야합니다. 실험실 가운, 장갑, 발가락이 막힌 신발 및 눈 보호구를 착용하는 것이 필수적입니다.
   • 고글은 눈이 튀는 것을 방지하기 위해 눈 옆을 감싸 야합니다.
   • 손과 손가락의 좋은 손재주를 유지할 수 있도록 적절하게 맞는 장갑을 착용하십시오.

3. 

   
   
   실험 설정을 준비합니다. 튜브의 한쪽 끝을 고무 마개 구멍에 삽입합니다. 튜브가 고무 스토퍼를 끝까지 통과하고 끝에서 약간 튀어 나오길 원합니다. 큰 용기에 물을 채우고 튜브의 끝을 물에 넣습니다. 실험이 시작되면 고무 마개를 삼각 플라스크에 넣습니다.
   • 이 조각들을 사용할 준비가 될 때까지 따로 보관하십시오.

4. 

   
   
   물에 시험관을 담그십시오. 적어도 하나의 시험관 (수소를 더 많이 모으려면 더 많이 사용할 수 있음)을 물에 담그십시오. 모든 기포가 빠져 나갈 수 있도록 튜브를 기울입니다. 반대쪽 끝에있는 고무 마개에 부착 된 침수 된 튜브 위에 튜브를 놓습니다.
   • 시작하기 전에 튜브에서 모든 기포를 제거하는 것이 중요합니다. 그렇지 않은 경우 튜브에 수집 된 가스는 단순한 수소 이상이됩니다.

5. 

   삼각 플라스크에 염산을 추가합니다. 플라스크를 반쯤 채울만큼 충분한 염산을 추가합니다. 약 100mL이면 충분합니다. 산을 첨가하기 전에 플라스크가 깨끗하고 건조한지 확인하십시오. 고무 장갑을 착용하고 플라스크를 채울 때주의하십시오.
   • 산에 물을 흘리지 않도록주의하십시오. 산에 물을 첨가하면 폭발과 부상을 입을 수 있습니다.

6. 

   금속 펠릿을 HCl에 추가하여 화학 반응을 시작합니다. 플라스크의 염산에 아연 또는 마그네슘 펠릿 몇 개를 추가합니다. 정확한 양은 중요하지 않지만 소량으로도 반응을 시작할 수 있습니다.
   • 펠릿을 추가 한 후 마개를 플라스크에 넣으면 시스템이 닫힙니다.

7. 

   수중 테스트 튜브에 수소를 수집합니다. 금속이 산과 반응하면 수소 가스가 생성됩니다. 이 수소는 플라스크 상단, 튜브를 통해 물에 잠긴 테스트 튜브로 이동합니다. 가스가 물을 대체하고 테스트 튜브 상단에 거품이 보일 것입니다.
   • 테스트 튜브에 수소가 채워지면 다른 튜브에 물을 담그고 튜브 위에 놓습니다. 반응에 의해 생성되는만큼의 수소를 수집 할 수 있습니다.
   • 수소 가스가 공기 중으로 빠져 나가지 않도록 테스트 튜브를 아래로 향하게하십시오.

8. 

   가스가 수소인지 확인하십시오. 가스가 수소인지 확인하기 위해 부목 테스트를 할 수 있습니다. 성냥에 불을 붙이고 튜브 아래에 붙입니다. 수소가 있음을 나타내는 '팝'또는 삐걱 거리는 소리가 들립니다.

2 가지 방법 중 2 : 전기 분해 사용

1. 

   필요한 자료를 모으십시오. 이 실험에서는 전기를 사용하여 물 분자에서 수소와 산소 가스를 분리합니다. 전기 분해를 사용하여 수소 가스를 수집하려면 9 볼트 배터리, 연필, 테스트 튜브 2 개, 플라스틱 용기, 물, 베이킹 소다, 큰 고무 밴드 2 개 (선택 사항), 끝에 클램프가있는 배터리 클립이 필요합니다.
   • 이것이 작동하려면 연필에 흑연이 있어야합니다. 숫자 2 연필이 완벽합니다. 두 개의 작은 흑연도 이것을 위해 작동합니다.
   • 작은 식품 저장 용기 또는 그릇으로 충분합니다.
   • 배터리 클립이 9 볼트 배터리에 맞고 끝에 악어 클램프가있는 빨간색과 검은 색 와이어가 있는지 확인합니다. 이 클램프는 시스템을 배터리에 연결하는 데 사용됩니다.

2. 

   연필에서 지우개를 제거하고 연필을 반으로 나눕니다. 두 개의 흑연 조각이 필요합니다. 하나는 배터리의 양극 쪽과 음극 쪽입니다. 연필의 각 부분의 양쪽 끝을 점으로 날카롭게합니다. 흑연이 잘 노출되었는지 확인하십시오.
   • 이미 두 개의 순수 흑연이있는 경우이 단계를 건너 뛸 수 있습니다.

3. 

   용기 주위에 고무 밴드 2 개를 X 모양으로 감습니다. 이 단계는 선택 사항이지만 실험이 실행되는 동안 테스트 튜브를 제자리에 유지하는 쉬운 방법입니다. 용기 위에 고무 밴드 하나를 펴고 그 위에 두 번째 고무 밴드를 펴서 첫 번째 고무 밴드가 X를 형성하도록합니다.
   • 고무 밴드를 사용하지 않는 경우 테스트 튜브를 테이프 나 끈으로 고정하여 실험 중에 거꾸로 유지되도록합니다.

4. 

   베이킹 소다와 물 용액 만들기. 베이킹 소다를 물에 녹이면 시스템에서 전기가 전도되는 데 도움이됩니다. 첨가되는 베이킹 소다의 정확한 양은 중요하지 않지만 물 1 컵당 약 1 티스푼이면 충분합니다. 완전히 녹을 때까지 저어줍니다.
   • 베이킹 소다의 용해 속도를 높이려면 따뜻한 물을 사용하십시오.

5. 

   플라스틱 용기와 시험관에 베이킹 소다 용액을 채 웁니다. 용기는 두 시험관을 모두 담을 수있을만큼 충분히 커야합니다. 용기를 약 3/4 가득 채울만큼 용액을 충분히 추가합니다. 용기 용액에 시험관을 담그고 거꾸로 뒤집습니다. 고무 밴드 X의 십자형에 각 튜브를 배치하여 제자리에 고정합니다.
   • 두 시험관 모두 물로 가득 차 있고 기포가 남아 있지 않아야합니다.

6. 

   악어 클램프를 흑연에 부착합니다. 배터리 클립에서 클램프 하나를 가져와 연필 중 하나 끝에 부착합니다. 가능한 한 많은 흑연에 닿아 야합니다. 나머지 악어 클램프와 연필 조각으로 똑같이하십시오.
   • 연필 한 개는 빨간색 클램프에, 연필 한 개는 검은 색 클램프에 부착해야합니다.

7. 

   고정되지 않은 연필 끝을 테스트 튜브에 밀어 넣습니다. 테스트 튜브를 완전히 잠긴 상태에서 연필의 고정되지 않은 끝을 튜브에 밀어 넣을 수 있도록 약간 기울입니다. 다른 연필과 다른 시험관으로이 과정을 반복합니다.
   • 이 시점에서 모든 것이 수중에 있어야하며 각 시험관 내부에 연필 한 조각이 있어야합니다.
   • 배터리에 부착 된 배터리 클립의 끝을 물에 닿지 않게하십시오.

8. 

   배터리 클립을 9 볼트 배터리에 연결합니다. 모든 설정이 완료되었으므로 이제 9 볼트 배터리에서 제공하는 전기를 적용 할 준비가되었습니다. 배터리 클립의 끝이 용기에서 튀어 나와야하므로 배터리를 제자리에 고정하기 만하면됩니다. 배터리가 연결되면 흑연 끝에서 거품이 올라와 각 테스트 튜브의 상단으로 떠 다니는 것을 볼 수 있습니다.
   • 거품이 생성되지 않으면 악어 클램프가 연필의 흑연에 단단히 부착되어 있는지 확인하십시오. 또한 배터리가 완전히 충전되었는지 확인하십시오.
   • 연필에 음극선이 부착 된 시험관은 수소를 생성하고 배터리의 양극선에 부착 된 시험관은 산소를 생성합니다.

9. 

   각 튜브에 몇 인치의 가스가있을 때까지 두 개의 테스트 튜브에 수소와 산소를 수집합니다. 배터리의 음극에 연결된 튜브에는 수소가 있고 양극에 연결된 튜브에는 산소가 있습니다. 병에서 테스트 튜브를 한 번에 하나씩 제거합니다. 거꾸로 유지하고 물을 빼내십시오. 튜브 속의 가스는 눈에 보이지 않아도 남아 있습니다.

10. 

    수소의 존재 여부를 테스트합니다. 성냥을 치고 불꽃을 가스에 닿게 유지하여 수소의 존재 여부를 테스트 할 수 있습니다. 수소라면 매우 뚜렷한 "삐걱 거리는 팝"소리를냅니다. 성냥 대신 불이 켜진 양초를 사용할 수도 있습니다.
    • 전원의 양극쪽에 연결된 테스트 튜브에서 산소를 테스트하려면 불이 켜진 성냥 (또는 촛불)을 불어 내고 여전히 빛나는 끝을 테스트 튜브 아래에 놓습니다. 촛불이 다시 켜지면 산소가 존재합니다.

커뮤니티 질문 및 답변

수소 만 수집하려면 두 개의 테스트 튜브가 필요합니까?

매사추세츠 주 베스 러프
환경 과학자 Bess Ruff는 Florida State University의 지리학 박사 과정 학생입니다. 그녀는 2016 년 산타 바바라에있는 캘리포니아 대학에서 환경 과학 및 관리 석사 학위를 받았습니다. 그녀는 카리브해의 해양 공간 계획 프로젝트에 대한 조사 작업을 수행했으며 지속 가능한 수산 그룹의 대학원 연구원으로 연구 지원을 제공했습니다.

환경 과학자 전기 분해법으로 만 수소를 수집하고 싶다면 하나의 시험관을 사용할 수 있습니다. 사용중인 튜브가 배터리의 음극 쪽 끝에 연결되어 있는지 확인하십시오.

이 간단한 전기 분해 실험에서 얼마나 많은 수소를 수집 할 수 있습니까? 수소 가스의 압력은 얼마일까요?

조건에 따라서. 반응 속도 (물 분리)는 배터리의 암페어와 남은 반응 시간을 기반으로합니다. 일반적으로 수소는 정말 덥거나 추운 환경에서 실험을하지 않는 한 해수면 압력에 가깝습니다.

수소가 음극관에 모이는 이유

물 분자가 전자를 공유하는 방식으로 인해 수소 원자는 양전하를 띠고 산소 원자는 음으로 대전됩니다. 가스를 꺼낼 때 양전하를 띤 수소는 음의 튜브에 끌리고 음으로 대전 된 산소는 양의 튜브에 끌립니다.

가스 수집 튜브에서 가스가 빠져 나가지 않은 이유는 무엇입니까?

이는 헬륨을 포함하여 다른 모든 가스보다 가벼운 가스 인 수소입니다. 즉, 다른 가스가 튜브를 대체하기 때문에 튜브의 닫힌 끝이 맨 위에있는 한 테스트 튜브에 남아있게됩니다. 수소 대신 헬륨을 사용하는 이유는 가연성이 없기 때문입니다. 이것은 그것이 고귀한 기체 (8 개 전자의 완전한 원자가 껍질을 가지고 있음)이고 따라서 비 반응성이라는 사실 때문입니다.

가스가 매우 가연성이 있습니까?

예. YouTube에서 Hindenburg 재난을 확인하세요. 제플린은 가장 가벼운 가스이기 때문에 수소를 사용했으며 구하기가 매우 쉽습니다. 또한 일부 자동차 제조업체가 수소 자동차를 개발하는 이유이기도합니다.

이게 액체 형태의 수소인가요?

아니요-이 실험의 수소는 기체 상태입니다.

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  수소를 어떻게 액화합니까? 대답

경고

• 순수한 수소에주의하십시오. 공기와 혼합하면 폭발성이 높습니다.
• 수소를 수집하는 장비에서 다른 모든 공기가 제거되었는지 확인하십시오.