在化学的奇妙世界里，氢气的制取是一项基础且重要的实验。无论是对于学生理解化学反应原理，还是科研人员探索新的材料与能源，掌握实验室制取氢气的方法都至关重要。今天，就让我们一起深入了解实验室制取氢气背后的原理与常用装置。​
一、制取氢气的反应原理​
实验室制取氢气，最常用的方法是利用金属与酸的置换反应。其中，锌（Zn）与稀硫酸（H₂SO₄）的反应堪称经典：​Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑​在这个反应中，锌原子失去两个电子，变成锌离子（Zn²⁺），进入溶液；而稀硫酸中的氢离子（H⁺）获得电子，两两结合形成氢气分子（H₂），并以气泡的形式逸出。这一反应属于置换反应，即一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物。​
为何选择锌与稀硫酸呢？首先，锌的活动性适中。如果选用镁（Mg），它与酸反应过于剧烈，产生氢气的速度过快，难以控制，不利于实验操作；若用铁（Fe），反应又太过缓慢，等待氢气产生会耗费大量时间。其次，稀硫酸性质较为稳定。盐酸具有挥发性，用它制取氢气时，会使制得的氢气中混有氯化氢（HCl）气体，导致氢气不纯；浓硫酸和硝酸具有强氧化性，它们与金属反应时，不会产生氢气，而是生成其他气体。​
二、制取氢气的实验装置​
完整的实验室制取氢气装置，由发生装置和收集装置两部分构成。​
（一）发生装置​
简易型发生装置：对于初学者而言，简易型发生装置简单易搭建。它主要由一个反应容器（如大试管、锥形瓶或广口瓶）、一个带导管的单孔橡皮塞组成。将锌粒放入反应容器中，再通过漏斗缓缓加入稀硫酸，塞上单孔橡皮塞，氢气便会从导管导出。这种装置的优点是构造简单，成本低廉；缺点是一旦反应开始，就无法控制反应的停止，直至锌粒或稀硫酸其中一种完全消耗。​
启普发生器：启普发生器是一种更为高级且实用的发生装置。它由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。其工作原理十分巧妙：打开导气管上的活塞，球形漏斗中的稀硫酸在重力作用下流入容器，与锌粒接触，反应开始产生氢气；关闭活塞后，容器内继续反应产生的氢气使容器内压强增大，将稀硫酸压回球形漏斗，使锌粒与稀硫酸脱离接触，反应自行停止。启普发生器最大的优势在于能够 “随开随用、随关随停”，大大节省了药品，同时也便于控制反应进程。不过，它也有一定的使用限制，比如不能用于加热反应，不能用于反应过于剧烈的情况，且固体反应物必须是块状，不能是粉末状。