氢气的性质和用途

1、氢气的性质和用途教学目标知识目标使学生了解氢气的物理性质，掌握氢气的可燃性、还原性， 并了解有关的实验过程和现象以及注意事项 ; 根据氢气的性质了解其主要用途 ;从得氧和失氧的角度对照了解氧化反应和还原反应，氧化剂 和还原剂。能力目标通过对实验现象的观察，培养学生的观察能力和思维能力。 情感目标通过氢气燃烧与爆炸和还原性与还原反应的教学，进行量变 引起质变和对立统一规律的辩证唯物主义教育。教学建议教法建议在讲氢气的性质之前，学生已学过氧气的性质、制法和氢气 的实验室制法。教师根据学生已有的知识水平、化学教学大 纲的要求和教材的特点，确定恰当的知识范围和实验内容， 使学生了解氢气的物理性质，掌握

2、氢气的可燃性、还原性及 有关实验现象和化学方程式 ; 了解点燃氢气之前为什么要检 验氢气的纯度以及检验的方法，结合实验内容明确提出培养 学生观察能力，结合氢气的可燃性对学生进行环境保护教育XT o在教学过程中，教师应始终围绕教学目标，层层深入地展开 教学内容。教师讲新课之前先复习旧知识，以实验室用什么 药品制取氢气，收集氢气有几种方法等问题导入新课，而后 展示一瓶瓶口倒置的氢气，请学生通过观察氢气在通常状态 下的色、态、水溶性、密度等，让学生通过观察思考自己总 结出氢气的物理性质。这种从感性到理性认识问题的方法， 层次清楚，符合学生认识规律和能力形成与发展的规律。在 讲授氢气的可燃性和还原性时

3、，也应先演示氢气在空气中安 静燃烧、氢气中混有空气点燃发生爆鸣、氢气在氯气中燃烧 在瓶口出现白雾、 氢气还原氧化铜的实验等， 而后运用投影， 进行反应实质的总结，写出化学方程式。这种运用探索性实 验的教法，能使学生从感性认识上升到理性认识，揭示了知 识的本质和内在联系。最后教师通过让学生看书进行小结，再通过让学生做练习题 进行巩固，使大多学生都能掌握基本的、重点的知识，从而 圆满地完成教学任务。其它一些建议：(1) 为使操作方便，节省时间和药品，氢气发生装置宜选用 启普发生器。(2) 为增加实验兴趣，可在实验 3-4 的肥皂水中加入颜色。(3) 氢气燃烧实验必须绝对安全，氢气燃烧除焰色、发热和

4、爆炸外，还可引导学生注意产物，即可在烧杯内壁涂上遇水 显色的物质。(4) 认真做好氢气还原氧化铜实验，使学生掌握操作步骤。(5) 引导学生分析反应物和产物，为下章学习打下基础。(6) 复习氧化反应，引入还原反应。先以氢气和氧化铜为例 理清概念，不要急于将前面各种氧化反应均分析一下哪个是 氧化剂、还原剂。(7) 使学生了解用途对性质的依赖关系。 关于燃烧概念的扩展 从对比氢气在空气中燃烧和氢气在氯气中燃烧时火焰的颜 色不同和生成物不同，不仅能总结出两个反应的特殊性，同 时也能找出它们的共性剧烈的、发光放热的化学反应。从而 扩大了燃烧概念的内涵。同时，还可以观察到它们的火焰构造与酒精灯和蜡烛的火焰

5、 结构不同。氢气在空气中和氯气中燃烧的火焰都是内外两 层，这是因为气体燃烧时不必经气化阶段，所以没有气化层 的焰芯。氢氧混合气体的爆鸣 在导管口点燃氢气之前，必须先检验氢气的纯度，完全是由 氢气易燃且放出大量热的性质所决定的。课本选用了纸筒的实验。但书中只描述了刚点燃时，氢气安 静地燃烧，过一会儿，突然听到砰的一声响，爆炸的气浪把 纸筒高高掀起。事实上，这个实验如果做得好，所能观察到 的现象要比以上课本的那段描述复杂些。所能说明解释的问 题也更深入些。实验的具体情况是：用一个没有盖的纸筒 （ 或罐头筒 ）底上穿一个小孔，小孔用一 尖细小木条塞紧 （或用火柴杆也行 ） 。把筒倒立，用排空气法 迅

6、速充满氢气，将纸筒向下平置于桌面上，在拔掉小木条的 同时，就小孔处点燃逸出的氢气。最初氢气在小孔处安静地 燃烧，一会儿听嗡嗡的声响，而且声音逐渐增强，最后才是 砰然巨响，爆炸的气浪使纸筒腾空而起。 几种可燃性气体与空气混合的爆炸界限 气体 最低成分 % 最高成分 % 氢气 4.174.2 一氧化碳 12.5 74.2 甲烷 5.015.0 乙炔 2.580.0 教学设计方案 重点：氢气的化学性质一 复习提问：1. 写出实验室制氢气的化学方程式。2. 画出实验室制氢气的简易装置图。二 导入新课：氢气的性质。1. 氢气的物理性质：按照描述氧气物理性质的顺序，回忆上节课的实验现象描述 氢气的色、态、

7、味和溶解性等。【实验 3-4 】装置如图所示。球形干燥管里装有碱石灰干燥 剂。导管口蘸些肥皂水，控制氢气流速，吹出肥皂泡。当肥 皂泡吹到足够大时，轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口，这 时可以观察到肥皂泡上升。肥皂泡上升说明氢气密度小。在标准状况（1大气压，0C）下，氧气、空气、氢气的密度分别为 1.429 克/升， 1.293 克 /升，0.0899克/升，它们的比值为16： 14.5 : 1。（为什么 用排空气法收集 ?）氢气在通常状况下，是一种没有颜色、没有气味的气体，难 溶于水，比空气轻。2. 氢气的化学性质：【实验 3-5 】在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰 的颜色。 然后在火焰

8、上方罩一个冷而干燥的烧杯， 过一会儿， 观察烧杯壁上有什么现象发生。引导观察燃烧的焰色和烧杯内壁有什么现象出现。把烧杯传 递给学生，让学生用手触摸烧杯，感觉热量。证明氢气具有 可燃性，燃烧时放出大量的热。（1）氢气的可燃性：在这个实验中为什么强调纯净呢?如果氢气不纯净燃烧时会怎么样呢 ?【实验 3-6 】取一个一端开口， 另一端钻有小孔的纸筒 （ 或塑 料筒等 ） ，用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使 纸团内充满氢气。 把氢气发生装置移开， 拿掉堵小孔的纸团， 用燃着的木条在小孔处点火，注意有什么现象发生。（ 人要离开，注意安全。 ） 引导学生观察： 注意小孔处点火时的开始情况 ; 仔

9、细倾听音响的变化 ; 观察随音响变化而发生的现象。板书 氢气不纯混有空气或氧气，点燃时发生爆炸。 为什么点燃纯净的氢气能安静地燃烧，而混合气体却会发生 爆炸呢 ?点燃纯净的氢气时，在导管口流出的氢气量少，与氧气接触 少，反应时产生的热量也少，且散失较快，所以点燃时安静 地燃烧。点燃纸筒中氢气时，随着氢气的消耗，空气不断从纸筒底部 进入筒内。氢气和空气接触并混和，与氧气接触面多，点燃 时快速反应，产生的热量在极短时间内、有限空间里急剧膨 胀，就发生了爆炸。实验测定，当空气中混入氢气的体积达到总体积的4%74.2%时，点燃即发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。 所以，点燃需要纯净的氢气，点燃氢气

10、前必须检验氢气的纯度。【实验 3-7 】用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近 火焰，移开拇指点火。如果听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气 不纯，需要再收集，再检验，直到响声很小，才表明氢气已 经纯净，如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要 再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气 检验纯度，以免暗焰引发氢气发生器爆炸。【实验 3-8 】在干燥的硬质试管底部铺一层黑色的氧化铜， 管口微向下倾斜。通入氢气，过一会儿再给氧化铜加热。注 意观察黑色的氧化铜有什么变化，管口有什么生成。反应完 成后停止加热，还要继续通入氢气，直到试管冷却后，再停 止通氢。引导学生思考：(1) 放氧化铜的试

11、管口为什么要略向下倾斜 ?(2) 导气管为什么要伸入到试管底部，管口不能用塞子塞住(3) 为什么先通一会儿氢气，再加热氧化铜 ?氢气的纯度是否 需要检验 ?(4) 实验在停止加热时，为什么还要继续通入氢气到试管全 部冷却为止 ?联系已学过的有关知识逐一讨论。归纳出实验步骤韵语记忆 口诀：板书一通、二点、三灭、四撤。引导学生用化学式表述反应过程氢气和氧化铜反应：练习：实验室制备氢气并使氢气跟灼热的氧化铜反应有以下主要步骤，请按正确的操作顺序排列序号A 检验氢气发生装置的气密性 ; B 给试管中的氧化铜加热C 向氢气发生装置里添加药品 ; D 停止加热 ;E 向装有氧化铜试管中通入氢气 ; F 停

12、止通入氢气 ;G 检验氢气的纯度。复习提问：什么是氧化反应 ?氢气与氧化铜反应是否是氧化 反应?分析：在氢气与氧化铜反应中，氢气夺取了氧化铜中的氧， 发生了氧化反应。而氧化铜失去了氧变成了单质铜，则氧化 铜发生了还原反应。在反应中，氢气夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应。使 铜被还原出来，说明氢气有还原能力，我们称之为还原性， 而把氢气称之为还原剂。氧化铜失去了氧， 发生了还原反应。 使氢气发生了氧化反应， 说明它具有氧化能力，我们称之为氧化性，而把氧化铜称之 为氧化剂。氢气：得氧有还原性是还原剂发生了氧化反应。 氧化铜：失氧有氧化性是氧化剂发生了还原反应。练习：在高温下，三氧化二铁与一氧化碳反应生成单质铁和二氧化碳。此反应中氧化剂是 ，还原剂是 ，发生了氧化反应， 发生了还原反应。 氢气的用途：阅读课本 57 页图 3-14。 物质的用途是由其性能决定的。密度小氢气球 ; 可燃性氢氧焰、高能燃料等 ; 还原性冶炼金属、制备硅等 ; 另外还可用于合成氨气、制备盐酸。 探究活动1. 家庭小实验 在如教材第 53 页所示的实验 3-