氢气的制备与性质教学设计

氢气的制备与性质教学设计一、教学目标1.知识与技能目标学生能够理解实验室制取氢气的反应原理，掌握实验装置的选择、连接及操作方法。熟练掌握氢气的物理性质和化学性质，能正确书写相关化学方程式。通过实验操作，培养学生的动手能力和观察、分析问题的能力。2.过程与方法目标经历氢气制备和性质实验的探究过程，学习科学探究的方法，提高科学探究能力。学会运用对比、归纳等方法对实验现象和数据进行分析处理，得出结论。3.情感态度与价值观目标培养学生严谨的科学态度和创新精神，激发学生对化学实验的兴趣。通过小组合作实验，增强学生的团队协作意识和交流沟通能力。

二、教学重难点1.教学重点实验室制取氢气的原理、装置及操作。氢气的化学性质（可燃性、还原性）。2.教学难点对氢气还原氧化铜实验的理解和操作，包括实验步骤、注意事项及尾气处理。培养学生科学探究的思维方式和实验设计能力。

三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、演示法相结合

四、教学过程

（一）课程导入（5分钟）通过播放一段氢气在生活中应用的视频，如氢气球升空、氢燃料电池汽车行驶等，引发学生的兴趣。然后提问学生："氢气是如何获得的呢？它都有哪些性质？"从而导入本节课的主题氢气的制备与性质。

（二）知识讲解（10分钟）1.氢气的制备原理讲解实验室制取氢气通常采用锌粒与稀硫酸反应，化学方程式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑。强调该反应的特点是固体与液体在常温下反应，不需要加热。2.实验装置展示实验室制取氢气的简易装置图，介绍各仪器的名称和用途。重点讲解发生装置（固液常温型）的选择依据，以及收集装置（排水法或向下排空气法）的选择原因。发生装置：由于反应物是锌粒（固体）和稀硫酸（液体），反应条件是常温，所以可以选用长颈漏斗、锥形瓶和双孔橡皮塞组成的装置。长颈漏斗用于添加稀硫酸，锥形瓶作为反应容器，双孔橡皮塞的另一孔可连接导管用于导出氢气。收集装置：排水法：因为氢气难溶于水，所以可以用排水法收集，收集到的氢气比较纯净。向下排空气法：氢气的密度比空气小，可用向下排空气法收集，但收集到的氢气纯度相对较低。

（三）实验探究氢气的制备（20分钟）1.分组实验将学生分成若干小组，每组45人。给每组学生分发实验仪器和药品（锌粒、稀硫酸、长颈漏斗、锥形瓶、双孔橡皮塞、导管、集气瓶、水槽等），让学生按照实验装置图连接好仪器，进行氢气的制取实验。2.教师指导在学生实验过程中，教师巡回指导，强调实验安全注意事项，如：检查装置的气密性，防止氢气泄漏。长颈漏斗的下端要插入液面以下，形成液封，防止氢气从长颈漏斗逸出。先将导管口伸入水槽中，再向锥形瓶中加入锌粒，然后逐滴加入稀硫酸，控制反应速率。用排水法收集氢气时，待导管口有连续均匀的气泡冒出时再收集，收集满氢气的集气瓶应盖上玻璃片，正放在桌面上。3.实验记录与讨论要求学生记录实验现象和数据，如反应的剧烈程度、收集氢气的时间等。实验结束后，组织学生讨论：实验过程中遇到了哪些问题？是如何解决的？如何提高氢气的制取效率？比较排水法和向下排空气法收集氢气的优缺点。

（四）氢气性质的探究（20分钟）1.氢气的物理性质展示一瓶收集好的氢气，让学生观察氢气的颜色、状态和气味（氢气是无色、无味的气体）。通过实验让学生感受氢气的密度比空气小，如用氢气吹肥皂泡，肥皂泡迅速上升。让学生回忆氢气难溶于水的性质，并说明在制取氢气时如何利用这一性质收集氢气。2.氢气的化学性质可燃性演示实验：用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，靠近火焰，移开拇指点火，观察现象。现象：氢气安静地燃烧，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠出现。讲解化学方程式：2H₂+O₂点燃2H₂O，强调氢气与氧气反应的条件是点燃，并说明氢气是一种可燃性气体，点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。实验拓展：用尖嘴导管将氢气点燃后，在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯，一段时间后，迅速倒转烧杯，向其中加入少量澄清石灰水，振荡，观察现象（澄清石灰水不变浑浊），进一步验证氢气燃烧的产物是水。氢气验纯的方法：收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下移近酒精灯火焰，移开拇指点火。如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯；如果听到轻微的"噗"声，说明氢气已纯净。还原性演示实验：氢气还原氧化铜介绍实验装置：由氢气发生装置、硬质玻璃管、酒精灯、铁架台、导管、干燥管等组成。实验步骤：先通入氢气，排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。点燃酒精灯加热氧化铜。观察现象：黑色的氧化铜逐渐变成红色，同时管口有水珠生成。实验结束后，先停止加热，继续通入氢气，直到试管冷却，防止生成的铜被氧化。讲解化学方程式：H₂+CuO加热Cu+H₂O，强调氢气在反应中夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应，表现出还原性。尾气处理：由于氢气具有可燃性，为防止未反应的氢气排放到空气中遇明火发生爆炸，用气球收集尾气或用导管将尾气导出点燃。

（五）课堂小结（5分钟）1.引导学生回顾本节课所学内容，包括氢气的制备原理、实验装置、操作步骤，以及氢气的物理性质和化学性质。2.强调重点知识：实验室制取氢气的化学方程式、氢气验纯的方法、氢气燃烧和还原氧化铜的化学方程式及实验注意事项。3.总结科学探究的过程和方法，鼓励学生在今后的学习中积极运用所学方法解决实际问题。

（六）课堂练习（10分钟）1.实验室制取氢气最好选用（）A.镁和稀硫酸B.铁和稀盐酸C.锌和稀硫酸D.锌和浓硫酸2.氢气还原氧化铜的实验中，以下操作顺序正确的是（）A.加热→通氢气→停止加热→停止通氢气B.通氢气→加热→停止通氢气→停止加热C.通氢气→加热→停止加热→停止通氢气D.加热→通氢气→停止通氢气→停止加热3.写出下列反应的化学方程式：氢气在氧气中燃烧氢气还原氧化铁4.用氢气吹肥皂泡，肥皂泡迅速上升，这说明了氢气具有什么性质？

（七）布置作业（课后完成）1.完成课本上相关的练习题。2.查阅资料，了解氢气在能源、化工等领域的其他应用，并写成一篇短文，下节课进行交流分享。

五、教学反思通过本节课的教学，学生在实验操作中亲身体验了氢气的制备和性质探究过程，较好地掌握了相关知识和技能。在教学过程中，采