1、九年级化学第五章 水、氢人教四年制版【同步教育信息】一. 本周教学内容：第五章 水、氢二. 教学重点难点：1. 重点：（1）水的性质、组成、污染和防治措施；（2）氢气的物理性质、化学性质、实验室制法、工业制法及用途； 2. 难点：氧化还原反应、置换反应、原子团的涵义三. 知识要点：（一）水1. 水在自然界的存在：占地球表面积的 3/4；地层、大气中以及动植物体内均含有大量水。2. 水在工农业生产中具有广泛的应用，如洗涤、溶解、加热、冷却，制造化肥，水力发电、航海运输等。水不是取之不尽、用之不竭的。虽然地球上的总水量很大，但是淡水资源却不充裕，地面淡水量还不到总水量的 1%，而且分布很不均匀。近
2、年来，我国许多省、市相继发生缺水的危机。水源不足，将严重影响经济的发展。3. 4. 水的物理性质：水是无色、无味的液体，在 4时密度最大，在 101kPa 下，凝固点是0，沸点是 100。 。水冰 5. 水的组成电解水实验（1）主要装置：水电解器和直流电源。（2）实验现象：通电后，两电极上均有气泡产生。反应原理： 22OH通 电实验结论： 水在接通直流电后，分解成氢气和氧气证明水是由氢、氧两种元素组成的化合物。 验证了在化学变化中，分子可以分成原子，而原子却不能再分的事实，也说明了化学反应从微观实质上就是分子分成原子，原子重新组合的过程。 一个水分子是由二个氢原子和一个氧原子构成的。 水中氢、
3、氧元素的质量比为 1:8。推导过程：水 氢 气 氧 气电 解 已知体积比 2 : 1已知标况密度 0.0899g/L : 1.429 g/L氢、氧元素质量比 (0.0899 g/L2L) : (1.429 g/L1L)=1:8氢、氧原子个数比 1/1:8/16=2:1（二）氢气1. 物理性质：通常情况下，氢气是无色、无味的气体，难溶于水。氢气的质量约是同体积空气质量的 1/14，是最轻的气体，熔点 (-252)、沸点 (-259)都极低。2. 化学性质：常温下，氢气的性质稳定，但在点燃或加热等条件下，能与许多物质发生化学反应。（1）可燃性： ，纯净的氢气可以在空气里安静地燃烧，产生淡蓝2H2O
4、2H2+O2色火焰，罩在火焰上方的干冷烧杯壁上有水雾出现，接触烧杯的手感到发烫，说明生成水，并放出大量热。不纯的 H2（混有空气或氧气）点燃时可能发生爆炸，（当空气中混有氢气的体积达到总体积的 474.2%时点燃会爆炸，在这个范围以外不会爆炸，这一范围称为氢气的爆炸极限）因此点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。检验氢气纯度的方法：用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住管口，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，证明已纯。如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需再检验时，应用拇指堵住试管口一会儿，再收集氢气再检验。（2）还原性： ， CuO+H
5、2 Cu+H2O实验装置特点： 试管口略向下倾斜； 导管伸到试管底部，以尽可能全部排出空气，使 H2 与 CuO 充分接触； 试管口不加橡皮塞，以便于试管中气体导出、防止加热时发生爆炸。实验顺序注意：实验开始时应先通经过验纯的纯净的氢气，然后加热（防止加热时混合气体发生爆炸），实验结束时应先撤酒精灯，继续通氢气至试管冷却为止（防止高温时生成的铜，被空气中的氧气重新氧化成氧化铜）。简记为：氢灯灯氢。实验现象：固体由黑色变为红色，试管口出现小水滴。3. 氢气的制法：（1）工业制法：在工业上常用天然气（主要成分是甲烷CH 4）、水煤气（氢气和一氧化碳的混合气体）为原料来制取氢气，或用电解食盐水的方法
6、来制取氢气（氯碱工业的副产品）。（2）实验室制法原理： Zn+H2SO4(稀)=ZnSO 4+H2金属还可用镁、铁等，酸还可用稀盐酸，但实验室常用锌和稀硫酸反应，这是因为：盐酸与金属反应时会挥发出氯化氢气体，使制得的氢气不纯，镁与酸反应速度太快不易控制，铁与酸反应速度太慢，所以锌与稀硫酸反应制氢气是最好的选择。实验装置：块状固体液体气体，不需要加热。当需要氢气量较多时，可以选用启普发生器（如图 A，优点是可以使反应随时发生，随时停止；图 B 为简易的启普发生器），当需要氢气量不多时，可以选用简易装置（图 C 或 D，C 可通过控制加入的酸量来控制反应，D为制取少量氢气时使用）。收集方法：排水法
7、或向下排空气法。操作顺序： 连接装置检查装置气密性装药品（先固后液，反之，则易使稀H2SO4 溅出） 固定试管收集气体。注意事项： 发生装置的导气管不宜过长，否则不便于气体排出。 用排空气法收集气体时，导气管要伸入接近试管底部，以便于将空气排尽。 装置中用长颈漏斗时，长颈漏斗末端一定要插入酸液下，以免氢气从长颈漏斗口逸出。4. 氢气的用途性质 用途是密度最小的气体 作探空气球；可燃且燃烧产生大量的热 作高能燃料；用于焊接，切割金属；还原性 冶炼金属；与多种物质直接反应 作化工原料，如合成氨，制取盐酸等。（三）置换反应：由一种单质跟一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。特点：反应
8、物是一种单质和一种化合物，生成物是另一种单质和另一种化合物。置换反应是继学完化合反应、分解反应之后又一个基本反应类型。化合反应：A+B AB，理解为“多变一”；分解反应：ABA+B ，理解为“一变多”；置换反应：A+BCAC+B，可理解为“一换一”。（四）原子团原子团在许多化学反应中像一个原子一样参加反应。例如：Zn+H 2SO4=ZnSO4+H2。但在某些反应中原子团也要发生变化，例如：氯酸钾受热分解，ClO 3 根发生变化。高锰酸钾受热分解反应中，MnO 4根变成 MnO42根也发生了变化。另外原子团是带电的微粒，不能稳定存在，只有与其他微粒结合成电中性后才能稳定存在。请同学们记住以下原子
9、团：SO42 、CO 32 、NO 3 、PO 43 、ClO 3 、MnO 4、MnO 42、NH 4 、SO 32 （亚硫酸根）。（五）氧化还原反应初中学习氧化还原反应从得失氧的角度去讨论。例如： 。在这CuO+H2 Cu+H2O个反应中 H2 夺取了氧化铜中的氧，我们就说 H2 发生了氧化反应，本身具有还原性，而CuO 在反应中失去了氧，我们就说 CuO 发生了还原反应，本身具有氧化性。氧化反应和还原反应同时发生。氧 化 反 应 （ 被 氧 化 ）还 原 反 应 （ 被 还 原 ） 指 化 学 反 应氧 化 剂还 原 剂 氧 化 性指 反 应 物还 原 性 指 反 应 物 具 有 的 化
10、 学 性 质规律：得氧的物质被氧化（发生氧化反应）是还原剂，有还原性。失氧的物质被还原（发生还原反应）是氧化剂，有氧化性。【典型例题】例 1 阿伏加德罗曾经总结出一条定律：在同温、同压下，同体积的任何气体都含有相同的分子数。右图是电解水的简易装置图。（1）在图的括号中标出电源的正极和负极。（2）与正极相连的试管里产生的是_气；与负极相连的试管里产生的是_气；两种气体的质量比是_，分子个数比是_。解析：电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，且正、负极产生气体体积比为 1:2。根据阿伏加德罗定律可以推知，正、负极产生的氧气、氢气的分子数之比为 1:2，两种气体的质量比为 132:228:1。答案：
11、（1）左为“”，右为“”。（2）氧；氢；8:1；1:2。例 2 下列说法正确的是（ ）A. 锌和稀硫酸反应生成了氢气，锌置换出了硫酸中的氢气B. 原子团在所有的化学反应中，都作为一个整体参加反应，不能再分C. KMnO4 和 K2MnO4 中的“MnO 4”不是同一种原子团D. H2 还原氧化铜的实验中，氧化铜失去氧，被还原了。解析：原子团在许多化学反应中像一个原子一样参加反应，但在某些反应中原子团也要发生变化，例如：氯酸钾受热分解， 根发生变化。高锰酸钾受热分解反应中，3ClO根变成 根也发生了变化。另外原子团是带电的微粒，不能稳定存在，只有4MnO24n与其他微粒结合成电中性后才能稳定存在
12、。（2）关于氧化还原反应，初中学习从得失氧的角度去讨论。例如： 。在这个反应中 H2 夺取了氧化铜中的氧，我们就说 H2CuO+H2 Cu+H2O发生了氧化反应，本身具有还原性，是还原剂；而 CuO 在反应中失去了氧，我们就说 CuO发生了还原反应，本身具有氧化性，是氧化剂。氧化反应和还原反应同时发生。选项 A 中因 H2SO4 是由 H、 S、O 三种元素组成的化合物，其中不含有 H2，在 Zn 和稀 H2SO4 的反应中， Zn 置换出的是 H2SO4 中的氢元素（或称氢）。答案：CD例 3 在通常情况下，一氧化氮是一种难溶于水的无色气体，它的密度与空气相近。一氧化氮很容易和空气中的氧气反
13、应，生成红棕色的二氧化氮气体，二氧化氮易溶于水并与水发生反应。（1）实验室里，一氧化氮可用_法收集，二氧化氮可用_法收集。（2）一氧化氮与氧气反应的表示式为 ，该反应是_反应。（3）二氧化氮是红棕色的气体，这是二氧化氮的_性质。解析：此题为信息迁移题，其特点是在题干中出现若干新的信息。新的信息一般都超出教材的知识范围，或直接引入生产实践或生活中的化学，或科学家的最新发现，要求学生在学习、理解新信息的基础上，结合已学知识，通过分析、判断解决问题。因为一氧化氮的密度与空气接近，且能与空气中的氧气反应，所以不能用排空气法收集。根据一氧化氮难溶于水，故可用排水法收集。比较 NO 与 NO2 的相对分子
14、质量知，NO2 的相对分子质量大，故 NO2 密度比 NO 大。又知 NO2 易溶于水，故收集 NO2 只能用向上排空气法，不能用排水法收集。答案：（1）排水集气；向上排空气。（2）2NO+O 22NO 2；化合。（3）物理。例 4 某同学按下列有关步骤在实验室制取氢气： 把锌粒装入大试管，然后注入适量的稀硫酸； 检查装置的气密性； 把导管放到水槽里，看到有气泡放出后马上收集一瓶氢气；取出盖好玻璃片正放在桌上。回答下列问题：（1）上述实验过程中，哪些地方不符合操作要求（回答题号）：_。（2）对不符合操作要求的步骤逐一进行改正，改正的方法是_。（3）题中的实验操作顺序是否正确：_（填“是”或“否
15、”）。如果不正确，正确的操作顺序是（用题号回答）_。解析：（1）不符合操作要求的是和。错在开始逸出的气泡是空气，不宜马上收集；错在氢气密度比空气小，应倒放在桌上，防止氢气逸散。（3）题中顺序错误，错在应先检查装置气密性后装药品。答案：（1）。 （2） 改为：待有连续、均匀气泡放出时，再收集气体。改为：取出盖好毛玻璃片，瓶口向下倒放在桌上。 （3）否；。例 5 实验分析题。（1）有两位同学做氢气的验纯实验。同学甲将收集到氢气的试管口向上，拇指堵住试管口，移近火焰，松开拇指，没有什么声音，他认为氢气已经纯了；同学乙将收集到氢气的试管口向下，拇指没有堵住试管口，移近火焰，他听到了爆鸣声，他认为氢气不
16、纯，这两位同学的结论正确吗？为什么？答案：这两位同学的结论均不正确。同学甲将收集到氢气的试管口向上，虽然用拇指堵住了试管口，但拇指与试管口之间还是会有空隙的，而且他在将试管移近酒精灯火焰时，试管口始终向上，由于氢气是密度最小的气体，在松手的一瞬间就有可能全部跑到空气中去了，所以他听不到声音；学生乙没有将收集到的氢气用拇指堵住试管口，这时空气就有可能进入试管，试管中的氢气随着试管的移动，有可能从试管中逸散到空气中，试管中的气体就有可能变成氢气与空气的混合气体了。（2）有一位同学用试管收集了氢气后进行验纯操作，他听到尖锐的爆鸣声后就立即用该试管重新收集氢气，他这样操作对吗？为什么？应如何操作？答案
17、：不对。听到了尖锐的爆鸣声，说明试管中的氢气是不纯净的，此时试管中有可能还有氢气在燃烧，（由于氢气在空气中燃烧时的火焰是浅蓝的，不易观察到），这时用此试管去收集，就可能点燃发生装置中的氢气，若发生装置中的氢气不纯，就会发生爆炸，非常危险。当验纯时，发现氢气不纯，应换一个试管或用手指堵住试管口一会儿，使试管内的火焰熄灭，这样就不会发生危险了。（3）有学生做氢气还原氧化铜的实验时，发现亮红色的铜又变成黑色了，请分析可能的原因。答：亮红色的铜变成黑色，有两种原因。一是实验结束时可能先停止通氢后停止加热，二是可能先停止加热，后停止通氢，但通氢时间短，没有等到试管冷却，以上两种操作都会使空气进入试管，使
18、刚生成的炽热的铜又被空气中的氧气氧化为黑色的氧化铜。例 6 实验室制取氢气，并做氢气还原氧化铜的实验，有下列操作，将正确操作顺序用符号表示。_。A. 检验氢气的纯度 B. 检验装置的气密性 C. 装锌粒、固定试管 D. 从长颈漏斗里加入稀盐酸 E. 通氢气 F. 给氧化铜加热 G. 停止给氧化铜加热H. 继续通氢气，至试管冷却解析：制备气体一定要检查装置的气密性。可燃性气体在点燃或者遇热以前，一定要检验纯度以免发生爆炸。用氢气还原氧化铜为了安全和得到单质铜，一定要先通氢，后点酒精灯；实验完毕要先撤酒精灯，后停氢。答案：BCDAEFGH。例 7 有 A、B、C 、D、E 五种物质存在下图的转化关
19、系，在通常状况下 A、B 是气体，D 为液体，C 为黑色固体，E 为红色固体。试回答：（1）写出五种物质的化学式：A_，B_，C_ ，D_，E_。（2）写出有关的化学方程式：_、_、_解析：解此推断题既要考虑物质间的相互转化关系，又要注意题中提示的物质状态，来者分析。答案：（1）A：H 2 B：O 2 C：CuO D：H 2O E：Cu（2） 通 电 22点 燃 u22【模拟试题】一. 选择题（每题只有一个选项正确）1. 以下对水的性质的说法中，错误的是（ ）A. 常温下水是无色无气味无味道的液体 B. 水在 0时会结成冰C. 水是一种单质，通电也不会分解 D. 水能与一些氧化物反应2. 下列
20、关于水的组成，叙述正确的是（ ）A. 水是由氢分子和氢原子组成的 B. 水是氢气和氧气组成的C. 水是由氢元素和氧元素组成的 D. 水是氢分子和氧分子组成的3. 电解水时阳极和阴极产生的气体的质量比是（ ）A. 12 B. 21 C. 18 D. 814. 纯净的水是（ ）A. 无色无味的溶液 B. 是由一个氢分子和一个氧原子组成C. 是由氢元素和氧元素组成 D. 是由氢气和氧气 18 质量比反应生成的5. 常温下，碘与镁化合时速率很慢，若滴入几滴水，则反应剧烈且形成一股美丽的紫色烟雾，此时水的作用是（ ）A. 反应物 B. 氧化剂 C. 催化剂 D. 还原剂6. 实验室制取氢气最好用的方法是
21、（ ）A. 电解水 B. 锌粒和浓硫酸反应 C. 镁条与盐酸 D. 锌粒和稀硫酸反应7. 实验室制取氢气时，不需选用的仪器是（ ）A. 试管 B. 酒精灯 C. 导管 D. 铁架台8. 下列物质中不含有原子团的是（ ） A. KOH B. Na2SO4 C. NaCl D. KClO39. 实验室收集氢气可采用的方法是（ ）A. 向上排气取气法 B. 排水取气法 C. 向下排气取气法 D. 排水取气和向下排气法。10. 制取并收集氢气时，要用到的一组仪器是（ ）A. 集气瓶、试管、导管、铁架台 B. 集气瓶、试管、量筒、铁架台C. 酒精灯、试管、蒸发皿、铁架台 D. 酒精灯、试管、漏斗、铁架台
22、11. 在下面所述实验室制取氢气装置中，不正确的是（ ）A. 长颈漏斗底部插在液面以下B. 发生装置中氢气导出管管口露出橡皮塞约半厘米C. 用排水法收集氢气时把装满水的集气瓶倒立在水槽里D. 加热发生装置12. 下列物质含有氢分子的是（ ）A. H2O B. H2SO4 C. H2S D. 水煤气13. 氢气的下列性质不属于物理性质的是（ ）A. 氢气在 1.01105 帕、259.1时变成雪花状的固体B. 氢气是难溶于水的气体C. 点燃不纯净的氢气发生爆炸D. 氢气能填充探空气球14. 氢气的性质决定了氢气的下列用途，在下列用途中，利用氢气还原性的是（ ）A. 冶炼金属 B. 填充探空气球C
23、. 驱动火箭 D. 焊接15. 氢气在空气中燃烧时产生的火焰颜色是（ ）A. 黄色 B. 淡蓝色 C. 苍白色 D. 蓝色16. 下列实验操作不正确的是（ ）A. 点燃氢气前先检验氢气的纯度B. 氧气的验满是将带火星的木条在瓶口试之C. 用玻璃棒搅拌漏斗里的液体，以加快过滤的速度D. 收集完氧气后，先撤导管后撤酒精灯17. 做氢气还原氧化铜的实验，当反应完成后，须先撤酒精灯，片刻后再停止通氢气。其原因是（ ）A. 使 CuO 充分还原 B. 防止铜被空气中的氧气氧化C. 让生成的水蒸气冷凝或排出 D. 防止试管骤冷引起破裂 18. 做氢气还原氧化铜的实验时，正确的操作是（ ）A. 先加热氧化铜
24、，再向试管中通入氢气B. 反应完毕，撤灯后，还要继续通入氢气直到试管冷却C. 把盛有氧化铜粉末的试管固定在铁架台上，管口要向上倾斜D. 向试管中通入氢气前，不必检验氢气的纯度二. 填空题：19. 给水通电后，能生成_，由此可以证明水是由_组成的。从原子、分子观点来分析，水电解的实质是 20. 水在_的作用下分解，在水电解器的_极产生_气，_极产生_气，两种气体的体积比大约是_。21. 下列反应属于分解反应的是 ，属于化合反应的是 ，属于置换反应的是 。A. B. C. 镁 +盐酸氯化镁 +氢气 D. 22. 某学生设计了如下图所示的关于实验室制取氢气的装置。（1）指出图中的两处错误(不解释，不
25、改正 )。_，_。（2）写出图中标有 a、b 两种仪器的名称：a_ b_。23. 下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图。（1）试管口应略向下倾斜，原因是_；（2）实验开始时，应该向试管中先通一会儿氢气，再用酒精灯给试管加热，这是为了_；（3）反应完成时，应先熄灭酒精灯，等试管冷却后再停止通入氢气，这是为了_；（4）实验过程中，观察到的现象是_、_；（5）在这个反应中，氧化剂是_。【试题答案】 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18C C D C C D B C D A D D C A B C B B19. 氢气和氧气；氢元素和氧元素；水分子分解生成氢原子和氧原子，然后氢原子、氧原子分别两两结合构成氢分子和氧分子。20. 直流电；阳极（或正极）；氧气；阴极（或负极）；氢气；1 ：221. B； A； C、D 22. （1） 发生装置中用酒精灯加热了 ；收集装置中采用了向上排空气法收集（2）长颈漏斗 ；集气瓶。23.（1）防止生成的水蒸气冷却后倒流使受热的试管炸裂（2）防止氢气和试管内的空气混合后受热发生爆炸（3）防止被还原的铜在冷却过程中重新被氧化（4）黑色粉末变红色，试管口有无色液滴生成（5）氧化铜
