1、 用心 爱心 专心 122 号编辑 - 1 -氢气的实验室制法 氢气的性质和用途一. 本周教学内容： 拓展性课题 最轻的气体 课时 1 氢气的实验室制法 课时 2 氢气的性质和用途课时 1 氢气的实验室制法教学目标1. 掌握实验室制取氢气的药品、反应原理、仪器装置、收集方法、验纯、检验及操作注意事项。2. 了解置换反应的概念和应用。教学过程（一）氢气的实验室制法1. 原理：常用锌和稀硫酸反应制取氢气；也可用锌与稀盐酸反应制取氢气，但因盐酸具有挥发性，制得的氢气中会混有少量氯化氢气体。如果实验室用盐酸与锌粒反应来制取氢气，一般需要在氢气的发生装置后连接盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶和碱石灰的干燥管来吸
2、收氯化氢气体和水蒸气以得到纯净的氢气。锌 稀 硫 酸 硫 酸 锌 氢 气 （Zn） （ ） HSO24ZnS4H2锌 稀 盐 酸 氯 化 锌 氢 气 （Zn） ClCl222. 实验仪器装置：（1）实验室制取气体的发生装置：由反应物的状态和反应的条件决定。初中阶段有以下两种制取气体的发生装置；加热固固型（如图 1 所示），例如氯酸钾受热分解制氧气的发生装置；常温固液型（如图 2 所示），例如实验室制取氢气的发生装置。关于实验室制取氢气的发生装置不使用长颈漏斗的简单装置（如图 2 所示）。优点：所用仪器少，操作方便。缺点：反应物一次装入，中途无法添加，不能让反应随时发生和停止。使用长颈漏斗的简易
3、装置（如图 3 所示）。此装置可在不影响实验的前提下，适量添加酸液。但使用此装置时必须把长颈漏斗的下端伸到液面以下，利用液用心 爱心 专心 122 号编辑 - 2 -封原理防止氢气从长颈漏斗逸出。具有启普发生器功能，能使反应随时发生和停止的简易气体发生器（如图 4 所示）。其他装置，使用了分液漏斗，如图 5 所示。这种装置用分液漏斗的活塞来调节添加液体反应物的多少来控制反应的速率。具有启普发生器的优点，比启普发生器的用途广。（2）收集气体的装置气体的性质（主要是密度和水溶性）决定气体的收集方法，根据收集方法进而确定收集气体的装置。收集氢气的装置如图 6 所示。一般说来收集方法有排水法和排气法两
4、类，排气法又有向上排气法、向下排气法。难溶于水的气体且不与水反应，可以采取排水法收集（如氧气和氢气）；与空气中的各成分不发生反应，无毒，且密度大于空气的气体，可采取向上排空气法收集（如氧气）；不与空气成分反应，无毒，且密度小于空气的气体，可采取向下排空气法收集（如氢气）。3. 检验氢气的方法：用燃着的木条伸入集气瓶中，瓶中气体会燃烧，产生淡蓝色火焰，并只生成无色液体（注：氢气是可燃性气体，点燃前一定要检验氢气的纯度，防止发生爆炸）。用心 爱心 专心 122 号编辑 - 3 -4. 操作步骤组装仪器检查装置气密性装入药品（先固体后液体）夹在铁架台上（用试管作容器）验纯收集气体停止反应拆卸刷洗仪器
5、。制取氢气的简易发生装置如图 3 所示。气密性的检查：将导管的一端浸入水槽中的水里，再向长颈漏斗中加水，当长颈漏斗的末端浸入水中，并与水槽中液面持平，继续加水，导管口如果有气泡冒出，则说明气密性良好。也可将长颈漏斗上端盖严，按常规方法检验。（二）置换反应概念：由一种单质和一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。可表示为：ABCACB锌硫酸硫酸锌氢气锌盐酸氯化锌氢气以上两个反应都是置换反应。课堂练习图 7 是某学生设计的制取、收集氢气的装置。请指出其中的错误。提示：通常可从气体发生装置和气体收集装置两部分考虑。实验室制取 是用固体与液体直接反应，不需要加H2热；长颈漏斗下端要插入液
6、面以下，否则反应产生的 会从长颈漏斗中逸出，收集不到 ；导管则应刚刚露出橡皮H2 2塞，便于导气。由于 的密度小于空气，应用向下排空气法而不是向上排空气法收集；为使收集的 较纯净，应将H2 H2导管插至接近集气瓶的底部。解答这类问题易犯的错误是查找不全。造成这类题解答不完整和不准确的原因主要有两点：其一是对相关知识掌握得不好；其二是没有把握好一定的读图技能和装置的特点。答案：图中有五处错误：（1）用酒精灯加热反应物；（2）长颈漏斗未插入液面以下；（3）导管伸入试管中过长；（4）用向上排空气法收集氢气；（5）收集气体时，导气管末端未插至接近集气瓶底部。课时 2 氢气的性质和用途教学目标1. 了解
7、氢气的物理性质。2. 掌握氢气的可燃性、还原性，并了解有关实验过程及现象。3. 根据氢气的性质，了解氢气的用途。教学过程（一）氢气的性质1. 氢气的物理性质通常状况下，氢气是一种没有颜色、没有气味的气体，难溶于水，密度很小。2. 氢气的化学性质氢气在常温下性质稳定，但在点燃或加热等条件下，能够跟许多物质发生化学反应。（1）氢气的可燃性纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯内壁有无色液体生成，接触烧杯的手能感到发烫。这个反应可表示如下：用心 爱心 专心 122 号编辑 - 4 -文字表达式：氢气氧气 水点 燃 化学符号表达式： HO22 点 燃现象总结：发
8、出淡蓝色火焰，放出大量的热，生成无色无味的液体。当空气中混入氢气的体积达到总体积的 4%74.2%，点燃时就会发生爆炸，在这个范围以外，就不会爆炸，因此这个范围被称作氢气的爆炸极限。所以，在点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。（2）氢气的还原性氢气与氧化铜的反应文字表达式：氧化铜氢气 铜水加 热 化学符号表达式： CuOHuO 22该实验的注意事项：仪器装置（如图所示）：铁夹应夹在盛氧化铜的试管的中上部；试管口不能塞橡皮塞；试管口应略向下倾斜，防止试管口凝结的水珠回流到试管底部使试管炸裂；通氢气的玻璃导管伸到盛氧化铜的试管底部，药品的上方，一方面可以排净试管中的空气，另一方面可以使氢气与氧化铜充
9、分接触；药品要平铺在试管的底部，可以增大受热面积。操作步骤实验开始时应先通入验纯后的氢气，排出试管中的空气，防止氢气与空气混合受热而爆炸；大约一分钟后，再点燃酒精灯给氧化铜加热；当黑色的氧化铜粉末变成光亮的物质时停止加热；继续通入氢气直到试管冷却，这是为了保证灼热的铜在氢气的保护下冷却，否则，空气进入试管中，高温的铜就会被空气中的氧气重新氧化成氧化铜，造成实验失败，同时空气和残留在试管中的氢气混合，可能会达到氢气的爆炸极限，在热试管中反应而发生爆炸。实验操作步骤可概括为：先通氢气、后点灯，试管凉了再停氢（气）。实验现象黑色粉末变成红色固体，试管口有无色液体生成。（二）氢气的用途性 质 用 途密
10、 度 最 小 的 气 体 充 灌 探 空 气 球 利 用 物 理 性 质燃 烧 产 生 大 量 热 （ ） 作 高 能 燃 料（ ） 氢 氧 焰 焊 接 ， 切 割 金 属还 原 性 （ ） 冶 炼 金 属（ ） 作 保 护 气 利 用 化 学 性 质和 多 种 物 质 反 应 作 化 工 原 料如 制 盐 酸 、 氨 气 等12 由于自然界氢元素含量丰富，氢气燃烧时产生热量高，生成物是水，对环境无污染，故氢气终将成为新型能源。（答题时间：50 分钟）课时 1 氢气的实验室制法用心 爱心 专心 122 号编辑 - 5 -一. 选择题。1. 实验室制取氢气和氧气时，都必需选用的仪器是（ ）（1）
11、试管 （2）酒精灯 （3）带孔橡皮塞（4）导管 （5）集气瓶A. （1）（2）（3）（5） B. （2）（3）（4）（5） C. （1）（3）（4）（5） D. （1）（2）（4）（5）2. 下列反应，生成物中一定有单质的是（ ）A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 氧化反应3. 下列现象能证明是氢气的是（ ）A. 与空气混合点燃有爆鸣声 B. 在空气中燃烧只有水生成C. 在空气中燃烧产生淡蓝色火焰 D. 充满气球后在空气中能上升4. 用向下排空气法收集氢气检验纯度时，听到尖锐的爆鸣声，这时可以（ ）A. 用拇指堵住试管口一会儿再收集 B. 直接用于实验 C. 换一支试管再收集
12、 D. 用原试管继续收集5. 实验室用简易装置制取氢气（排水法收集），下列叙述错误的是（ ）A. 盛放药品前要检查装置的气密性 B. 收集气体前要检验氢气的纯度C. 实验开始后，当导管口有气泡冒出时，立即收集气体D. 从水槽中取出集气瓶，应盖好玻璃片，然后正立在桌子上6. 下列说法正确的是（ ）A. 锌可以置换出硫酸中的氢气 B. 由单质和化合物参加的反应就是置换反应C. 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D. 制水煤气的反应： 是置换反应CHOC 22高 温二. 填空题。1. 某同学用锌粒跟稀硫酸反应制取氢气，反应前检查氢气发生装置，气密性良好。他用排水法收集一试管气体
13、，经检验，所收集的氢气不纯，但该同学的验纯操作规范正确。那么你认为造成所收集氢气不纯的原因可能是_（要求具体指出一项操作上的原因）。2. 如图所示的装置：若用此装置收集 时，气体的发生装置应接_处（填 a 或 b，下同）。H2若用排水法收集 时，瓶内应先装满水， 从_端通入。OO2若要用水将装置中的 排出进行实验时，水应从_端流入。23. 有两瓶无色的溶液，稀硫酸和硫酸锌溶液，如何鉴别？课时 2 氢气的性质和用途一. 选择题。1. 实验室制取氢气，并使氢气跟灼热的氧化铜反应，有以下主要实验步骤：（1）往氢气发生装置里加药品；（2）检查氢气发生装置的气密性；（3）加热氧化铜；（4）检验氢气的纯度
14、；（5）停止加热；（6）通入氢气；（7）停止通入氢气。正确的操作顺序是（ ）A. （1）（2）（3）（4）（5）（6）（7） B. （2）（1）（4）（6）（3）（7）（5）C. （2）（1）（4）（6）（3）（5）（7） D. （1）（3）（4）（2）（6）（5）（7）用心 爱心 专心 122 号编辑 - 6 -2. 在普通的钠玻璃尖嘴导管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的烧杯，可以感受到的现象有（ ）（1）烧杯内壁有水珠 （2）无爆鸣声 （3）接触烧杯的手感到发烫 （4）略带黄色火焰（5）淡蓝色火焰A. （1）（2）（5） B. （2）（3）（5） C. （1）（4） D. （1）（2
15、）（3）（4）二. 填空题。1. 氢气的哪些性质使它具有下列用途：（1）充灌探空气球；（2）焊接金属；（3）驱动火箭；（4）冶炼金属。2. 氢气还原氧化铜实验中用“氢气早出晚归，酒精灯迟到早退”来强调实验操作步骤。这两句话的含义是_。3. 下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的装置图。（1）试管口略向下倾斜，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_。用心 爱心 专心 122 号编辑 - 7 -参考答案课时 1 氢气的实验室制法一. 选择题。1
16、. C 2. C 3. B 4. AC 5. CD 6. D二. 填空题。1. （1）收集前试管内未充满水；（2）导气管口刚有气泡冒出就开始收集。2. b；b；a3. 在两支试管中各放入少许锌粒，然后分别加入这两种无色溶液，有气泡产生的是稀硫酸，没有明显现象的是硫酸锌溶液。课时 2 氢气的性质和用途一. 选择题。1. C 2. D二. 填空题。1. （1）密度小；（2）可燃性；（3）可燃性；（4）还原性2. 通一会儿氢气后，才能用酒精灯给氧化铜加热，当黑色物质变成亮红色物质后，先熄灭酒精灯，继续通氢气，直到试管冷却。3. （1）防止生成的水倒流到试管底部，引起热试管炸裂。（2）把试管内空气排净，防止氢气与空气混合，受热发生爆炸。（3）防止灼热的铜重新被氧化。（4）黑色固体逐渐变成红色，管口有水滴生成。
