洁净的燃料-氢气
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干净的燃料——氢气【学习目的】1. 认识氢气的物理性质和化学性质;理解氢气的燃烧过程及产物。
2. 知道点燃氢气之前必须验纯;初步学习如何检验氢气的纯度。
3. 认识氢气是理想的高能干净燃料的原因。
【要点梳理】要点一、氢气的性质及检验1.物理性质:氢气是一种无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气小〔最轻的气体〕。
2.化学性质:纯洁的氢气在空气中安静地燃烧,产生淡蓝色火焰,放出大量热,生成水。
2H2 + O22H2O氢气氧气水3.检验氢气的纯度:〔1〕验纯的原因:假如氢气不纯,当空气里混入氢气的体积到达总体积的4.0%-74.2%时,点燃就会发生爆炸,这个范围叫做氢气的爆炸极限。
所以点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。
〔2〕验纯的方法:如下图,搜集一小试管氢气,用拇指堵住试管口,使试管口稍向下倾斜,接近酒精灯火焰,再移开拇指点火。
假设听到锋利的爆鸣声,那么说明氢气不纯,需要再搜集检验。
假设声音很小或听到细微的“噗〞声,说明氢气已纯洁。
【要点诠释】1.经检验不纯需要用排空气法再重新搜集时,要用拇指按住试管口一会,否那么试管内的氢气火焰可能还未熄灭,有可能使气体发生器内不纯的氢气燃烧发生爆炸。
2.点燃任何可燃性气体〔如氢气、一氧化碳等〕之前都要检验气体的纯度,以防止发生爆炸。
要点二、理想的高能燃料——氢气氢气具有可燃性,氢气完全燃烧时,跟空气中的氧气化合生成水,同时放出大量的热,氢气完全燃烧的热值为1.43×105 kJ·kg—1,由此可见,氢气燃烧的热值高,产物是水,所以氢气是难能可贵的既清洁又高能的理想燃料。
【要点诠释】氢气是理想的能源〔氢气燃烧放热多,燃烧产物不污染环境〕。
当前开展氢能源所面临的主要问题有:高效、经济的制氢方法;贮存、运输氢气的平安问题等。
【典型例题】类型一、氢气的性质及检验1. 氢气是一种具有广泛用处的物质,以下关于氢气的表达不正确的选项是〔〕A.用氢气充灌探空气球是因为一样条件下,氢气的密度最小B.氢气具有可燃性,可以做燃料C.点燃氢气与氧气的混合气体时,一定会发生爆炸D.氢气在发生化学变化时的最小微粒是氢原子【思路点拨】物质的性质决定物质的用处,根据氢气的性质、构成等分析解答。
第五章燃料第一课时洁净的燃料——氢气【知识整合】1.氢气的物理性质:无色无味最轻的气体,极难溶于水。
2.常温下氢气的化学性质很稳定。
3.氢气的可燃性(1)纯净的氢气在空气中经点燃可安静燃烧形成淡蓝色火焰,生成水并放出热量。
(2)点燃不纯的氢气(与空气混合)会发生爆炸,点燃氢气之前必须检验氢气的纯度。
(3)氢气的验纯方法:用排水法收集满一试管氢气,并用拇指堵住管口,移近酒精灯火焰,松开拇指,若听到尖锐的爆鸣声,说明氢气不纯。
若听不到尖锐的爆鸣声或响声很小,就说明氢气是纯的。
4.一切可燃气体混有一定比例的空气时,点燃都会发生爆炸,这种体积比范围称为爆炸极限。
5.氢气的实验室制法(置换反应)。
锌与硫酸的反应(1)反应表达式:锌+ 硫酸→ 硫酸锌+ 氢气(2)实验装置:试管、单孔橡皮塞和导管(3)收集方法①向下排空气法(氢气密度小于空气)②排水法(氢气难溶于水)6.氢气的用途:充气球,冶炼金属,高能燃料,化工原料【经典例题】1.纯净的氢气在空气中安静的燃烧,产生火焰,在火焰上方罩一个干而冷的烧杯,杯壁上有生成;不纯的氢气点燃时(可能、一定)会发生爆炸,因此点燃前。
写出氢气点燃爆炸的化学方程式,反应基本类型是。
2.关于氢气的物理性质,下列叙述不正确的是()A.氢气是最轻的气体B.氢气难溶于水C.氢气的液态是淡蓝色的D.通常状况下,氢气是无色、无味的气体3.下列说法不正确的是( )A.水是由氢气和氧气组成的,属于混合物B. 检验氢气纯度时,听到尖锐的爆鸣声证明不纯C.氢气是无色、无气味,难溶于水的气体,实验室可以用排水法收集氢气D.氢气在氧气中燃烧,生成惟一产物——水,该反应也能说明水的组成4.氢气是一种很有前途的能源,以水为原料大量制取氢气最理想的途径是()A、利用太阳能直接使水分解制氢气B、以焦炭和水为原料制水煤气后分离出氢气C、用炽热的铁和水反应制氢气D、由热电厂提供电力电解水制氢气【练习】1.下列说法不正确的是( )A.水是由氢气和氧气组成的,属于混合物B.点燃氢气时,火焰是淡蓝色的C.氢气是无色、无气味,难溶于水的气体,实验室可以用排水法收集氢气D.氢气在氧气中燃烧,生成唯一产物——水,该反应也能证明水的组成2.关于水的组成说法中正确的是( )A.水由水元素组成B.水由氢气和氧气组成C.水由氢元素和氧元素组成D.水的组成很复杂,至今没有明确的答案3.在电解水的实验中,若与电源正极相连的试管内收集了n L气体,则与电源负极相连的试管内理论上可收集到气体( )A.n LB.2n LC.0.5n LD.8n L4.在点燃氢气时,先要检验其纯度,目的是()A.证明是否是氢气B.证明氢气是否潮湿C.证明氢气是可以燃烧的D.证明氢气中是否混有氧气5.能源短缺和温室效应是当今人类面临的难题,新能源的开发和地球环境的保护是人类共同的目标。
洁净的燃料---氢气及习题1·氢气的物理性质1)氢气常温下是无色无味的气体;2)氢气是最轻的气体,密度最小;3)溶解性:氢气难溶于水4)熔点、沸点比所有其他常见气体都低。
2·氢气的化学性质1)氢气的可燃性纯净的氢气在空气中能安静的燃烧,发出淡蓝色的火焰,产物是水。
化学方程式为:2H 2 + O 2 =燃=烧 2H 2O2)氢气的还原性氢气能还原某些金属氧化物,使之转化为金属单质。
如:在加热的条件下,氢气还原氧化铜得到铜。
化学方程式为: H 2+CuO =加==热Cu+H 2O3·氢气的制取1)活波金属与稀酸反应制取氢气。
反应的化学方程式为: 锌和稀硫酸Zn + H 2SO 4 = ZnSO 4 + H 2↑ 铁和稀硫酸Fe + H 2SO 4 = FeSO 4 + H 2↑镁和稀硫酸Mg + H 2SO 4 = MgSO 4 + H 2↑ 铝和稀硫酸2Al +3H 2SO 4 = Al 2(SO 4)3 +3H 2↑ 锌和稀盐酸Zn + 2HCl == ZnCl 2 + H 2↑铁和稀盐酸Fe + 2HCl == FeCl 2 + H 2↑镁和稀盐酸Mg+ 2HCl == MgCl 2 + H 2↑ 铝和稀盐酸2Al + 6HCl == 2AlCl 3 + 3 H 2↑2)水煤气法C + H 2O =高==温H 2+ CO3)水电解法水的电解 2H 2O =通==电2H 2↑+O 2↑4·氢气的用途1)做探空气球;2)作高能燃料;3)冶炼金属、制备高纯硅。
4)生产水煤气。
5·习题1)点燃纯净氢气,火焰为____色,罩在火焰上的烧杯内壁有____,手触烧杯感觉 _______.,化学方程式_____________,反应放出大量的热,产物是_______。
2)当氢气在混合气体中的体积分数约为_________时,点燃会发生爆炸。
3)用数字和化学符号表示:(1)氯化铝中铝元素显+3价 ;(2)3个氢氧根离子 ;(3)二氧化硫分子 ;(4)直接构成铜的微粒是 。
授课学案
【知
识回顾与检测】
1、下列化学方程式的书写不正确
...的是()
A、CaCO 高温
CaO+CO2↑ B、2KMnO4
△
K2MnO4+MnO2+O2↑
C、Al+O2点燃
Al2O3 D、CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
2.把4克硫粉放在给定质量的氧气中燃烧,有关实验数据如下表所示
(1)第一次实验中,参加反应的硫、氧气、生成的二氧化硫三种物质的质量比____________。
(2)通过计算求出第二次实验生成二氧化硫的质量是多少克?
(3)在表中填写第三次实验生成的二氧化硫的质量。
【作业批改和讲解】
【知识讲解与练习】
知识点一:氢气的特性
☆ 1、物理性质:①____色___味的气体;②___溶于水,因此可以用_____收集;③密度比空气________,是______的气体,因此可以用________收集
实验实验现象性质推断
用氢气流吹肥皂泡
例:下列可以用于收集氢气正确的方法是()
A、排水集气法
B、向上排空气法
C、向下排空气法
☆☆2、化学性质:
①氢气的可燃性
实验步骤:点燃纯净的氢气,观察火焰的颜色。
把一个干而冷的烧杯罩在火焰上方,观察烧杯
内壁出现的现象。
用手触摸烧杯外壁,有什么感觉?
实验现象:纯净的氢气在空气中_____的燃烧,火焰为__________,罩在火焰上方的烧杯内壁有
_________生成,手触烧杯感觉烫。
解释:氢气在空气中燃烧,实际上是氢气与空气中的氧气发生反应,生成物是水。
化学方程式:
1、氢气燃烧的化学反应方程式:
2、如右图,将盛满氢气的集气瓶瓶口朝下,同时把一根燃着的木条缓缓伸到瓶
底,可观察到的现象是:,实验说明氢气具有的化学性质是_____.
②氢气纯度检验
☆思考1:为什么点燃的氢气必须是纯净的?
实验:点燃纸杯中氢气和空气的混合气体,观察到纸杯向上跳起。
解释:当氢气与空气混合时,一旦点燃,反应迅速进行,在极短的时间内放出大
量热,使塑料筒内的气体急速膨胀,结果发生爆炸。
结论:当氢气和空气混合时,点燃就可能会发生爆炸,所以使用氢气之前,一定
要验纯。
☆☆思考2:如何进行氢气纯度的检验?
实验步骤:收集一小试管氢气,用拇指堵住试管口,使试管口稍向下倾斜,接近酒精灯火
焰,再移开拇指点火。
实验现象:若听到____的爆鸣声,则表示氢气不纯;要再收集再检验,直至听到________。
再次验纯时为什么要用手捂一会试管才能收集氢气?
因为:使管内氢气燃烧的火焰熄灭。
结论:经实验测定,空气中混入氢气的体积为总体积的4%-74.2%时,点燃就会发生爆炸,这个体积分数的范围就叫做氢气的爆炸极限。
注意事项:点燃氢气前要注意安全,一定要先检验氢气的纯度!
☆☆③氢气的制取
氢气的实验室制取装置如图所示:(与实验室制取二氧化碳相同)实验现象:_____________
化学反应方程式:___________
☆☆☆④氢气的还原性
无水硫酸铜
实验装置图如上图所示,化学反应方程式:H
2+CuO
Cu + H
2
O
实验步骤:
1、检查装置气密性(这是涉及气体实验的常规步骤)
2、检查氢气纯度(这是易爆炸气体使用的必经步骤)
3、加入药品,连接好装置。
4、先通入一段时间。
(赶走玻璃管里的空气,防止氢气混合混合空气加热时爆炸,这一步很重要,千万不能先加热,这是常考点)
5、再点燃酒精灯加热,直至黑色固体完全变红
6、熄灭酒精灯,并继续通氢气,直至试管冷却为止(这一点非常重要,因为反应生成的铜是炙热的,如果遇到空气会立刻氧化为氧化铜,所以在它完全冷却之前不可停止通氢气,这是实验成功的关键,也是常考点)无水硫酸铜的作用:做干燥剂,吸收水。
(无水硫酸铜是无色固体,再吸收水之无水硫酸铜后会变为蓝色,以此来判断反应有没有
生成水。
)
例、写出氢气还原氧化铜的化学方程式:__________。
反应现象:_______________________。
注意:①、在通入氢气之前一定要_______________防止发生______________。
②、实验时应当先通氢气一段时间后再加热,目的是_________________________________。
、实验结束后,先_____________,再_______________。
为什么要这样做?________________。
练习、1、下列实验操作,主要不是从安全因素考虑的是()
A、点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度
B、给试管里的液体加热时,不可让试管口对着自己或旁人
C、禁止向燃着的酒精灯里添加酒精
D、氢气还原氢化铜实验结束后,先熄灭酒精灯,再继续通入氢气至试管冷却
3、实验室用氢气还原氧化铜,有以下主要操作步骤:①加热盛有氧化铜粉末的试管②通入氢气③检验氢气的纯度④撤去酒精灯⑤继续通氢气到试管冷却正确的操作步骤是() A、③②①④⑤ B、③②
①⑤④ C、③①②⑤④ D、①③②④⑤
4、下列说法不正确的是()
A.H2在空气中燃烧的火焰为淡蓝色
B. 利用H2的还原性可以进行金属冶炼
C.氢气是一种新能源。
D.收集满氢气的集气瓶应正放在桌子上.
5、经验纯的H2还原CuO时,应先通氢气后加热,原因是()
A.防止铜被氧化 B. 防止氢气被氧化 C.防止混合气体爆炸 D. 防止氢气逸出
6、用氢气还原氧化铜的错误作法是()
A、开始时,先加热后通入氢气
B、通氢气的导管插入试管底部氧化铜的上面
C、试管口稍向下倾斜
D、结束时,先撤导管后撤酒精灯
7、下列氢气的用途与可燃性有关的是()
A、充灌探空气球
B、利用氢氧焰焊接金属
C、冶炼金属钨
D、H2与N2反应制NH3
☆知识点二:氢气的利用
1、因为氢气的密度小,是最轻的气体,可以。
2、因为氢气具有可燃性,可做。
氢气作为新能源普遍被人们重视并加以研究。
氢气用作燃料有许多其他燃料所不及的优点。
煤、石油、天然气等资源的蕴藏量并不是无限的,氢气可以用水作原料来制取。
燃烧相同质量的氢气和石油,前者放出的热量是后者的3倍。
氢气燃烧的产物只有水。
氢气作为理想能源的优点有:①;②;③。
开发和利用氢能源还需要解决哪些问题?
答:。
你知道的新能源有、、等。
3、因为氢气有还原性,可用于
4、氢气还是很重要的化工原料,可用于制取氯化氢气体、氨气等
【课堂总结与评价】
通过这节课的学习,你学到了什么?
【作业布置与反馈】
练习题
1、下列无色的气体中,有刺激性气味的是()。
A.氢气 B.氧气 C.空气 D.二氧化硫
2、下列气体中,同条件下密度最小的是()。
A.氮气 B.氧气 C.氢气 D.空气
3、氢气还原氧化铜的实验现象有()。
A.黑色粉末变成红色 B.放出大量的热 C.试管口处有小水珠产生 D.反应后生成了铜和水
4、氢气和空气的不同体积分数和混合燃烧情况见下表
纯净的氢气在通常情况下是一种________颜色、________气味的气体,________溶于水中,密度约是空气密度的________。
2.纯净的氢气在空气中可以________地燃烧,发出________火焰,在火焰上罩一支干而冷的烧杯,杯壁上有________产生,证明氢气燃烧后生成了________,同时杯壁发烫,说明氢气燃烧时放出
________。
3.做氢气燃烧实验前,一定要________,因为不纯的氢气点燃时可能会发生________。
4.氢气不仅能夺取氧气中的________,还能从氧化铜等一些氧化物中夺取______,从而体现出了________性。
成绩:________________。