氢气的制取和性质教案

【教学重点】

实验室制取氢气的方法、收集方法和检查气密性的方法。

【教学难点】

制取氢气的仪器连接和组装，氢气的纯度检验。

氢气的制取和性质

【实验准备】

实验仪器：启普发生器、烧杯、集气瓶、毛玻片、导管、水槽、硬质试管、酒精灯、铁架台、止水夹。

实验药品：硫酸溶液（1:4）、洗涤剂、凡士林、硫酸铜、锌粒。

一、启普发生器

①启普发生器原理：

图1 启普发生器

启普发生器（如图所示）由三部分组成，上面一部分是球形漏斗（用于添加液体溶液）、下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器、第三部分是带旋钮的导气管（控制反应的发生与终止）。通常可以用启普发生器的反应须满足以下几个方面：固液不加热（固体反应物块状或颗粒状）、反应本身不放出大量的热的反应、生成的气体难溶于反应物的反应。

装药品时，先拔去连接导气管的胶塞，小心地把颗粒固体物装入中球。然后塞紧胶塞，把活塞打开，将液体从球形漏斗倒入。注入液体后，液体先充满下球斗，继而上升到中球，并跟颗粒物接触，发生反应，产生气体，经导管并通过活塞放出。不用时，关闭活塞，气体不能放出，中球内的压强增大，把液体压入下半球，再沿长颈上升到漏斗里，使颗粒物跟液体脱离接触，从而终止反应。

②气密性的检查：

装料前，先气密性，方法是关住导气管上的旋钮，由漏斗处注入水后，在液面处划一记号，若数分钟内液面不下降，说明气密性良好；若下降，可涂凡士林密封。

二、制取氢气的步骤

1.把锌粒由容器上插导气管的口中加入，然后放正仪器，再将装导气管的塞子塞好。3.接着由球形漏斗口加入稀硫酸。

2.使用时，扭开导气管活塞，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟锌粒接触而发生反应，产生的氢气从导气管放出

3.用排水法和向下排空气法收集氢气

Zn+ H2SO4＝ZnSO4+H2↑

三、氢气纯度的检验

1.用排水法收集一试管氢气。

2. 用拇指堵住试管口向下移近火焰。

3. 如听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯,用拇指堵住试管口一会后，重复1、2两步操作。

如只发出轻微的“噗”声为止，此时H2已纯，可以使用。

四、氢气的性质

①H2在空气中燃烧 2H2+O2 点 燃 2H2O

检验纯度后，在导管上连接一尖嘴玻璃管，点燃后，氢气在空气中安静地燃烧，发出淡蓝色火焰。在火焰上方罩一干净烧杯，片刻烧杯内壁就有液滴顺壁流下，说明氢气燃烧生成了水。

②H2吹肥皂泡

取少量洗涤剂用蒸馏水配成溶液，用橡皮管在洗涤液中蘸一下，管口仍朝下，慢慢开通H2流，待气泡出现后，将管口迅速反转朝上，轻轻摆动或用嘴吹气，泡泡脱离管口，用火在气泡上方点燃，随着“噗”的一声，伴有黄色火球出现。

③H2还原CuO H2+CuO △ Cu+H2O

取一干燥的硬质试管，底部铺薄薄一层氧化铜并倾斜安装于铁架台上（管口略低于底部），先通一会儿H2，然后加热，当管口有液滴出现时，CuO加热部位由黑色变为红热，再慢慢变为紫红色。撤掉酒精灯，继续通H2至试管冷却。

注意事项：

（1）先通氢气，排净小试管内的空气后再加热。

（2）黑色氧化铜全部转变为红色铜后，先移开酒精灯，继续通氢气，待试管冷却到室温，可移去导气管，停止通气。

（3）试管口要略向下倾斜，防止水珠倒流炸裂试管。

课堂练习

一、选择

1、下列物质，由一种气体单质在氧气中燃烧生成的是（ ）

A、二氧化硫 B、二氧化碳 C、水 D、一氧化碳

2、下列关于H2的性质，属于化学性质的是（ ）

A、H2不易溶于水 B、H2在一定条件下能和N2化合成NH3

C、H2比空气轻 D、H2是一种无色无味的

3、点燃氢气有爆鸣声，说明氢气中混有（ ）

A、氧气 B、氮气 C、氩气 D、二氧化碳

4、检验H2的纯度，当听到有爆鸣声，这时应怎样做？（ ）

A、用拇指堵住试管一会儿再收集 B、换一支试管再收集

C、用原试管继续收集 D、直接用于实验

5、下列氢气的性质中，通常用于检验氢气的是（ ）

A、密度是气体中最小的 B、有可燃性，燃烧时火焰呈淡蓝色

C、使CuO还原成Cu D、与O2混合点燃发出爆鸣声，其生成物只有水一种物质

6、点燃下列混合气体时，可能发生爆炸的混合物是（ ）

①氢气与空气 ②氢气与二氧化碳 ③石油液化气与空气 ④煤气与空气 ⑤煤气与氮气

A、①②③ B、③④⑤ C、①③④ D、②④⑤

7、在氢气跟氧化铜的反应中，氧化铜是（ ）

A、还原剂 B、被还原 C、氧化剂 D、被氧化

8、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

9、下列反应中，水做为氧化剂的是（ ）

A、Na2O + H2O==2NaOH B、2H2 + O2==2H2O

C、3Fe + 4H2O 高温Fe3O4 + 4H2↑ D、CO2 + H2O==H2CO3 二、填空

1、阅读下文：在通常情况下，硫化氢是一种没有颜色的、具有臭鸡蛋气味的有毒气体，比空气重，能溶于水，在空气中点燃硫化氢气体，有二氧化硫和水生成。硫化氢的实验室制法：用块状硫化亚铁和稀硫酸反应，就有硫化氢气体逸出，回答：

①具有臭鸡蛋气味，这属于硫化氢的

性质（填物理或化学）。

②制取硫化氢气体的装置可选用

（制氢气、制氧气）的气体发生装置，收集时可用

法。（注：是改进后的收集装置）

③写出硫化氢在空气中燃烧的文字表式：

，用符号表示为

。

2、按下列要求写出反应的反应式：

（1）有水生成的化合反应

（2）生成物中既有氧单质又有含氧的化合物的分解反应

（3）有水生成的置换反应

（4）无水生成的置换反应

（5）无氧参加的化合反应

3、A物质在一定条件下可分解成B、C两种气体。将点燃的硫放在B中，则燃烧得更旺，且发出明亮的蓝色火焰，同时生成一种有刺激性气味的气体D；将C通过加热的氧化铜，则生成A和E。由此可推断出：A是 ；B是 ；C是 ； D是 ；E是 。

4、如图，是实验室制取氢气并用氢气还原氧化铜的装置图，试按下列要求回答下列问题：

（1）指出图中的四处错误，并加以改正。

①

②

③

④

（2）装置改正后进行实验时，有下列操作（每次操作只能使用一次）：①加热CuO；②通入纯净H2；③继续通入H2；④停止加热。

其正确的操作顺序是（填序号） 、 、 、 。

（3）若实验时出现下列情况，请你在横线上指出此种情况的可能原因：（填一种）

①装CuO的试管炸裂。

②长时间加热时，发现CuO颜色始终不变。

③实验结束时，发现制得的铜很快变黑。

2H2+O2点燃2H2O；KMnO4 △ K2MnO4+MnO2+O2；H2+CuO △ Cu+H2O；Zn+H2SO4==ZnSO4+H2；H2+Cl2点燃2HCl。

H2O；O2；H2；SO2；Cu。

长颈漏斗未伸入液面下；试管口高于试管底部；导管未伸到试管底部；不应该使用橡皮塞。

②①④③

（1）试管口向上；没均匀受热；试管外壁有水；氢气不纯；没排尽试管内空气就加热。

（2）氢气和氧化铜没有充分接触；所通入的气体不是氢气。

（3）没等试管冷却就撤掉氢气。

5、根据下面实验室制取氢气并验证氢气性质的实验装置，回答下列问题：

（1）实验室制取氢气的化学反应方程式为________，反应类型是________．

（2）B装置的作用是________，不能取消B装置的原因是________．

（3）C装置盛放氧化铜的玻璃管中的现象是________，________．

（4）C装置的一个显著优点是________．

（5）实验开始时，应先通入氢气一会儿，然后再加热，这样操作的目的是________．实验结束时的正确操作是________．

（6）该装置可验证氢气的________性和________性．

课后练习

1、多选）氢气（ ）

A、稳定 B、在常温下性质稳定 C、很活泼 D、在点燃或加热等条件下性质活泼

2、氢气还原氧化铜的实验中主要操作有：①给氧化铜加热②撤去酒精灯③通入氢气④继续通入氢气，正确的操作顺序是（ ）

A、①③④② B、①③②④ C、②①④② D、③①②④

3、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

4、关于H2还原CuO的说法，正确的是（ ）

A、反应前后，Cu元素由游离态变成化合态 B、H2得到了氧，是还原剂，发生了还原反应

C、观察的现象是：CuO变成了Cu，同时生成了H2O D、Cu是还原产物

5、工业上用H2冶炼钨、钼等金属，主要因为（ ）