氢气的制备和用途

教案——氢气的制取和性质教案——氢气的制取和性质 教学目标教学目标 知识目标知识目标 使学生掌握实验室用制备氢气化学反应原理、制备方法和性质。 根据气体的性质，学会判断气体收集的方法。 能力目标能力目标 培养学生的观察能力， 通过观察了解启普发生器的工作原理， 并根据其原理，用易得廉 价的简单实验仪器，自行设计制备氢气的简易装置。 情感目标情感目标 关注世博，了解世博——城市让生活更美好，倡导低碳生活。 通过对氢气纯度的检验， 使学生了解点燃可燃性气体之前， 需要进行验纯的必要性， 加 强对学生进行安全教育。 教学重点教学重点 认识“固+液体”制取气体的典型实验装置 掌握启普发生器（包括简易启普发生器）的工作原理 通过实验，掌握氢气的制备方式及其性质 教学步骤 引入 【新闻】 世博园提供新能源车实现零排放 采用氢气驱动。 【拓展】了解氢气燃料汽车 氢燃料汽车：是以氢为主要能量作为移动的汽车。 用氢气作燃料有许多优点，其最大的优点就是干净 卫生，氢气燃烧后的产物是水，不会污染环境。 氢气燃料汽车要投入使用，解决氢气的安全储运问 题是一大难题。传统储氢方法有两种，一种方法是 利用高压钢瓶来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积 小，而且还有爆炸的危险。另一种方法是储存液态 氢，但由于氢的密度很低，液体储存箱非常庞大， 需要极好的绝热装置来隔热。近年来，一种新型简 便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢 化物）来储存氢气。研究证明，在一定的温度和压 力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气。 【复习】 教师活动学生活动 【回答问题】 1、 回答教师提出的 问题，复习上节 课学过的知识。 （方便学生进入 课堂气氛） 提问上节课学过的氢气的物理和化学性质： 分别列出氢气的物理和化学性质，将其与采用氢气 为能源车的原因和问题进行配对(连线) 优点：不污染环境氢气极易爆炸 氢气是密度最小的气体 问题：储存氢气困难 2、 对氢气的性质有进 一步的了解，对其的 使用价值有所认识。 氢气的可燃性 【回顾】 实验室制备氢气的方式： Zn + H2SO4 = ZnSO4+ H2↑ 介 绍启普 发 生器的工作 播放介绍启普发生器工作过程的 flash 同时说明起 原理 其工作原理： 验室制取氢气通常在启普发生器里进行。启普发生 器是由一位叫启普（Kipp，1808-1864）的荷兰人发 明的。这种气体发生器，可以随时使制备气体的反 应发生或停止，使用十分方便。启普发生器由三部 分组成，即球形漏斗、双球形容器和带活塞的玻璃 导管。 现以制氢气为例，介绍启普发生器的使用和原理。 先拔去连接导气管的胶塞， 小心地把锌粒装入中球。 然后塞紧胶塞，把活塞打开，将稀硫酸或盐酸从球 形漏斗倒入。注入酸后，酸先充满下球斗，继而上 升到中球，并跟锌粒接触，发生反应，产生氢气， 经导管并通过活塞放出。不用时，关闭活塞，氢气 不能放出。中球内的氢气压强增大，把酸压入下半 球，再沿长颈上升到球形漏斗里，使锌粒跟酸脱离 接触，反应停止。 【参与上课过程】 请同学到讲台上来亲 自点击 flash，对其有 直观认识 【结合多媒体资料解说】 （链接） 引导学生设计 制备氢气的 简易装置 【指导学生】【小组讨论】 通过老师的指导，设 罗列介绍启普发生器的工作原理的重点： 计简易启普发生器用 （1） 即开即用， 即关即停； 即需要活塞 （或弹簧夹） 于氢气的制备 （2）液、固需能分能和 罗列实验仪器，让学生完成装置从罗列的实验仪器中 选择正确的仪器，搭 建完整的仪器（有两 套） 【演示实验】 用简易的启普发生器制取氢气： （1）实验仪器 （2）实验药品 锌粒 稀硫酸 CuO （3） 【引导】学生认识，在做实验之前，对仪器装置气 密性的检测室实验成功与否的关键因素之一。 【提问】通过对简易的启普发生器的认识，如何检 验其气密性？ 【自己回答】关闭弹簧夹，长颈漏斗中的水平面部 开始试验 下降，及装置气密性良好。 （4）气体的收集 【提问】如何收集氢气？ 罗列收集方式，让学生自行选择： 1）排水取气法 2）向下排气法 3）向上排气法 （如果学生无法选择，可以适当提示这些收集方法 适合收集怎样的气体） 【告诉学生】 气体的收集装置要依据该气体的收集方法而 定：氢气的收集方法有两种：向下排空气法（因为 氢气密度最小）和排水法（因为氢气难溶于水且不 和水反应），如图所示。 选择合适的收集方 法，并回答原因 （5）安全知识 【验证】氢气易发生爆炸，与“引入”呼应 实验方法： 不纯净的氢气，爆炸极限（空气里如果混入氢气的 体积达到总体积的）4%~74.2%。反应在密闭的或容 积大而口小的容器 内进行，气体来不及 排出就会炸破容器。 （使用塑料杯） （6）检验氢气的纯度 【引导】因此在收集并点燃氢气前，需要检验氢气 的纯度 【提问】如果老师给予你一个试管和酒精灯，你会 如何检验其纯度？ 【自己回答】氢气纯度的检验方法 【回答问题】 实验操作： 用排水法或向下排气法收集一试管氢气， 只需说明检验方法 用拇指堵住，移近火焰，如果听到尖锐的爆鸣声，（如收集后点燃，如 表明氢气不纯。然后按上述方法再收集、再检验，果爆炸就不纯） ， 不用 至点燃时发出的响声很小时，表明氢气已经纯净。依据实验现象判断其 实验操作过程如下图：纯净与否。 【参与实验】 可以找男生上讲台点 燃 （7） 【点燃气体】 纯度检验完成， 点燃导 管，说明其可燃性，观 察火焰的颜色和烧杯 壁的现象，与“引入” 呼应。 【观察现象】 【猜测】 反应式：H2+CuO===（加热）Cu（亮红色）+H2O 根据方程式，猜测实 验现象，并由教师实 【提问】通过反应 验论检验。 方程式和刚才的点 燃实验，说说可以 （8）H2还原 CuO 在试管中观察到什 么现象？ 【总结】 现象：黑色的氧化 铜粉末在氢气流中 加热，逐渐变红， 且试管壁出现水 珠。 原理：2 价铜氧化单质氢，得到电子，自身还原为 单质铜（0 价） ；同时，单质氢失电子，被氧化成氢 离子，与 O2-结合为水。 注意事项： 1、加热的试管要管口朝下倾斜，防止生成的水回 流到灼热的管底，导致炸裂 2、要先通入氢气，且通入一定时间后，才能开始加 热。因为要将试管内的空气排出，否则会造成氢气 不纯，加热导致爆炸 3、氧化铜完全还原成铜之后， 停止加热，但氢气要 继续通入， 直到铜冷却到室温。 因为如果停止氢气， 小结 则灼热的铜会与空气中的氧反应， 重新成为氧化铜。 通过板书回顾今天的实验，加深映像 发放氢气燃料汽车的阅读材料，增加知识面