氢气的性质和用途

概要：（1）氢气的可燃性：在这个实验中为什么强调“纯净”呢？如果氢气不纯净燃烧时会怎么样呢？【实验3－6】取一个一端开口，另一端钻有小孔的纸筒（或塑料筒等），用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使纸团内充满氢气。把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火，注意有什么现象发生。（人要离开，注意安全。）引导学生观察：①注意小孔处点火时的开始情况；②仔细倾听音响的变化；③观察随音响变化而发生的现象。板书 氢气不纯混有空气或氧气，点燃时发生爆炸。为什么点燃纯净的氢气能安静地燃烧，而混合气体却会发生爆炸呢？点燃纯净的氢气时，在导管口流出的氢气量少，与氧气接触少，反应时产生的热量也少，且散失较快，所以点燃时安静地燃烧。点燃纸筒中氢气时，随着氢气的消耗，空气不断从纸筒底部进入筒内。氢气和空气接触并混和，与氧气接触面多，点燃时快速反应，产生的热量在极短时间内、有限空间里急剧膨胀，就发生了爆炸。实验测定，当空气中混入氢气的体积达到总体积的4%～74.2%时，点燃即发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。所以，点燃需要纯净的氢气，点燃氢气前必须检验氢气的纯度。【实验3

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　　（1）氢气的可燃性：
　　在这个实验中为什么强调“纯净”呢？如果氢气不纯净燃烧时会怎么样呢？

　　【实验3－6】取一个一端开口，另一端钻有小孔的纸筒（或塑料筒等），用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使纸团内充满氢气。把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火，注意有什么现象发生。（人要离开，注意安全。）

　　引导学生观察：
　　①注意小孔处点火时的开始情况；
　　②仔细倾听音响的变化；
　　③观察随音响变化而发生的现象。

　　板书  氢气不纯混有空气或氧气，点燃时发生爆炸。

　　为什么点燃纯净的氢气能安静地燃烧，而混合气体却会发生爆炸呢？

　　点燃纯净的氢气时，在导管口流出的氢气量少，与氧气接触少，反应时产生的热量也少，且散失较快，所以点燃时安静地燃烧。

　　点燃纸筒中氢气时，随着氢气的消耗，空气不断从纸筒底部进入筒内。氢气和空气接触并混和，与氧气接触面多，点燃时快速反应，产生的热量在极短时间内、有限空间里急剧膨胀，就发生了爆炸。

　　实验测定，当空气中混入氢气的体积达到总体积的4%～74.2%时，点燃即发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。所以，点燃需要纯净的氢气，点燃氢气前必须检验氢气的纯度。

　　【实验3－7】用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，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，才表明氢气已经纯净，如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度，以免暗焰引发氢气发生器爆炸。

　　【实验3－8】在干燥的硬质试管底部铺一层黑色的氧化铜，管口微向下倾斜。通入氢气，过一会儿再给氧化铜加热。注意观察黑色的氧化铜有什么变化，管口有什么生成。反应完成后停止加热，还要继续通入氢气，直到试管冷却后，再停止通氢。

引导学生思考：

　　（1）放氧化铜的试管口为什么要略向下倾斜？
　　（2）导气管为什么要伸入到试管底部，管口不能用塞子塞住？
　　（3）为什么先通一会儿氢气，再加热氧化铜？氢气的纯度是否需要检验？
　　（4）实验在停止加热时，为什么还要继续通入氢气到试管全部冷却为止？

　　联系已学过的有关知识逐一讨论。归纳出实验步骤韵语记忆口诀：

　　板书“一通、二点、三灭、四撤”。

　

　　引导学生用化学式表述反应过程

　　氢气和氧化铜反应：

　　

　　练习：实验室制备氢气并使氢气跟灼热的氧化铜反应有以下主要步骤，请按正确的操作顺序排列序号___________________。

A 检验氢气发生装置的气密性；　 B 给试管中的氧化铜加热；
　　C 向氢气发生装置里添加药品；　 D 停止加热；
　　E 向装有氧化铜试管中通入氢气； F 停止通入氢气；
　　G 检验氢气的纯度。

　　复习提问：什么是氧化反应？氢气与氧化铜反应是否是氧化反应？

　　分析：在氢气与氧化铜反应中，氢气夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应。而氧化铜失去了氧变成了单质铜，则氧化铜发生了还原反应。

　　在反应中，氢气夺取了氧化铜中的氧，发生了氧化反应。使铜被还原出来，说明氢气有还原能力，我们称之为还原性，而把氢气称之为还原剂。

　　氧化铜失去了氧，发生了还原反应。使氢气发生了氧化反应，说明它具有氧化能力，我们称之为氧化性，而把氧化铜称之为氧化剂。

　　氢气：得氧～有还原性～是还原剂～发生了氧化反应。

　　氧化铜：失氧～有氧化性～是氧化剂～发生了还原反应。

　　练习：在高温下，三氧化二铁与一氧化碳反应生成单质铁和二氧化碳。此反应中氧化剂是_______，还原剂是_______，_______，发生了氧化反应，________发生了还原反应。

　　氢气的用途：阅读课本57页图3－14。

　　物质的用途是由其性能决定的。

　　密度小——氢气球；
　　可燃性——氢氧焰、高能燃料等；
　　还原性——冶炼金属、制备硅等；
　　另外还可用于合成氨气、制备盐酸。

 

探究活动

　　1． 家庭小实验 在如教材第53页所示的实验3－4中，可以用蜡烛不断点燃产生、上升的氢气泡。想办法使氢气泡中含有少量空气，一来可减慢氢气上升的速度，二来又可产生强烈的爆鸣声。

　　2． 家庭小实验 取一支大试管，平置固定在铁架台上，用一团棉絮浸透酒精溶液，置入管底。在管中部用纸槽送入黑色氧化铜，铺平。用单孔带短玻管的橡皮塞塞紧，加热棉絮球部位，可以看到氧化铜慢慢由黑色变红。

　　3． 设计一个实验，证明蜡烛中含有碳氢两种元素.

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