第四节  氢气的性质和用途

第四节  氢气的性质和用途 （2课时） 一.知识教学点 1.氧气的物理性质。 2.氧气的还原性，可燃性，以及有关实验和现象。 3.氢气点燃前检验纯度的原因。 4.氢气的用途。 5.从得氧失氧角度学习氧化还原反应，氧化剂，还原剂。 二.重、难、疑点及解决办法 1.重点：氢气的化学性质。 2.难点：氢气的还原性。 3.疑点：氢气、氧气按一定比例混合为什么会发生爆炸，而纯净的氢气在空气中可以安静的燃烧？ 4.解决办法：通过实验，从表面现象到微观本质进行分析。 三.教学步骤 (一)明确目标 1.使学生了解氢气的物理性质。 2.学生掌握氢气的还原性，可燃性，并了解有关实验和现象。 3.了解氢气点燃前检验纯度的原因。 4.根据氢气的性质，了解氢气的用途。 5.从得氧失氧角度了解氧化还原反应，氧化剂，还原剂。 (二)整体感知  本节以实验为主，通过实验现象研究本质，从而使学生的知识从感性到理性进行升华。尤其是讲氧化还原反应时，应注意分析反应的过程，以便使学生的氧化还原反应的概念有较深的印象。  另外，本节的实验较多．应规范操作，使学生有一个良好的实验印象，从而为学生进行实验提供一个良好的参考材料。 (三)教学过程 第一课时 [复习引入]：在上一节课我们学习了氢气的实验室制法和置换反应，那么，实验室制取氢气的反应原理是什么？什么是置换反应？它有什么特点？ [讲解]：在空气一章中，我们已经学习了氧气的物理性质和化学性质。那么氢气的物理性质和化学性质是怎样的？氢气有什么样的用途呢？首先我们学习氢气的物理性质。 [板书]：一.氢气的性质 1.物理性质 [教师活动]：展示一瓶新制的氢气由学生观察。 [学生活动]：观察状态、颜色，总结出氢气的物理性质。 [板书]：氢气是一种无色，无味的气体。在101KPa时氢气在-252℃时变成液体，在—259℃变成雪花状固体，它难溶于水，密度比空气小。 [讲述]：为了验证氢气的密度，我们来观察下面的实验。 [实验]：演示实验3—4：验证氢气密度 [学生活动]：认真观察现象，积极思考。 [提问]：由此现象可以得到什么结论？ [解释]：形成的肥皂泡之所以迅速上升，就是因为氢气的密度很小的缘故。在标准状况下，1升氢气的质量为O.089克，大约是同体积空气质量的1/14。 [提问]：那么，氢气的化学性质是怎样的呢？在前面我们学习了氧气的化学性质，知道了氧气可以和许多物质发生化学反应，那么氢气可不可以和氧气发生反应呢？我们就利用实验来验证一下。 [板书]：2.化学性质 [实验]：演示实验3—5：氢气的燃烧 [提问]：① 纯净的氢气在空气中燃烧的现象是什么？      ② 它与空气中哪种物质发生了反应？      ③ 它的产物是什么？你是怎样知道的？      ④ 它们反应的化学反应表达式是什么？ [总结]：（1）氢气在空气中燃烧     现象：① 氢气在空气中安静的燃烧，发出淡蓝色火焰；           ② 烧杯内壁有水珠，并且发热。     结论：            点燃                点燃 氢气 + 氧气 ——→ 水    H2 + O2 ——→ H2O 总结：氢气具有可燃性。 [提问]：那么，混有空气的氢气在点燃时会发生什么现象？ [实验]：演示实验3—6：氢氧混合爆炸实验 [现象]：氢气开始安静的燃烧，然后发出了爆鸣声，塑料筒被高高冲起。 [板书]：混有空气的氢气点燃会发生爆炸。 [提问]：为什么会发生这样的现象？ [总结]：之所以会发生爆炸是因为氢气中混有了空气。混合气体中大量氢气分子和空气中的大量的氧气分子混合，这样大量的分子相互接触点燃后，二者迅速反应，在极短的时间内放出大量的热，这些气体又在一个有限的空间内，当温度迅速升高，气体迅速受热膨胀，冲出容器发出爆鸣声。如果该反应发生在密闭容器或容积大出口小的容器，气体不能排出或来不及排出，就会使容器炸裂造成危险。 [提问]：为什么纯净的氢气可以安静的燃烧呢？ [解释]：因为纯净的氢气在点燃后只在管口或小孔处与空气中的氧气接触，接触面积小，发生反应的氢气分子和氧气分子的量也少，所以放出的热量也少，并且很快就散失到空气中去了，不会发生爆炸。通过科学实验测定，空气中如果混入的氢气的体积达到总体积的4%-74.2%时，点燃混合气体就会发生爆炸，这个范围叫做氢气的爆炸极限。 [板书]：氢气的爆炸极限是4%-74.2%。 [讲解]：事实上所有的可燃性气体，粉尘，蒸汽与空气充分混合遇火都有可能发生爆炸，因此可燃性气体泄漏时一定要杜绝一切火源，防止发生爆炸造成危险。这也要求我们在使用氢气和其他可燃性气体时为了不发生危险，使用前一定要检验纯度。下面我们就学习检验纯度的方法。 [实验]：演示实验3—7：检验氢气的纯度（边实验边讲解） [提问]：为什么在第二次检验前要先用手堵一会试管才能继续收集氢气再进行检验纯度？ [教师活动]：指导学生阅读课本第55页小字部分。 [板书]：注意：使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气前，一定要检验纯度。 [练习]：教材第58页第1题。 (四)总结、扩展  本节我们主要学习了氢气的物理性质和氢气的可燃性。通过学习，同学们应该重点掌握氢气与氧气反应生成水，但是当条件不同时产生的现象不同。我们还学习了可燃性气体检验纯度的方法。同学们应该掌握并且注意在使用可燃性气体时一定要检验纯度。 同时通过学习，应该学会如何通过表面现象分析物质的变化，得到正确的结论和正确的方法。 四.布置作业：1.教材第58页第2、3题。 2.思考题：室内如果发生煤气泄漏怎么办？ 第二课时 [复习提问]：1.氢气的物理性质与氧气比较有哪些异同？          2.纯净的氢气在空气中燃烧有哪些现象？反应的表达式是什么？          3.为什么点燃氢气前一定要检验纯度？如何检验？ [讲解]：氢气除了可以与氧气发生反应外，还可以和某些含氧化合物发生反应。这是氢气的另一个重要的化学性质，下面我们就来看一下氢气与氧化铜的反应。 [板书]：（2）氢气与氧化铜的反应 [实验]：演示实验3—8：氢气与氧化铜的反应 [提问]：通过实验可以看到什么现象？得到什么产物？ [总结]：现象：① 试管中黑色的氧化铜变成红色。            ② 试管口有水滴出现。      结论：氢气 + 氧化铜 → 铜 + 水             H2 + CuO → Cu + H2O [提问]：① 为什么在通氢气前检验纯度？      ② 为什么要向试管中先通一会氢气再加热？      ③ 试管口为什么要略向下倾斜？      ④ 实验完后，为什么停止加热后还要通氢气直到试管冷却？ [解释]：因为这个实验的条件是加热，如果产生的氢气不纯，那么，在加热时有可能引起氢气发生器的爆炸造成危险。同样道理，如果不把试管中的空气排除干净，就有可能使氢气和空气混合在加热条件下发生爆炸。也就是说，先向试管中通一会氢气，目的是排除试管中的空气。那么在加热时，试管中的氢气的浓度大于它的爆炸极限时就不会发生危险。试管口略向下倾斜是为了使反应生成的水不会倒流到试管底部使灼热的试管骤冷炸裂，而导致实验失败。实验完毕后再通一会氢气直至试管冷却，是为了使生成的铜在氢气的环境中冷却而不与空气中的氧气接触，使灼热的铜与氧气反应再生成氧化铜。 [板书]：实验注意问题： a.通氢气前检验氢气纯度      b.先通一会氢气再加热      c.试管口要略向下倾斜      d.实验完毕后，停止加热后还要通氢气直到试管冷却 [提问]：这个反应属于哪类反应类型？（学生回答问题） [分析]：在这个反应中，我们可以看到氧化铜中的氧被氢气夺走，形成了单质铜。这个过程我们称氧化铜被还还原了；而氢气和氧化铜中的氧结合成它的氧化物水，我们说氢气被氧化了。这里被还原的氧化铜称为氧化剂，具有氧化性；被氧化的氢气叫做还原剂，具有还原性。 [副板书]：  H2    +   CuO   →     Cu +   H2O 还原剂    氧化剂 被氧化    被还原 总结：氢气具有还原性。 [板书]：（3）氧化还原反应 [讲解]：前面我们学过物质与氧的反应叫做氧化反应，也就是说，在这个反应中氢气发生了氧化反应，因为它与氧化铜中的氧发生了反应；对于氧化铜来说，它失去了氧，这种反应叫做还原反应。 [板书]：含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。 [讲解]：从这个反应中我们可以总结这样的规律： [板书]：氧化剂失去氧．被还原，发生还原反应；      还原剂得到氧，被氧化，发生氧化反应。      在通常情况下，氧化反应和还原反应是同时发生的。 [小结]：通过上面的学习我们可以概括氢气具有两条化学性质：      1.具有可燃性 它与氧气反应生成水，纯净的氢气在空气中安静的燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量生成水；混有空气的氢气点燃可能会发生爆炸，所以在点燃氢气前一定要验纯。      2.氢气具有还原性 它可以夺取某些含氧化合物中的氧，使含氧化合物还原，自己被氧化，发生氧化还原反应。 [讲述]：针对氢气的物理性质和化学性质，氢气有哪些用途呢？ [板书]：二.氧气的用途 [学生活动]：阅读课本第56页“二、氢气的用途”。 [讨论]：氢气的用途，并说明它的用途是根据它的哪些性质？ [总结板书]：1.填充探空气球(奄度小)。          2.制备金属材料(还原性)。 3.作为高能燃料(可燃性)。 4.工业原料。          性质决定用途，用途反映性质。 (四)总结、扩展  本节学习了氢气的还原性和用途。在这一节的学习中，同学们应重点掌握氢气的还原性，掌握它与氧化铜反应的实质，并且通过观察实验，总结概括结论，体会学习的方法性和实验的规范性，应强调深入的研究和探讨，只有这样才能使我们不但学习了知识，同时培养了能力。   四.布置作业课本第58页第4、5题。