科粵版九年級上冊化學(xué)教案 5

第五章燃料

5.1潔凈的燃料一氨氣

熨學(xué)?@

一、知識與技能

認(rèn)識氫氣的物理性質(zhì)。

二、過程與方法

1.了解氫氣的燃燒過程及產(chǎn)物。

2.知道點(diǎn)燃?xì)錃庵氨仨汄?yàn)純，初步學(xué)習(xí)如何檢驗(yàn)氫氣的純度。

3.知道化學(xué)變化伴隨有能量變化,認(rèn)識氫氣是理想的高能潔凈燃料的原因。

氫氣的物理性質(zhì)及可燃性、氫氣的檢純。

蓼學(xué)期陶

點(diǎn)燃?xì)錃庵氨仨殭z純的原因和方法。

通課?Q

利用燃料的燃燒反應(yīng)來取暖和獲得熟食，是人類文明的開始，燃燒與我

們的生活及社會發(fā)展密切相關(guān)。大家在3.3中已經(jīng)學(xué)習(xí)燃燒與滅火的知識，今

天我們來學(xué)習(xí)第五章潔凈的燃料一一氫氣，首先學(xué)習(xí)一種潔凈又高能的燃料一

一氫氣。

出學(xué)電陶

開業(yè)慶典放飛氣球國慶佳節(jié)放飛氣球

氣球?yàn)槭裁磿杆偕仙?？氣球里面填充的氣體是什么？具有什么樣的性

質(zhì)？

【活動探究】氫氣有什么特性?

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目觀察現(xiàn)象性質(zhì)推斷

O

%用氫氣流蘸肥

氣泡迅速上升密度比空氣小

皂液吹氣泡

用燃著的木條

燃燒具有可燃性

點(diǎn)燃?xì)馀?/p>

TT曾

干燥劑

1.最輕的氣體

氫氣是無色、無味的氣體，極難溶于水，常溫下密度最小，能發(fā)生三態(tài)變化

(101.3kPa時，熔點(diǎn)為一259℃,沸點(diǎn)為一252℃)。

氫氣是物質(zhì)世界里密度最小的氣體。在0℃、101.3kPa時，氫氣的密度為

0.090g-是同條件下空氣密度的2/29,氧氣的1/16。因此，人們在發(fā)現(xiàn)

氫氣后相當(dāng)長的時間內(nèi)，常用氫氣填充氣球來烘托節(jié)日的歡樂氣氛。

2.氫氣的燃燒

氫氣具有可燃性：24+。2電蟋2H2。；

點(diǎn)燃?xì)錃馇?，一定要檢驗(yàn)氫氣的純度。

(1)活動探究：氫氣燃燒的產(chǎn)物是什么？

用燃著的木條點(diǎn)燃?xì)錃夥试砼輹r，發(fā)現(xiàn)氫氣能燃燒。那么，它燃燒時會產(chǎn)生

哪些現(xiàn)象？產(chǎn)物是什么？

【實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

在帶尖嘴的金屬導(dǎo)管口點(diǎn)燃純

淡藍(lán)色火焰

J凈的氫氣，觀察現(xiàn)象

手拿一個冷而干燥的燒杯罩在燒杯壁上有水珠生成；拿燒杯的

火焰上方，觀察現(xiàn)象手感到熱

H

2J

氫氣在空氣里燃燒，實(shí)際上是與空氣里的氧氣發(fā)生了化合反應(yīng)，生

結(jié)論

成物是水：2H2+024暨2H2。，同時放出熱量

【聯(lián)想】通過這個實(shí)驗(yàn)，我們可以進(jìn)一步確認(rèn)水是由氫元素和氧元素組成的o

氫氣具有可燃性，2乩+。2堡2HQ燃燒生成物是水，因此，氫燃料是不產(chǎn)

生污染物的潔凈燃料。

(2)氫氣的爆炸

①活動探究：氫氣的爆炸

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

取一個無蓋、底部鉆一個小孔的塑料筒，

用紙團(tuán)堵住小孔，開口端向下，通一會

兒氫氣，使塑料筒的氣體變?yōu)闅錃夂涂?

氣的混合氣體

燃燒，隨后發(fā)生爆炸，塑料筒被氣浪高

把這個筒拿到安全的地方，拿掉堵住小高掀起

孔的紙團(tuán)，用燃著的木條在小孔處點(diǎn)火

【解釋】

氫氧混合氣燃燒發(fā)生爆炸的微觀過程

當(dāng)氫氣和氧氣混合后，氫分子與氧分子充分接觸，點(diǎn)燃時，反應(yīng)迅速，短時

產(chǎn)生大量的熱和氣體，在一個受限制的空間內(nèi)急劇膨脹而發(fā)生爆炸(微觀過程如

上圖所示)。

【結(jié)論】氫氣中混有空氣或氧氣時，點(diǎn)燃會發(fā)生爆炸。

②氫氣的爆炸極限

氫氣在氧氣里反應(yīng)的現(xiàn)象視氫氣、氧氣混合的情況而有所不同。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定:

空氣里如果混入氫氣的體積達(dá)到總體積的4.0%?74.2%時，點(diǎn)燃就會發(fā)生爆炸,

這個體積分?jǐn)?shù)叫做氫氣的爆炸極限。否則，氫氣就能安靜燃燒。

常見可燃性氣體的爆炸極限：

一氧化碳的爆炸極限：12.50%?74.0%；

液化石油氣的爆炸極限：1.7%?9.7%；

天然氣的爆炸極限：5.0%?15.0%；

電石氣(乙煥)的爆炸極限：2.3%~72.3%；

酒精蒸氣的爆炸極限：3.5%~18.0%o

③檢驗(yàn)氫氣的純度

操作要領(lǐng)現(xiàn)象結(jié)論

用排水法或向下排空氣法收集一試聽到尖銳的爆鳴聲不純

管氫氣，用拇指堵住試管口，移近

聽到輕微的“噗”

火焰，松開拇指點(diǎn)火(如下圖a、b純凈

聲

所示)

ab

3.理想的高能燃料

氫氣作為新能源普遍被人們重視并加以研究。氫能源有許多其他燃料所不及

的優(yōu)點(diǎn)：

(1)資源豐富。占地球表面71%的水中都含有大量的氫元素，水分解可制得

氫氣，氫燃料燃燒后又生成水。

(2)氫氣燃燒的產(chǎn)物只有水，清潔無污染。

(3)氫的放熱效率高。據(jù)測定，氫氣完全燃燒的熱值為1.43X101J/kg,而

汽油完全燃燒的熱值為4.6X107kJ/kg,燃燒相同質(zhì)量的氫氣和汽油，氫放出的

熱量為汽油的3?4倍。

可見氫氣真是既可再生、清潔，又高能的理想燃料。

由于氫氣在制造、貯存、運(yùn)輸?shù)确矫孢€有許多技術(shù)問題沒有真正解決，所以

氫能源尚未得到廣泛應(yīng)用。目前，液氫只能在宇宙火箭、航天飛機(jī)、導(dǎo)彈等方面

應(yīng)用。

4.氫氣的燃燒與爆炸

(1)燃燒與爆炸對比

純凈氫氣不純氫氣

現(xiàn)象淡藍(lán)色火焰，杯內(nèi)壁有水珠，放熱發(fā)生爆炸

方程式,占燃

2H,+02^^2H20

注用途：清潔燃料使用前必須驗(yàn)純

(2)氣體的爆炸

混合氣體發(fā)生爆炸必須符合：

①可燃性氣體必須在爆炸極限內(nèi)；

②必須在有限空間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)；

③急速燃燒產(chǎn)生大量熱和氣體。

氫氣在爆炸極限內(nèi)，還必須在有限的空間里急速燃燒時，且產(chǎn)生的大量熱量

和氣體不能及時地散失；若在敞開體系中，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量和氣體能及時地

散失掉，則不會發(fā)生爆炸。

5.檢驗(yàn)氫氣純度注意的問題

(1)驗(yàn)純時，必須聽到輕微的“噗”聲；沒有聽到聲音，說明氫氣體積分?jǐn)?shù)

小于4.0%o

(2)若用向下排空氣法收集氫氣，經(jīng)檢驗(yàn)不純而需要再檢驗(yàn)時，要用拇指堵

住試管口一會兒(或換一支試管)，然后才能再收集檢驗(yàn)；因?yàn)榇藭r試管內(nèi)驗(yàn)純點(diǎn)

燃的氫氣可能還沒有熄滅，立即收集易引起發(fā)生裝置內(nèi)混合氣發(fā)生爆炸。

檢驗(yàn)氫氣純度時，①操作方法必須正確；②判斷氫氣純凈的標(biāo)準(zhǔn)不是聽不到

聲音，而是必須聽到輕微的“噗”聲。

6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理歸納氫氣的爆炸極限

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理是指從實(shí)驗(yàn)中獲得數(shù)據(jù)開始到得出最后結(jié)論的整個加工過程,

包括數(shù)據(jù)記錄、整理、計(jì)算、分析和繪制圖表等。從獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中尋找化學(xué)

量變化規(guī)律是實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)處理的重要內(nèi)容。

通堂睡

一、氫氣的性質(zhì)

1.氫氣的物理性質(zhì)：無色無味最輕的氣體，極難溶于水。

2.常溫下氫氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。

3.氫氣的可燃性

(1)純凈的氫氣在空氣中經(jīng)點(diǎn)燃可安靜燃燒形成淺藍(lán)色火焰，生成水并放

出熱量。

,點(diǎn)燃

2H2十210

(2)點(diǎn)燃不純的氫氣(與空氣混合)會發(fā)生爆炸，點(diǎn)燃?xì)錃庵氨仨殭z

驗(yàn)氫氣的純度。學(xué)會氫氣的檢純方法。

4.一切可燃?xì)怏w混有一定比例的空氣時，點(diǎn)燃都會發(fā)生爆炸,這種體積比范

圍稱為爆炸極限。

二、氫氣的用途

氫氣燃燒的熱值很高，產(chǎn)物是水，所以氫氣是理想的高能潔凈燃料。

中學(xué)向麴

數(shù)據(jù)以表格的形式呈現(xiàn)是比較常見的：以表格的形式給出有關(guān)化學(xué)量之間的

關(guān)系，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)提供的信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，按其內(nèi)在聯(lián)系抽象成知

識與規(guī)律，達(dá)到解決問題的目的。因此，通過對數(shù)據(jù)的運(yùn)用和分析處理的練習(xí)，

有利于培養(yǎng)信息收集和數(shù)據(jù)處理能力。解答這類題的共同點(diǎn)是:首先要讀懂題意，

然后對表格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選有價值的信息，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)、性質(zhì)、規(guī)律，形

成解題思路。

例1下列關(guān)于氫氣的物理性質(zhì)的描述，不正確的是(A)

A.氫氣具有刺激性氣味

B.氫氣難溶于水

C.氫氣是最輕的氣體

D.在一259℃時氫氣能變成雪花狀的固體

例2實(shí)驗(yàn)室要收集一瓶氫氣，可以用什么方法收集？收集了氫氣的集氣瓶,

應(yīng)如何放置？

答案：用向下排空氣法收集，也可以用排水法收集。集滿了氫氣的集氣瓶口

向下放置。

例3國慶時，天安門廣場群眾游行時數(shù)千名少先隊(duì)員手持幾萬個彩色氣球,

走向主席臺前接受檢閱，使慶祝活動達(dá)到了高潮。根據(jù)你所學(xué)下列氣體的化學(xué)性

質(zhì)及下表中提供的數(shù)據(jù)分析，充灌氣球最好選用的氣體是(B)

氣體名稱氫氣氨氣氧氣氮?dú)?/p>

密度/g?0.0890.1791.4291.250

A.氫氣B.氫氣

C.氮?dú)釪.氧氣

例4兩位同學(xué)做氫氣驗(yàn)純實(shí)驗(yàn)。甲同學(xué)用小試管收集氫氣并管口向下移近酒

精燈火焰，結(jié)果聽到尖銳的爆鳴聲，他未經(jīng)任何操作便馬上用同一支試管去收集

氫氣，準(zhǔn)備再一次驗(yàn)純；乙同學(xué)將收集了氫氣的試管管口向上移近酒精燈火焰,

沒有聽到爆鳴聲，他判斷氫氣已純。兩位同學(xué)的操作是否正確？為什么？

答案：甲、乙兩位同學(xué)的操作都不正確。甲同學(xué)應(yīng)用拇指堵住試管口一會兒，

使管內(nèi)氫氣的火焰熄滅后，再收集，否則易引起爆炸；乙同學(xué)沒有聽到爆鳴聲，

說明試管內(nèi)部氫氣的體積分?jǐn)?shù)小于4.0%,不能說明氫氣已純。

通后曲須

1.能證明氫氣在空氣中燃燒生成水的依據(jù)是①)

A.氫氣燃燒時會放出熱量

B.氫氣燃燒時會發(fā)出淡藍(lán)色火焰

C.罩在火焰上的燒杯壁發(fā)燙

D.罩在氫氣火焰上的燒杯壁上有小水珠產(chǎn)生

2.下列各組氣體混合后，點(diǎn)燃可能發(fā)生爆炸的是(AB)

A.氫氣、氧氣B.煤氣、空氣

C.氧氣、氮?dú)釪.氫氣、水煤氣

3.能源短缺和溫室效應(yīng)是當(dāng)今人類面臨的難題，新能源的開發(fā)和地球環(huán)境的

保護(hù)是人類共同的目標(biāo)。由此可見，最理想的能源是(B)

A.天然氣B.氫氣

C.無煙煤D.汽油

4.在桌上放一個頂部扎有小孔的紙筒，用紙團(tuán)堵住小孔，用向下排空氣法在

紙筒內(nèi)充滿氫氣(如下圖所示)。把氫氣發(fā)生裝置移開，拿掉紙團(tuán)，立即用燃著的

木條在小孔處點(diǎn)火，下列有關(guān)現(xiàn)象描述正確的是(C)

A.氫氣立即爆炸將紙筒