科粤版化学九年级上册教案5.1 洁净的燃料 氢气

第五章燃料5.1洁净的燃料——氢气【教学目标】1．认识氢气的物理性质。2．了解氢气的燃烧过程及产物。3．知道点燃氢气之前必须验纯，初步学习如何检验氢气的纯度。4．知道化学变化伴随有能量变化，认识氢气是理想的高能洁净燃料的原因。【教学重难点】1.氢气的燃烧。2.氢气的验纯。【教学过程】气球为什么会迅速上升呢？气球里面填充的气体是什么？具有什么样的性质？【活动探究】氢气有什么特性？实验项目观察现象性质推断用氢气流蘸肥皂液吹气泡]气泡迅速上升密度比空气小[来源:Z。xx。k.Com]用燃着的木条点燃气泡燃烧具有可燃性1．最轻的气体氢气是无色、无味的气体，极难溶于水，常温下密度最小，能发生三态变化(101.3kPa时，熔点为－259℃，沸点为－252℃)。氢气是物质世界里密度最小的气体。在0℃、101.3kPa时，氢气的密度为0.090g·L－1，是同条件下空气密度的2/29，氧气的1/16。因此，人们在发现氢气后相当长的时间内，常用氢气填充气球来烘托节日的欢乐气氛。2．氢气的燃烧氢气具有可燃性：2H2＋O22H2O；点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。(1)活动探究：氢气燃烧的产物是什么？用燃着的木条点燃氢气肥皂泡时，发现氢气能燃烧。那么，它燃烧时会产生哪些现象？产物是什么？【实验】实验现象在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，观察现象淡蓝色火焰 手拿一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，观察现象烧杯壁上有水珠生成；拿烧杯的手感到热结论氢气在空气里燃烧，实际上是与空气里的氧气发生了化合反应，生成物是水，2H2＋O22H2O。同时放出热量【联想】通过这个实验，我们可以进一步确认水是由氢元素和氧元素组成的。氢气具有可燃性，2H2＋O22H2O燃烧生成物是水，因此，氢燃料是不产生污染物的洁净燃料。(2)氢气的爆炸①活动探究：氢气的爆炸实验现象取一个无盖、底部钻一个小孔的塑料筒，用纸团堵住小孔，开口端向下，通一会儿氢气，使塑料筒的气体变为氢气和空气的混合气体把这个筒拿到安全的地方，拿掉堵住小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火燃烧，随后发生爆炸，塑料筒被气浪高高掀起【解释】氢氧混合气燃烧发生爆炸的微观过程当氢气和氧气混合后，氢分子与氧分子充分接触，点燃时，反应迅速，短时产生大量的热和气体，在一个受限制的空间内急剧膨胀而发生爆炸(微观过程如上图所示)。【结论】氢气中混有空气或氧气时，点燃会发生爆炸。②氢气的爆炸极限氢气在氧气里反应的现象视氢气、氧气混合的情况而有所不同。经实验测定：空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4.0%～74.2%时，点燃就会发生爆炸，这个体积分数叫做氢气的爆炸极限。否则，氢气就能安静燃烧。③检验氢气的纯度操作要领现象结论用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，移近火焰，松开拇指点火(如下图a、b所示)听到尖锐的爆鸣声不纯听到轻微的“噗”声纯净3．理想的高能燃料氢气作为新能源普遍被人们重视并加以研究。氢能源有许多其他燃料所不及的优点： (1)资源丰富。占地球表面71%的水中都含有大量的氢元素，水分解可制得氢气，氢燃料燃烧后又生成水。(2)氢气燃烧的产物只有水。清洁无污染。(3)氢的放热效率高。据测定，氢气完全燃烧的热值为1.43×108kJ/kg，而汽油完全燃烧的热值为4.6×107kJ/kg，燃烧相同质量的氢气和汽油，氢放出的热量为汽油的3～4倍。可见氢气真是既可再生、清洁，又高能的理想燃料。由于氢气在制造、贮存、运输等方面还有许多技术问题没有真正解决，所以氢能源尚未得到广泛应用。目前，液氢只能在宇宙火箭、航天飞机、导弹等方面应用。4．氢气的燃烧与爆炸(1)燃烧与爆炸对比纯净氢气不纯氢气现象淡蓝色火焰，杯内壁有水珠，放热发生爆炸方程式2H2＋O22H2O注用途：清洁燃料使用前必须验纯(2)气体的爆炸混合气体发生爆炸必须符合：①可燃性气体必须在爆炸极限内；②必须在有限空间内发生反应；③急速燃烧产生大量热和气体。氢气在爆炸极限内，还必须在有限的空间里急速燃烧时，且产生的大量热量和气体不能及时地散失；若在敞开体系中，反应产生的大量热量和气体能及时地散失掉，则不会发生爆炸。5．检验氢气纯度注意的问题(1)验纯时，必须听到轻微的“噗”声；没有听到声音，说明氢气体积分数小于4.0%。(2)若用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时，要用拇指堵住试管口一会儿(或换一支试管)，然后才能再收集检验；因为此时试管内验纯点燃的氢气可能还没有熄灭，立即收集易引起发生装置内混合气发生爆炸。检验氢气纯度时，①操作方法必须正确；②判断氢气纯净的标准不是听不到声音，而是必须听到轻微的“噗”声。