氢气的制备和用途[1].doc

教案氢气的制取和性质教学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教师活动学生活动引入【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】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：储存氢气困难氢气的可燃性【回顾】实验室制备氢气的方式：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2【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）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。介绍启普发生器的工作原理【结合多媒体资料解说】（链接）播放介绍启普发生器工作过程的flash同时说明起其工作原理：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，对其有直观认识引导学生设计制备氢气的简易装置【指导学生】罗列介绍启普发生器的工作原理的重点：（1）即开即用，即关即停；即需要活塞（或弹簧夹）（2）液、固需能分能和罗列实验仪器，让学生完成装置【小组讨论】通过老师的指导，设计简易启普发生器用于氢气的制备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）开始试验【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）【参与实验】可以找男生上讲台点燃（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实验操作：用排水法或向下排气法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯。然后按上述方法再收集、再检验，至点燃时发出的响声很小时，表明氢气已经纯净。实验操作过程如下图：【回答问题】只需说明检验方法（如收集后点燃，如果爆炸就不纯），不用依据实验现象判断其纯净与否。（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】（8）H2还原CuO反应式：H2+CuO=（加热）Cu（亮红色）+H2O【提问】通过反应方程式和刚才的点燃实验，说说可以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