《制氢技术》教案1绪论

一、教案头编号：1授课班级22氢能技术1班授课日期2024年4月1日本次课标题：绪论教学目标知识目标了解氢的原理结构；理解氢的物理性质；掌握氢的化学性质。能力目标能正确描述氢的化学性质。教学重点氢的化学性质教学难点氢的化学性质参考资料《氢能与制氢技术》第二版吴素芳浙江大学出版社2021-7

二、教学设计(第1次课)步骤教学内容教学方法教学手段时间分配告知(教学内容、目的）告知目标：了解氢的原理结构；理解氢的物理性质；掌握氢的化学性质。讲授课件、板书5分钟引入（任务项目）职业岗位：制氢装置操作工加氢脱硫、烃类水蒸气转化和氢气提纯等相关工艺原理、工艺操作、设备使用与维护、事故判断与处理等。职业技能等级证书：设问启发讨论课件10分钟操练（掌握初步或基本能力）氢气性质：氢的原子结构氢的电子组态为1s1，它可给出唯一的电子，而与负电性强的元素形成共价键；另一方面剩下一个很小的核，几乎没有电子云，所以它不受其他原子电子云的排斥，相反地会发生吸引作用，与其他原子的电子云互相作用，形成氢键。氢的分子结构两个氢原子组成一个氢分子。量子力学和经典力学对氢分子的处理是不同的。这里仅介绍公认的说法。电子配对法认为，每个氢原子各含有一个未成对电子，如果未成对电子自旋反平行，则可以构成一个共价键，就是H-H。氢的物理性质氢位于周期表中诸元素的第一位，原子序数为1，原子量为1.008，分子量为2.016。在通常情况下，氢气是无色无味的气体。氢极难溶于水，也很难液化。在1atm（1atm=101325Pa）下，氢气在-252.77℃时，变成无色的液体；在-259.2℃时，能变成雪花状的白色固体。在标准状况下，1L氢气的质量为0.0899g，氢气与同体积的空气相比，质量约是空气的1/14。自然界中氢主要以化合状态存在于水和碳氢（烃类）化合物中，氢在地壳中质量百分比为0.01。因氢是最轻的气体，可用向下排空气法收集氢气。讲授教师示范课件、板书、操作演示20分钟深化（加深对基本能力的体会）金属态氢金属氢，是液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体。导电性类似于金属，故称金属氢。金属氢是一种高密度、高储能材料。2017年1月26日,《科学》杂志报道哈佛大学实验室成功制造出金属氢。氢的一般安全特性1.泄漏与扩散特性氢的泄漏能力特别强，氢气的泄漏速度（体积流量）约是空气的两倍，而液氢的泄漏速度约为汽油的100倍。泄漏的液氢会迅速汽化向四周扩散，若升温至0℃，体积增大约800倍。重点讲解教师示范课件、板书20分钟训练巩固拓展检验氢气的化学性质：氢气在常温下性质稳定，在点燃或加热的条件下能跟许多物质发生化学反应。（1）可燃性氢气在氧气中燃烧发生化合反应，反应式如下∶氢气可以用电解水的方式制备。这个反应的化学方程式是：（2）还原性氢气使某些金属氧化物还原为单质，例如冶金和工业催化剂中氧化铁、氧化铜以及氧化镍的还原。还原反应一般是放热反应。氢的一般安全特性（燃烧特性）纯氢本身难于着火，但与空气混合后，着火性质发生显著变化。氢的点火能量很低，一般撞击、摩擦、不同电位之间的放电、各种起爆药物的引爆、明火、热电流、雷电感应、电磁辐射等都可点燃氢/空气混合物。在开放环境中，氢/空气混合物一般发生爆燃。爆燃产生的热气体迅速膨胀，形成一种压力波。而在封闭或半封闭环境中，当氢浓度在