科粤版九年级化学上册教案：第5章 燃料1 洁净的燃料——氢气.doc

燃料

5.1洁净的燃料——氢气

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。

1.氢气的燃烧。

2.氢气的验纯。

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

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＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2H2O；

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＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2H2O。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＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2H2O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＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2H2O

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