5.1 氢气（导学案）化学科粤版2024九年级上册

5.1 氢气 一、知识目标 1.认识氢气的物理性质，掌握氢气的燃烧过程与燃烧产物，能写出氢气燃烧的化学方程式 。 2.知道氢气是高能和洁净的理想燃料的原因，了解氢气验纯的必要性，掌握氢气验纯的方法。 3.了解氢能的优点、缺点及应用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过实验观察氢气的性质和燃烧现象等宏观表现，从微观角度理解氢气燃烧的反应实质，认识水的元素组成。 2.科学探究与创新意识：通过氢气性质、燃烧、爆鸣、验纯等实验探究，培养科学探究能力和创新思维，明确可燃性气体的安全使用方法。 3.科学态度与社会责任：结合氢能源在日常生活中的应用，体会绿色环保理念，增强对新能源开发和利用的责任感。 一、学习重点 氢气的燃烧过程和燃烧产物，验纯。 二、学习难点 绿色环保理念的体会与应用。 1、 氢气的物理性质 1、 无色无味气体 2、 难溶于水 —— 法收集气体 3、 ：最轻的气体 ——— 法收集气体 4、 常压下，-253°C时，变成无色液体，-259°C时，雪花状白色固体。 2、 氢气的化学性质 1、 ，并放出热量。 2、 氢气是易爆气体，具有相当宽的爆炸极限 (体积分数：4%~74%) 氢气点燃前，一定要验纯。 氢气的验纯：不纯： 声；较纯：轻微的噗声 3、 氢能的优点 1、 ：氢气约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，煤炭的4.5倍 2、 ：氢气可以通过水分解得到，水易得理想的燃料 3、 ：氢气的燃烧产物是水，对环境无污染 四、氢能的应用 液氢早已应用于 等领域。 氢燃料在 等方面也得到了应用。 1、 最轻的气体 问题探究：进行【实验5 - 1】，用氢气流吹肥皂泡，再用燃着的木条点燃肥皂泡，观察到什么现象，能推断出氢气的什么性质呢？ 归纳总结： 阅读教材相关内容，总结氢气的物理性质。 性质 详情 颜色 气味 状态 密度 溶解性 特殊状态 问题思考： 根据氢气的物理性质，思考氢气可以用什么方法收集，为什么？ 2、 最洁净的燃料 活动一 氢气的燃烧实验 问题探究：进行【实验5 - 2】，在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，把一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，观察到什么现象，能得出什么结论呢？ 结论：氢气在氧气中燃烧生成水，并放出热量，化学方程式为。 问题思考： 1.为什么说氢气是洁净燃料？ 2.通过这个实验，对水的元素组成有哪些再认识？ 活动二 氢气的爆鸣实验及爆炸极限 问题探究： 进行【实验5 - 3】，取一个无盖、底部钻一小孔的塑料（纸）杯，用纸团堵住小孔，杯口朝下，通入氢气，使杯中的气体为氢气和空气的混合气。在安全的地方，去掉堵孔纸团，用燃着的木条在小孔处点火，观察到什么现象，能得出什么结论呢？ 活动三 氢气的验纯方法 问题探究： 进行【实验5 - 4】，用拇指堵住收集了氢气的小试管的管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，再移开拇指点火。观察到不同的声音分别代表什么意思呢？如果听到尖锐的爆鸣声，应该怎么做？ 3、 理想的燃料 活动一 氢能的主要优点 问题探究：结合教材内容和生活实际，思考氢气作为理想燃料有哪些优点呢？计算氢气的热值是汽油的多少倍（已知氢气的热值约为汽油的3倍）。 活动二 氢能的缺点 问题探究：结合教材内容和生活实际，思考氢能目前存在哪些缺点呢？ 活动三 氢能的应用 问题探究：结合教材内容和生活实际，举例说明氢能在哪些领域有应用呢？氢能的应用体现了什么理念？ 一、最轻的气体（物理性质） 无色无味的气体、 、密度比空气小。 二、最洁净的燃料（化学性质） 能燃烧，具有可燃性。 燃烧的方程式： 。 可燃性气体点燃之前需要验纯。 三、理想的燃料（氢能） 优点： 1、 ：氢气约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，煤炭的4.5倍 2、 ：氢气可以通过水分解得到，水易得理想的燃料 3、 ：氢气的燃烧产物是水，对环境无污染 应用： 液氢早已应用于火箭、导弹和航天飞机等领域。 氢燃料在汽车、奥运火炬等方面也得到了应用。 【检测题1】氢气肥皂泡在空气中迅速上升，这一事实说明氢气（　　） A．无色 B．无气味 C．难溶于水 D．密度比空气小 【检测题2】氢气区别于其它气体的最显著特点是（　　） A．无色无味 B．可以燃烧 C．密度最小 D．难溶于水 【检测题3】2023年10月25日电，我国在酒泉卫星发射中心，成功发射神舟十七号载人飞船，本次飞行成组有航天员汤洪波、唐胜杰和江新林组成。航天所用的燃料之一为液氢，材料说明氢气具备的化学性质是（　　） A．利用了液氢可以做燃料 B．利用了氢气具有还原性 C．利用了氢气具有可燃性 D．燃烧产生淡蓝色火焰 【检测题4】在收集氢气、检验氢气纯度的实验操作中，不正确的是（　　） A．用排水法收集一试管气体 B．用拇指堵住试管口，管口向上，靠近火焰，移开拇指点火 C．如果听到的声音很小，表示气体较纯 D．如果听到尖锐的爆鸣声，可直接用排水法收集一试管氢气，再进行检验 【检测题5】氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有（　　） ①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论 ②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟 ③氢气储存、运输等安全问题尚未解决 ④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 考点1 氢气的性质 1．有关氢气的说法，错误的是 A．密度比空气小 B．点燃前需检验纯度 C．有毒 D．燃烧时产生淡蓝色火焰 2．氢气是一种具有广泛用途的物质，下列关于氢气的叙述不正确的是 A．用氢气充灌探空气球是因为相同条件下，氢气的密度最小 B．氢气是一种无色、无味，难溶于水的气体 C．点燃氢气与氧气的混合气体时，一定会发生爆炸 D．氢气在发生化学变化时的最小微观粒子是氢原子 3．如图所示为氢气燃烧的实验。下列说法不正确的是 A．点燃氢气前需要检验其纯度 B．氢气在空气中燃烧产生蓝紫色火焰 C．实验中烧杯内壁有无色液滴产生 D．实验中发生的变化属于化合反应 考点2 氢气的优点及用途 1．下列物质的用途中，主要利用其物理性质的是 A．液氮用作制冷剂 B．氧气用于抢救病人 C．氮气用来作保护气 D．氢气可作燃料 2．中国首座兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安投运，标志着中国首次实现兆瓦级制氢——储氢——氢能发电的全链条技术贯通，并能实现从绿电到绿氢再到绿电的低碳循环。下列有关说法错误的是 A．氢能源储存和运输方便 B．氢能源属于可再生能源 C．目前氢气制取成本高 D．氢能源是清洁的高能燃料 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1 氢气 一、知识目标 1.认识氢气的物理性质，掌握氢气的燃烧过程与燃烧产物，能写出氢气燃烧的化学方程式 。 2.知道氢气是高能和洁净的理想燃料的原因，了解氢气验纯的必要性，掌握氢气验纯的方法。 3.了解氢能的优点、缺点及应用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过实验观察氢气的性质和燃烧现象等宏观表现，从微观角度理解氢气燃烧的反应实质，认识水的元素组成。 2.科学探究与创新意识：通过氢气性质、燃烧、爆鸣、验纯等实验探究，培养科学探究能力和创新思维，明确可燃性气体的安全使用方法。 3.科学态度与社会责任：结合氢能源在日常生活中的应用，体会绿色环保理念，增强对新能源开发和利用的责任感。 一、学习重点 氢气的燃烧过程和燃烧产物，验纯。 二、学习难点 绿色环保理念的体会与应用。 1、 氢气的物理性质 1、 无色无味气体 2、 难溶于水 ——排水法收集气体 3、 密度比空气小：最轻的气体 ———向下排空气法收集气体 4、 常压下，-253°C时，变成无色液体，-259°C时，雪花状白色固体。 2、 氢气的化学性质 1、 氢气在氧气中燃烧生成水，并放出热量。 2、 氢气是易爆气体，具有相当宽的爆炸极限 (体积分数：4%~74%) 氢气点燃前，一定要验纯 氢气的验纯：不纯：尖锐爆鸣声；较纯：轻微的噗声 3、 氢能的优点 1、燃烧热值高：氢气约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，煤炭的4.5倍 2、原料来源广泛：氢气可以通过水分解得到，水易得理想的燃料 3、清洁无污染：氢气的燃烧产物是水，对环境无污染 四、氢能的应用 液氢早已应用于火箭、导弹和航天飞机等领域。 氢燃料在汽车、奥运火炬等方面也得到了应用。 1、 最轻的气体 问题探究：进行【实验5 - 1】，用氢气流吹肥皂泡，再用燃着的木条点燃肥皂泡，观察到什么现象，能推断出氢气的什么性质呢？ 答案：现象：肥皂泡迅速上升，肥皂泡被点燃，发出淡蓝色的火焰。 性质：肥皂泡迅速上升说明氢气的密度比空气小；肥皂泡被点燃，发出淡蓝色的火焰说明氢气具有可燃性。 归纳总结： 阅读教材相关内容，总结氢气的物理性质。 性质 详情 颜色 无色 气味 无臭 状态 气体 密度 （比空气小） 溶解性 难溶于水 特殊状态 （无色液体）、（雪花状白色固体） 问题思考： 根据氢气的物理性质，思考氢气可以用什么方法收集，为什么？ 答案：氢气可以用排水法和向下排空气法收集。因为氢气难溶于水，所以可以用排水法收集；又因为氢气的密度比空气小，所以可以用向下排空气法收集，而向上排空气法不适合收集氢气。 2、 最洁净的燃料 活动一 氢气的燃烧实验 问题探究：进行【实验5 - 2】，在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，把一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，观察到什么现象，能得出什么结论呢？ 答案：现象：氢气在空气中燃烧，火焰为淡蓝色；罩在火焰上方的烧杯内壁上有水珠生成；手触烧杯，感觉发烫。 结论：氢气在氧气中燃烧生成水，并放出热量，化学方程式为。 问题思考： 1.为什么说氢气是洁净燃料？ 2.通过这个实验，对水的元素组成有哪些再认识？ 答案： 1.结合化学方程式可知，氢气燃烧产物仅为水，不产生污染物，所以说氢气是洁净燃料。 2.依据质量守恒定律，元素的种类在化学反应前后不变，在该反应中，氢气与空气中的氧气反应只生成了水，说明水是由氢元素和氧元素组成。 活动二 氢气的爆鸣实验及爆炸极限 问题探究： 进行【实验5 - 3】，取一个无盖、底部钻一小孔的塑料（纸）杯，用纸团堵住小孔，杯口朝下，通入氢气，使杯中的气体为氢气和空气的混合气。在安全的地方，去掉堵孔纸团，用燃着的木条在小孔处点火，观察到什么现象，能得出什么结论呢？ 答案：现象：开始时安静燃烧，一段时间后，发出爆炸声，纸筒被高高掀起。 结论：氢气属于可燃性气体，当它与空气混合并在一定浓度范围内（爆炸极限为体积分数）时，一旦遇到明火或高温，就会发生爆炸。所以在使用氢气时，要特别注意安全，点燃氢气前，一定要验纯。 活动三 氢气的验纯方法 问题探究： 进行【实验5 - 4】，用拇指堵住收集了氢气的小试管的管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，再移开拇指点火。观察到不同的声音分别代表什么意思呢？如果听到尖锐的爆鸣声，应该怎么做？ 答案：若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯；若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净。如果听到尖锐的爆鸣声，应用拇指按住试管口一会儿，使氢气燃烧的火焰熄灭，再收集氢气，重复上述操作。 3、 理想的燃料 活动一 氢能的主要优点 问题探究：结合教材内容和生活实际，思考氢气作为理想燃料有哪些优点呢？计算氢气的热值是汽油的多少倍（已知氢气的热值约为汽油的3倍）。 答案：优点： 1.燃烧热值高：氢气燃烧时，能与空气中的氧气化合生成水，同时放出大量的热。据测定，氢气的热值约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，煤炭的4.5倍。 2.原料易得：氢气可以通过水分解得到，原料易得。 3.清洁无污染：燃烧产物是水，对环境无任何污染。 氢气的热值是汽油的3倍。 活动二 氢能的缺点 问题探究：结合教材内容和生活实际，思考氢能目前存在哪些缺点呢？ 答案： 1.制取成本高：还没制得廉价的光分解催化剂。 2.储存、运输中的安全问题未解决：在储存、运输中的安全问题未解决（难液化，易燃、易爆）。 活动三 氢能的应用 问题探究：结合教材内容和生活实际，举例说明氢能在哪些领域有应用呢？氢能的应用体现了什么理念？ 答案：应用： 1.液氢的应用：我国在氢气制造、贮存、运输、应用等方面，已取得重大突破，液氢早已应用于火箭、导弹和航天飞机等领域。 2.氢燃料的应用：近年来氢燃料在汽车、奥运火炬等方面也得到了应用。 理念：体现了绿色环保理念。 一、最轻的气体（物理性质） 无色无味的气体、难溶于水、密度比空气小。 二、最洁净的燃料（化学性质） 能燃烧，具有可燃性。 燃烧的方程式： 。 可燃性气体点燃之前需要验纯。 三、理想的燃料（氢能） 优点： 1、燃烧热值高：氢气约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，煤炭的4.5倍 2、原料来源广泛：氢气可以通过水分解得到，水易得理想的燃料 3、清洁无污染：氢气的燃烧产物是水，对环境无污染 应用： 液氢早已应用于火箭、导弹和航天飞机等领域。 氢燃料在汽车、奥运火炬等方面也得到了应用。 【检测题1】氢气肥皂泡在空气中迅速上升，这一事实说明氢气（　　） A．无色 B．无气味 C．难溶于水 D．密度比空气小 【答案】D 【详解】因为氢气的密度比空气小，所以充满氢气的肥皂泡受到的浮力大于其自身重力，从而能在空气中迅速上升，该选项D符合题意。 故选D。 【检测题2】氢气区别于其它气体的最显著特点是（　　） A．无色无味 B．可以燃烧 C．密度最小 D．难溶于水 【答案】C 【详解】A、氧气、氮气气体等也是无色无味的，所以无色无味不是氢气区别于其他气体的最显著特点，该选项错误。 B、有不少气体具有可燃性，如一氧化碳等，所以可以燃烧不是氢气独有的显著特点，该选项错误。 C、在常见气体中，氢气的密度是最小的，这是氢气区别于其他气体的非常显著的特点，该选项正确。 D、像一氧化碳等气体也难溶于水，所以难溶于水不是氢气区别于其他气体的最显著特点，该选项错误。 故选C。 【检测题3】2023年10月25日电，我国在酒泉卫星发射中心，成功发射神舟十七号载人飞船，本次飞行成组有航天员汤洪波、唐胜杰和江新林组成。航天所用的燃料之一为液氢，材料说明氢气具备的化学性质是（　　） A．利用了液氢可以做燃料 B．利用了氢气具有还原性 C．利用了氢气具有可燃性 D．燃烧产生淡蓝色火焰 【答案】C 【详解】A、“液氢可以做燃料”描述的是氢气的用途，而不是化学性质，所以该选项错误。 B、在航天发射中，主要是利用氢气燃烧释放能量，而不是利用其还原性，所以该选项错误。 C、航天所用燃料之一为液氢，是因为氢气具有可燃性，燃烧时能释放出大量的能量，为飞船发射提供动力，这体现了氢气的可燃性这一化学性质，选项C正确。 D、“燃烧产生淡蓝色火焰”是氢气燃烧的实验现象，不是氢气的化学性质，所以该选项错误。 故选C。 【检测题4】在收集氢气、检验氢气纯度的实验操作中，不正确的是（　　） A．用排水法收集一试管气体 B．用拇指堵住试管口，管口向上，靠近火焰，移开拇指点火 C．如果听到的声音很小，表示气体较纯 D．如果听到尖锐的爆鸣声，可直接用排水法收集一试管氢气，再进行检验 【答案】B 【详解】A、氢气难溶于水，所以可以用排水法收集氢气，该操作正确，所以该选项不符合题意。 B、氢气的密度比空气小，检验纯度时，用拇指堵住试管口，管口应向下，该选项符合题意。 C、在检验氢气纯度时，如果听到的声音很小，说明氢气中混入的空气较少，气体较纯，该说法正确，该选项不符合题意。 D、如果听到尖锐的爆鸣声，说明氢气不纯，再收集氢气进行检验，该操作正确，该选项不符合题意。 故选B。 【检测题5】氢能是一种应用前景非常诱人的新能源，但目前仍处在研究、实验阶段，还未广泛使用，其主要原因有（　　） ①氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论 ②氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟 ③氢气储存、运输等安全问题尚未解决 ④氢气燃烧产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】B 【详解】氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，这是氢气作为清洁能源的重要优点，所以①错误。 目前制取氢气主要通过水分解等方法，但这些方法需要消耗大量的能量，且还没制得廉价的光分解催化剂，导致氢气的制取成本高，这是氢能未广泛使用的主要原因之一，所以②正确。 氢气易燃、易爆，在储存和运输过程中存在较大的安全隐患，安全问题尚未得到很好的解决，这也限制了氢能的广泛应用，所以③正确。 实际上氢气的燃烧热值高，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，煤炭的4.5倍，所以④错误。 综上，②③正确。 故选B。 考点1 氢气的性质 1．有关氢气的说法，错误的是 A．密度比空气小 B．点燃前需检验纯度 C．有毒 D．燃烧时产生淡蓝色火焰 【答案】C 【详解】A、氢气是密度最小的气体，其密度比空气小，该说法正确，不符合题意； B、氢气具有可燃性，当氢气与空气（或氧气）混合达到一定比例时，遇明火可能会发生爆炸。所以点燃氢气前需检验纯度，该说法正确，不符合题意； C、氢气是一种无毒的气体，不会对人体造成毒害，该说法错误，符合题意； D、氢气在空气中燃烧时，产生淡蓝色火焰，该说法正确，不符合题意。 故选C。 2．氢气是一种具有广泛用途的物质，下列关于氢气的叙述不正确的是 A．用氢气充灌探空气球是因为相同条件下，氢气的密度最小 B．氢气是一种无色、无味，难溶于水的气体 C．点燃氢气与氧气的混合气体时，一定会发生爆炸 D．氢气在发生化学变化时的最小微观粒子是氢原子 【答案】C 【详解】A、用氢气充灌探空气球是因为相同条件下，氢气的密度最小，该选项叙述正确； B、氢气无色、无味，且难溶于水，该选项叙述正确； C、点燃氢气和氧气的混合气体时，若达到了氢气的爆炸极限，则会爆炸，如果不在爆炸极限，则不会爆炸，该选项叙述不正确； D、化学变化中，原子为最小的粒子，则氢气在发生化学变化时的最小微观粒子是氢原子，该选项叙述正确。 故选C。 3．如图所示为氢气燃烧的实验。下列说法不正确的是 A．点燃氢气前需要检验其纯度 B．氢气在空气中燃烧产生蓝紫色火焰 C．实验中烧杯内壁有无色液滴产生 D．实验中发生的变化属于化合反应 【答案】B 【详解】A、氢气是可燃性气体，混有一定量的空气或氧气时，遇明火可能会发生爆炸，所以点燃氢气前需要检验其纯度，故选项说法正确；   B、氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，而不是蓝紫色火焰，故选项说法错误； C、氢气燃烧生成水，所以实验中烧杯内壁有无色液滴产生，故选项说法正确；   D 、氢气和氧气在点燃的条件下生成水，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项说法正确； 故选：B。 考点2 氢气的优点及用途 1．下列物质的用途中，主要利用其物理性质的是 A．液氮用作制冷剂 B．氧气用于抢救病人 C．氮气用来作保护气 D．氢气可作燃料 【答案】A 【详解】A、液氮用作制冷剂，是利用液氮汽化时吸收大量的热，使周围温度降低，此过程没有新物质生成，利用的是液氮的物理性质，该选项正确； B、氧气用于抢救病人，是利用氧气能供给呼吸的化学性质，呼吸过程中发生了复杂的氧化反应，有新物质生成，该选项错误； C、氮气用来作保护气，是利用氮气化学性质不活泼，一般不易与其他物质发生化学反应，属于化学性质，该选项错误； D、氢气可作燃料，是利用氢气的可燃性，氢气燃烧生成水，有新物质生成，属于化学性质，该选项错误。 故选A。 2．中国首座兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安投运，标志着中国首次实现兆瓦级制氢——储氢——氢能发电的全链条技术贯通，并能实现从绿电到绿氢再到绿电的低碳循环。下列有关说法错误的是 A．氢能源储存和运输方便 B．氢能源属于可再生能源 C．目前氢气制取成本高 D．氢能源是清洁的高能燃料 【答案】A 【详解】A、氢气属于易燃、易爆的气体，故氢能源在储存和运输方面很不方便，选项错误，符合题意； B、氢能源可以在自然界中不断再生、永续利用，故属于可再生能源，选项正确，不符合题意； C、目前氢气制取对设备的要求较高，其制取成本高，选项正确，不符合题意； D、氢气燃烧后产物只有水对环境无污染，同时氢气的热值高，故氢能源是清洁的高能燃料，选项正确，不符合题意； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $