5.1氢气同步讲义-2026-2027学年九年级化学科粤版上册
5.1 氢气
科粤版九年级化学上册（2024 秋）· 第五单元 燃料与二氧化碳
同步精讲精练 · 解析版
项目 | 内容 |
学习目标 | ① 记住氢气的色、味、密度、溶解性，能用“密度最小”解释其收集方法与用途；② 会做验纯操作，能说出“管口向下、声音判断”的道理，知道氢气的爆炸极限；③ 会写氢气燃烧、还原氧化铜（及还原氧化铁）的化学方程式，能准确描述现象并说清“先通氢、后加热、先撤灯、后停氢”的顺序理由；④ 掌握实验室制氢的药品、装置、收集与验纯，能说明为什么不用镁、铁、浓硫酸、硝酸；⑤ 能辩证评价氢能源（优点与三大瓶颈），会做氢气相关的简单计算。 |
重点难点 | 重点：氢气的可燃性与还原性、验纯操作、实验室制法。 难点：还原氧化铜的先后顺序及每一步的目的；“可燃性”与“还原性”在具体反应中的区分；氢能源“理想”与“已普及”的辨析。 |
课时建议 | 1 课时（40—45 分钟）。建议按“性质→操作→制法→能源”推进：先建立“密度最小＋难溶于水”这条主线，再用验纯与还原实验把“安全操作”讲透，最后落到氢能源的现实评价。 |
第一层 基础梳理 · 知识清单
知识点一 氢气的物理性质
教材要点 · 须记牢 氢气是无色、无味的气体，密度最小（约 0.0899 g/L，约为空气的 1/14），难溶于水，沸点很低（约 −252 ℃）。 |
把“密度最小”这一条用足，可以解释三件事：一是能用向下排空气法收集（氢气轻，会往上跑，把空气从下方压出去）；二是能用来充气球、探空气球；三是同温同压下，相同体积的气体中氢气最轻。
难溶于水这一条，决定了氢气还能用排水法收集，也决定了它可以用水封法临时存放。两条性质合起来看：氢气是初中少数“两种收集方法都能用”的气体之一（另一种是氧气）。
易错提醒 · 三个常见说法 ① “氢气密度比空气大”错——氢气的相对分子质量是 2，空气平均约 29，氢气比空气轻得多；② “氢气易溶于水”错——氢气难溶于水；③ “氢气有刺激性气味”错——氢气无色无味。 |
知识点二 氢气的验纯
氢气本身无毒，但与空气混合后遇火会爆炸。因此教材把“验纯”放在氢气所有性质的最前面：凡是要点燃氢气（无论是燃烧实验还是还原实验），第一步都是验纯。
验纯四步：用拇指堵住集满氢气的试管口 → 管口向下移近火焰 → 移开拇指点火 → 听声音。
怎么判断：声音尖锐（有爆鸣声）说明气体不纯，需要重新收集后再验；声音很小说明比较纯，可以点燃使用。
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为什么管口向下：氢气密度比空气小，管口向上时氢气会逸散、空气会进入，既验不准也不安全；管口向下时氢气“兜”在试管里，点着的是试管内的气体，判断才可靠。
易错提醒 · 三个细节 ① 必须用拇指堵住管口，若敞开管口去点，氢气和空气已经混合，本身就可能爆鸣；② 试管要“集满”，没集满的试管里混有较多空气，一定会尖锐爆鸣；③ 验纯时人是“听声音”，不是“看火焰”，更不能用燃着的木条伸进试管去试。 |
知识点三 氢气的可燃性
项目 |
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化学方程式 | 2H2+O2═══2H2O |
反应现象 | 产生淡蓝色火焰，放出大量热，罩在火焰上方的干冷烧杯内壁出现水雾 |
产物检验 | 水雾说明生成水；产物只有水，不产生 CO2、SO2 等，故不污染空气 |
安全要求 | 点燃前必须验纯；氢气在空气中的爆炸极限约为 4%—74.2%（体积分数） |
氢气燃烧的现象要写得“干净”：只说“淡蓝色火焰、放热、干冷烧杯内壁出现水雾”。“淡蓝色”不能写成“蓝紫色”（那是硫在氧气中燃烧），“水雾”不能写成“白烟”，“烧杯”必须强调“干冷”（湿烧杯本身就有水，现象就失去意义）。
为什么氢气会爆炸：氢气与空气混合后，遇火在极短时间内放出大量热，气体体积急剧膨胀，在有限空间里就形成爆炸。所以“爆炸”是化学变化（有新物质水生成），不是单纯的物理膨胀。
易错提醒 · 爆炸极限的读法 “4%—74.2%”指氢气在混合气体中的体积分数：低于 4% 点不着（氢气太少），高于 74.2% 也点不着（氧气太少）。这个范围很宽，所以氢气“很容易爆炸”，实验时必须验纯、必须远离火源。 |
知识点四 氢气的还原性
反应 |
| 现象与要点 |
氢气还原氧化铜 | H2+CuO═══Cu+H2O | 黑色粉末逐渐变红，试管口有水珠生成 |
氢气还原氧化铁 |
| 红棕色粉末逐渐变黑（炼铁原理之一，了解） |
三步顺序（背下来）：① 先通一段时间氢气，排尽装置内的空气——防止加热时氢气与空气混合爆炸；② 再点燃酒精灯加热；③ 实验结束先撤酒精灯，继续通氢气至试管冷却——防止灼热的铜被空气重新氧化。
把这条顺序压缩成六个字：“先氢后灯，先灯后氢”。前半句管开始（先通氢、后点灯），后半句管结束（先撤灯、后停氢），两半都指向同一个目的：让铜“见不到空气”。
装置要点：试管口略向下倾斜（防止生成的水倒流到试管底部使试管炸裂）；氢气导管伸到氧化铜上方（与固体接触）；用酒精灯加热。
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易错提醒 · 现象不能说错 ① “黑色粉末变红”是 CuO→Cu 的颜色变化，“试管口有水珠”是生成水的证据，两条都要写；② 不能说“红色粉末变黑”（这是 Fe2O3→Fe 的现象，方向相反）；③ 不能只写“有水生成”而不写“变红”，因为题目常考“两个现象共同说明什么”。 |
知识点五 氢气的实验室制法与用途
要素 | 内容 |
药品 | 锌粒＋稀硫酸（或稀盐酸） |
原理 | Zn+H2SO4═══ZnSO4+H2↑ 或 Zn+2HCl═══ZnCl2+H2↑ |
发生装置 | 固体＋液体、不加热型（试管＋长颈漏斗，或锥形瓶＋长颈漏斗） |
收集装置 | 向下排空气法（密度最小）；排水法（难溶于水） |
验纯 | 收集后必须验纯，声音很小才能点燃 |
用途 | 依据的性质 |
充气球、探空气球 | 密度最小（现行更安全的是充氦气） |
作燃料（火箭推进剂、氢氧焰） | 可燃性，热值高，产物只有水 |
冶炼金属、制备金属材料 | 还原性 |
化工原料（制盐酸、合成氨） | 能与其他物质反应 |
为什么选锌和稀硫酸：反应速率适中，便于控制，氢气容易收集。
为什么不用别的：① 不用镁、铝——反应太快，气流猛、来不及收集，也不安全；② 不用铁——反应太慢，收集时间长；③ 不用浓硫酸、硝酸——它们有强氧化性，与锌反应生成 SO2、氮的氧化物等，不产生氢气。
装置细节：长颈漏斗下端必须浸入液面以下（液封），否则生成的气体会从漏斗口逸出；用向下排空气法收集满后，集气瓶要倒放（瓶口向下），因为氢气轻，正放会跑掉。
知识点六 氢能源
优点：① 来源广——可用水为原料制取；② 热值高——约为同质量汽油的 3 倍；③ 产物洁净——燃烧只生成水，不产生 CO2、SO2 等，被称为“理想的能源”。
缺点（三个瓶颈）：① 制取耗能大——电解水制氢要消耗大量电能，目前氢气多来自化石燃料转化；② 贮存和运输困难——氢气密度小、易扩散，需要高压或低温液化，成本高；③ 成本高——目前价格远高于汽油、天然气。
易错提醒 · “理想”不等于“已普及” “氢气是理想的能源”说的是前景，“氢气已被广泛用作燃料”说的是现状，两者不能混为一谈。目前氢气主要用于化工（合成氨、制盐酸）和航天等特殊场合，民用燃料仍以化石燃料为主。 |
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