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(共48张PPT)
第五单元 燃料与二氧化碳
课题1 氢气
（科粤版）九年级
上
01
教学目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
06
板书设计
教学目标
掌握氢气密度小、无色无味等物理性质，通过燃烧实验理解其可燃性并能写反应方程式。
01
02
通过对比实验掌握氢气验纯方法，认识其作为高能洁净燃料的优势。
03
结合航天实例了解氢气应用，分析其未普及的成本与储存问题。
新知导入
本节聚焦
氢气的性质；氢气的燃烧；绿色环保理念。
问题探讨
新知导入
你知道吗？氢气在我们的日常生活中很少用作燃料，2022 年北京冬奥会主火炬使用氢气作燃料是因为它有什么独特的优点呢？
北京冬奥会主火炬
新知导入
观察活动
目的 知道氢气的性质。
【实验1】
操作 现象 性质推断
用氢气流吹肥皂泡 肥皂泡上升 氢气的密度比空气小
用燃着的木条点燃肥皂泡 肥皂泡燃烧，发出淡蓝色火焰 氢气具有可燃性
氢气肥皂泡
新知导入
模块一 最轻的气体
任务二
最轻的气体
探究新知
干燥剂
氢气肥皂泡迅速上升
氢气密度比空气小的气体
任务二
最轻的气体
探究新知
经过科学实验的测定，已知在 25 ℃、101.3 kPa（常温常压）下，氢气的密度只有 0.090 g ，是同条件下空气密度的 ，氧气密度的 ，是物质世界里最轻的气体。氢气无色、无气味、难溶于水，常压下，温度降至－253 ℃ 时，变成无色液体，进一步降至－259 ℃ 时，变成雪花状的白色固体。
颜色 气味 状态 密度 溶解性 熔点 沸点
（101.3kPa时） 无色 无味 气体 比空气小 难溶于水 -259℃ -252℃
知识点：氢气的物理性质
任务二
最轻的气体
探究新知
向上排空气法
排水法
向下排空气法
√
难溶于水
密度比空气小
√
√
例1、下列事实中，与氢气密度比空气小的性质无关的是（ ）
A．用氢气吹肥皂泡时，肥皂泡迅速上升
B．充满氢气的集气瓶应将瓶口朝下放在桌面上
C．可用排水法收集氢气
D．可用向下排空气法收集氢气
课堂典例
【答案】C
【解析】用氢气吹肥皂泡时，肥皂泡迅速上升，是由于氢气密度比空气小，A不符合题意；充满氢气的集气瓶应将瓶口朝下放在桌面上，是由于氢气密度比空气小，B不符合题意；可用排水法收集氢气，是由于氢气难溶于水，C符合题意；可用向下排空气法收集氢气，是由于氢气密度比空气小，D不符合题意。故选C。
例2、下列关于氢气物理性质的描述正确的是（ ）
A. 密度比空气大
B. 无色无味，难溶于水
C. 液态氢呈淡蓝色
D. 标准状况下密度为1.293 g/L
课堂典例
【答案】B
【解析】 氢气是密度最小的气体，标准状况下密度约为0.0899 g/L，远小于空气（1.293 g/L），液态氢为无色，故A、C、D错误；B符合氢气无色无味、难溶于水的物理性质。本题答案为：B。
模块二 最洁净的燃料
任务三
最洁净的燃料
探究新知
用燃着的木条接触氢气肥皂泡时，会发现它可以着火燃烧，这说明氢气是一种可燃气体。那么，氢气的燃烧产物是什么呢？
任务三
最洁净的燃料
探究新知
观察活动
目的 观察氢气的燃烧现象。
【实验2】在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。把一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，观察现象。
氢气燃烧
任务三
最洁净的燃料
探究新知
实验现象
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 ；手触烧杯，感觉烧杯外壁发烫。
任务三
最洁净的燃料
探究新知
任务三
最洁净的燃料
探究新知
氢气在空气中燃烧，实际上是与空气中的氧气发生反应，生成水并放出热量。因此，氢气是不产生污染物的洁净燃料。
2+
点燃
《化学》第二单元 2.4 [ 实验 2-5 ] 水的组成及变化的探究
链接
任务三
最洁净的燃料
探究新知
通过这个实验，你对水的元素组成有哪些再认识？
氢分子
氧分子
水分子
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。
根据质量守恒定律，元素的种类在化学反应前后不变
依据：
任务三
最洁净的燃料
探究新知
为什么在进行点燃氢气的实验时，要强调氢气必须纯净呢？这样做的目的是什么？请再观察一个有趣的爆鸣实验。
任务三
最洁净的燃料
探究新知
观察活动
目的 知道氢气与空气混合后遇明火易发生爆炸，从而明确可燃性气体的安全使用方法。
【实验3】如图，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（为安全起见，点火时人要离远一些）。
任务三
最洁净的燃料
探究新知
点燃氢气和空气的混合物
《化学》第二单元 2.4 [ 实验 2-5 ] 水的组成及变化的探究。
链接
任务三
最洁净的燃料
探究新知
实验现象：会听到尖锐的爆鸣声 。
解析：原来，氢气是易爆气体，具有相当宽的爆炸极限（体积分数：4%~74%）。因此，在使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气前，一定要验纯。
任务三
最洁净的燃料
探究新知
观察活动
目的 学习氢气验纯的方法。
【实验4】如图，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。若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，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。若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯净。
任务三
最洁净的燃料
探究新知
氢气验纯
尖锐爆鸣声
轻微的“噗”声
不 纯
较 纯
任务三
最洁净的燃料
探究新知
任务三
最洁净的燃料
探究新知
横放形如工; 元素符号:H
气体它最轻; 是密度最小的气体
点燃既来水， 燃烧后的产物是水
不纯会爆鸣。 点燃不纯的氢气发生爆炸
(检验纯度)
趣味记忆
例3、下列关于氢气的说法中，正确的是（ ）
A．与空气混合点燃有爆鸣声的气体一定是氢气
B．混有氧气的氢气点燃时，一定发生爆炸
C．点燃氢气前，一定要检验其纯度
D．由于氢气的密度比空气小，所以可用向上排空气法收集氢气
课堂典例
【答案】C
【解析】可燃性气体与空气混合点燃，都可能产生爆鸣声，不一定只有氢气，如煤气、液化石油气等，A错误；混有氧气的氢气不一定处于爆炸极限范围内，所以点燃不一定发生爆炸，B错误；氢气是一种可燃性气体，与空气混合点燃可能发生爆炸，所以点燃前一定要检验其纯度，C正确；氢气的密度比空气小，应利用向下排空气法收集，D错误。故选C。
例4、发射火箭常使用的燃料和助燃剂有液氢和液氧。下列与此相关的说法中不正确的是（ ）
A．液氢作燃料能减轻发射质量
B．液氢和液氧都是化合物
C．液氧的作用是支持液氢燃烧
D．液氢燃烧的产物为水
课堂典例
【答案】B
【解析】氢气是所有气体中密度最小的，液氢的密度也小，且能够燃烧放出大量的热，产物是水。液氢和液氧都是由同种元素组成的纯净物，是单质而不是化合物。液态氢作燃料具有热值高，污染少等优点；液氧支持燃烧，本身不能燃烧。故选B。
模块三 理想的燃料
任务四
理想的燃料
探究新知
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。这热量有多大呢？据测定，氢气的热值为 1.4× kJ ，而汽油的热值为 4.6×kJ （请计算：氢气的热值为汽油的多少倍）。此外，氢气可以通过水分解得到，原料易得。由此可见，氢气的确是难能可贵的既洁净又高能的理想燃料。
任务四
理想的燃料
探究新知
氢气是一种可燃性气体,它在氧气中完全燃烧放出的热量多(是等质量甲烷完全燃烧放出热量的2倍多);
水可以作为制取氢气的原料(可分解水制取氢气),资源不受限制;(原料易得）
氢气的燃烧产物是水,不会污染环境。因而,氢能被人们看作是理想的“绿色能源”。（清洁无污染）
任务四
理想的燃料
探究新知
在国家加快绿色发展、大力支持新能源建设方针的推动下，我国在氢气制造、贮存、运输、应用等方面，已取得重大突破，氢能源在许多领域的应用正在迅速发展。液氢早已应用于火箭、导弹和航天飞机等领域，近年来氢燃料在汽车、奥运火炬等方面也得到了应用，充分体现了绿色环保理念。
任务四
理想的燃料
探究新知
2010年上海世博会就已使用氢燃料电池汽车作为观光车辆。
2016年,我国首条氢能源城市公交车示范线路在广东佛山开通。
2017年10月，世界首列使用氢燃料电池的有轨电车在河北唐山投人运营。2020年,我国的氢能无人机飞行续航时间刷新世界纪录。
使用氢燃料电池的有轨电车 氢能无人机
__________
任务四
理想的燃料
探究新知
氢气的用途
探究新知
1. 氢气有可燃性，点燃氢气前要验纯。
2.氢气燃烧的热值高，产物是水，因此氢气是高能和洁净的理想燃料。
长话短说
任务四
理想的燃料
例5、下列关于氢气的说法错误的是（ ）
A．氢气是未来最理想的燃料
B．氢气在常温下性质稳定
C．氢气具有可燃性
D．氢气中混有空气，点燃一定发生爆炸
课堂典例
【答案】D
【解析】氢气具有可燃性，燃烧的产物只有水，不会产生污染，所以是未来最理想的燃料，A、C正确；氢气在常温下，不与其他物质反应，性质稳定，B正确；空气中如果混入氢气的体积为总体积的4．0％～74．2％，点燃时就会发生爆炸，并不是氢气中混有空气，点燃一定发生爆炸，D错误。
课堂典例
例6、 从环境保护的角度考虑，下列燃料中最理想的是（ ）
A．煤
B．汽油
C．氢气
D．天然气
【答案】C
【解析】煤、汽油等燃料中，除了含有碳、氢元素外，还含有少量的硫、氮等元素，这些燃料在燃烧时会转化为二氧化硫和氮的氧化物，释放到大气中，造成环境污染；天然气中碳元素的含量较高，燃烧会产生大量的二氧化碳，二氧化碳是引起温室效应的主要气体；氢气作为燃料不但燃烧热值高、制取的原料丰富，而且燃烧产物无污染，是未来最理想的能源。故选C。
课堂总结
课堂总结
化学方程式
一、最轻的气体（物理性质）
1. 密度：比空气小，是物质世界中最轻的气体（密度约为空气的2/29）。
2. 状态与气味：常温常压下为无色、无味的气体。
3. 溶解性：难溶于水。
4. 三态变化：常压下，-253℃变为无色液体，-259℃变为雪花状白色固体。
二、最洁净的燃料（化学性质）
1. 可燃性
实验现象：在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，烧杯内壁出现水珠，手触烧杯感觉发热。
产物特点：生成水，不产生污染物，属于洁净燃料。
2. 爆炸极限：氢气与空气混合，含量在爆炸极限范围内时，点燃会发生爆炸，故点燃前必须验纯（验纯方法：收集氢气后靠近火源，听到尖锐爆鸣声表明不纯，声音轻微则较纯）。
课堂总结
化学方程式
三、理想的燃料（用途与发展）
1. 用途
高能燃料：液氢用于火箭、导弹和航天飞机等，燃烧热值高
绿色能源：氢燃料在汽车、奥运火炬等领域应用，体现绿色环保理念。
2. 优缺点
优点：热值高、产物无污染、原料（水）来源广泛。
缺点：制备耗能大、成本高，贮存和运输存在技术难题。
3. 发展现状：我国在氢气制造、贮存、运输等方面取得突破，推动新能源建设。
四、实验探究要点
1. 氢气燃烧实验：用带尖嘴的金属导管点燃纯净氢气，观察火焰颜色及烧杯内壁变化。
2. 爆鸣实验：证明氢气与空气混合的危险性，强调安全操作的重要性。
练习与实践
1．下列关于氢气的物理性质的描述，不正确的是(　　)
A.通常状况下，氢气是无色无味的气体
B.相同条件下，氢气是密度最小的气体
C.液态氢是淡蓝色液体
D.氢气极难溶于水
随堂检测
【答案】C
【解析】A、通常状况下，氢气呈现无色无味的气体状态，A 选项描述符合氢气的物理性质，A选项正确。B、相同条件下，氢气的密度在所有气体中是最小的，这是氢气的一个重要物理性质，B选项正确。C、液态氢实际上是无色的液体，并非淡蓝色，C 选项描述与氢气的真实物理性质不符，所以C选项错误。D、氢气极难溶于水，这是氢气在溶解性方面的物理性质，D 选项正确。故选C。
2．下列关于氢气的说法中，正确的是(　　)
A．与空气混合点燃有爆鸣声的气体一定是氢气
B．混有氧气的氢气点燃时，一定发生爆炸
C．点燃氢气前，一定要检验其纯度
D．由于氢气的密度比空气小，所以可用向上排空气法收集氢气
随堂检测
【答案】C
【解析】A、与空气混合点燃有爆鸣声的气体不一定是氢气，像一氧化碳等可燃性气体与空气混合点燃也可能有爆鸣声，A错误。B、混有氧气的氢气点燃时，只有在氢气与氧气的混合比例达到爆炸极限时才会发生爆炸，并不是一定发生爆炸，B错误。C、氢气是可燃性气体，如果氢气不纯，点燃时可能会发生爆炸，所以点燃氢气前，一定要检验其纯度，C正确。D、由于氢气的密度比空气小，应该用向下排空气法收集氢气，而不是向上排空气法，D错误。故本题答案为：C。
3．氢能源是一种极其理想的新能源，因为氢气燃烧放出的热量大，且生成物不污染环境。但氢气作为能源目前还不能广泛使用，分析其原因，下列说法错误的是(　　)
A．虽然制氢的资源很丰富，但制取成本高
B．高效、经济的制氢方法还在研究之中
C．高效、价廉的贮氢材料还在研究之中
D．氢气的化学性质很活泼，常温下就会爆炸
随堂检测
【答案】D【解析】A、地球上水资源丰富，水分解可以制取氢气，即制氢资源丰富，但制取氢气的过程需要消耗大量能量，导致制取成本高，这是氢气不能广泛使用的原因之一，A 正确。B、目前还没有找到高效、经济的制氢方法，这限制了氢气的大量生产和广泛使用，B正确。C、氢气是气体，储存和运输需要特殊的材料和技术，高效、价廉的贮氢材料还在研究之中，这也阻碍了氢气的广泛应用，C正确。D、氢气的化学性质比较活泼，但氢气在常温下不会爆炸，氢气与空气（或氧气）混合，达到爆炸极限，遇到明火才会发生爆炸，D 错误。故本题答案为：D。
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