资源简介

5.1　氢气
知识点一　氢气的物理性质
颜色 气味 密度(0.089 g/L) 溶解性
无色 无气味 比空气小 难溶于水
知识点二　氢气的化学性质
1．氢气的燃烧实验。
实验步骤 在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯(证明燃烧产物是水的方法)，观察现象
实验现象 氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰；用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫
化学方程式 2H2＋O22H2O
实验结论 纯净的氢气能在空气中燃烧，放出热量，生成水；因此，氢气是不产生污染物的洁净燃料
2.检验氢气纯度的方法。
①收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜；②接近酒精灯火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，表明氢气已纯净。若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，这时要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、验纯，直至听到轻微“噗”声，说明氢气已纯净。
知识点三　理想的燃料
1．氢气的用途：氢气燃烧放热，常用作高能燃料；在加热或高温时，氢气可与许多物质发生反应，是一种重要的化工原料。
2．氢能源的三大优点：燃烧产物是水，对环境无污染；热值高；可以以水为原料制取，原料来源广泛。
3．氢能源未得到广泛应用的原因：不能廉价制取，不易安全地贮存和运输。
重难点　氢气的性质
氢气是一种无色、无气味、难溶于水的气体，在氧气中燃烧能发出淡蓝色火焰。空气里如果混有氢气的体积达到总体积的4%～74%，点燃时就会发生爆炸。这个范围叫作氢气的爆炸极限。正是由于这个原因，我们在使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。
[跟踪训练]在相同的温度和压强下，相同体积的气体所含分子数相同。取同温同压(20 ℃、101 kPa)下体积均为2 L的氢气和氧气，用电火花点燃使其充分反应后，恢复到初始温度和压强。下列结论正确的是(　B　)
①反应后剩余气体的体积为1 L　②反应后剩余的气体为氢气　③反应前后各元素的化合价都发生改变
A．①②　　　　　 B．①③
C．②③ D．①②③
基础巩固
1．氢能源汽车在北京冬奥会华丽亮相，备受瞩目。下列关于氢气的说法不正确的是(　B　)
A．氢气属于单质
B．氢气是无色、有气味的气体
C．氢气是最轻的气体
D．降温可使氢气变为雪花状的固体
2．检验氢气的纯度时，听到尖锐的爆鸣声，不应该采取的措施是(　D　)
A．用拇指按住试管口一会儿，再收集
B．换用一支新试管再收集检验
C．换用排水法收集气体进行检验
D．直接用原试管再收集
3．氢气是一种应用前景非常好的新能源，但目前仍处在研究、试验阶段，还未广泛应用，其主要原因是(　B　)
a．氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
b．氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟
c．氢气贮存、运输等安全技术尚未解决
d．氢气燃烧时产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A．ab　 B．bc　　
C．cd　 D．ad
4．下列关于氢气的燃烧及验纯，说法不正确的是(　D　)
A．氢气燃烧的火焰呈淡蓝色，燃烧的产物是水
B．检验氢气纯度时，判断氢气较纯净的现象是听到轻微的“噗”声
C．点燃氢气前一定要检验氢气的纯度
D．只要氢气不纯，点燃后就一定会发生爆炸
5．氢气作为一种洁净、高能燃料，越来越受到人们关注。某小组同学设计下图所示装置制取氢气并验证氢气在空气中燃烧。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是________。
(2)图1中，锌粒与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式是____________________________________________________
_____________________________________________________________。
除采用图示方法外，还可以用____________________________________________________________
法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作：试管中的水排尽后，___________________________________________________________
_________________________________________________________；
若发出________________________________________________________，
表明气体不纯。
(4)如图2，在尖嘴管管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的烧杯。观察到的现象：纯净的氢气在空气中安静燃烧，______________________________________________________________
______________________________________________________________。
答案：(1)水槽
(2)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　向下排空气
(3)用拇指堵住集满氢气的试管口，移出水槽，接近酒精灯火焰，移开拇指　尖锐的爆鸣声
(4)发出淡蓝色火焰，放出热量，烧杯内壁上有小水珠出现
能力达标
6．新能源汽车是未来汽车发展的方向。以下对氢气作汽车燃料的描述错误的是(　B　)
A．原料来源可以是水
B．氢气转化为液态氢的过程中，微观粒子间间隔变大
C．燃烧产物无污染
D．燃烧时产生的热量高于同质量其他燃料
7．鉴别氢气、氧气、空气3瓶无色气体，最简便的方法是(　D　)
A．观察颜色、闻气味
B．将气体分别通入蒸馏水中
C．将气体分别通入澄清石灰水中
D．将燃着的木条分别伸入3个瓶中
8．氢能源是理想能源，其开发一直是前沿科学研究的课题之一。科学家研发出一种以铝镓合金(镓：Ga)和水为原料制取氢气的新工艺，流程如图所示：
(1)氢气是一种能源，它在空气中燃烧的化学方程式是_______________________________________________________________。
氢气被称为“绿色能源”的主要原因是_____________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)反应①中镓的作用可能是________，该反应的化学方程式是________________________________。与电解水制取氢气相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是________________________________________
_______________________________________________________________
(答出一点即可)。
解析：(2)铝镓合金中含有镓，反应后仍然有镓，推断镓可能是该反应的催化剂，起催化作用，即只有铝参与了反应，铝和水在催化剂的条件下反应生成了氧化铝和氢气。用催化剂制取氢气，反应在常温下即可进行，节约了能源。
答案：(1)2H2＋O22H2O　燃烧产物是水，不污染环境(或产物无污染)
(2)催化作用(或作催化剂)　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑　常温下就能发生反应，节约能源(答案合理即可)
素养提升
9．阅读短文，回答问题。
目前工业上制取氢气的方法主要是水煤气法(用碳和水蒸气高温生成一氧化碳和氢气)和电解水法。可这两种方法都要消耗大量能量，现在科学家已开始用太阳能和催化剂分解水来制取氢气。
氢气是非常危险的气体，动不动就爆炸。要是能把氢气变成类似金属的固体，使用起来就既方便又安全了。目前科学家已经在实验室中制得了金属氢。在低温高压下，每个氢原子非常紧密地挤在一起，得到金属氢。金属氢形成后，可保持稳定的状态。
(1)水煤气法制氢的化学方程式是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________；
用太阳能和催化剂分解水制氢的化学方程式是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)目前氢能的开发和利用面临着许多困难，对此，金属氢的使用主要解决的困难是________________。
(3)金属氢中氢元素的化合价为_________________________________。
从微观构成的角度来分析，氢气和金属氢的主要区别是_______________________________________________________________
____________________。
答案：(1)C＋H2OCO＋H2　2H2O2H2↑＋O2↑
(2)安全贮存和运输
(3)0　氢气由氢分子构成，金属氢由氢原子构成5.1　氢气
知识点一　氢气的物理性质
颜色 气味 密度(0.089 g/L) 溶解性
比空气 溶于水
知识点二　氢气的化学性质
1．氢气的燃烧实验。
实验步骤 在带尖嘴的金属导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯(证明燃烧产物是水的方法)，观察现象
实验现象 氢气在空气中燃烧，产生 火焰；用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有 生成，接触烧杯的手能感到发烫
化学方程式
实验结论 纯净的氢气能在空气中燃烧，放出热量，生成水；因此，氢气是不产生污染物的洁净燃料
2.检验氢气纯度的方法。
①收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜；②接近酒精灯火焰，移开拇指点火。若听到轻微的“噗”声，表明氢气已 。若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气 ，这时要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、验纯，直至听到轻微“噗”声，说明氢气已纯净。
知识点三　理想的燃料
1．氢气的用途：氢气燃烧放热，常用作高能燃料；在加热或高温时，氢气可与许多物质发生反应，是一种重要的化工原料。
2．氢能源的三大优点：燃烧产物是水，对环境无污染；热值高；可以以水为原料制取，原料来源广泛。
3．氢能源未得到广泛应用的原因：不能廉价制取，不易安全地贮存和运输。
重难点　氢气的性质
氢气是一种无色、无气味、难溶于水的气体，在氧气中燃烧能发出淡蓝色火焰。空气里如果混有氢气的体积达到总体积的4%～74%，点燃时就会发生爆炸。这个范围叫作氢气的爆炸极限。正是由于这个原因，我们在使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。
[跟踪训练]在相同的温度和压强下，相同体积的气体所含分子数相同。取同温同压(20 ℃、101 kPa)下体积均为2 L的氢气和氧气，用电火花点燃使其充分反应后，恢复到初始温度和压强。下列结论正确的是(　)
①反应后剩余气体的体积为1 L　②反应后剩余的气体为氢气　③反应前后各元素的化合价都发生改变
A．①②　　　　　 B．①③
C．②③ D．①②③
基础巩固
1．氢能源汽车在北京冬奥会华丽亮相，备受瞩目。下列关于氢气的说法不正确的是(　)
A．氢气属于单质
B．氢气是无色、有气味的气体
C．氢气是最轻的气体
D．降温可使氢气变为雪花状的固体
2．检验氢气的纯度时，听到尖锐的爆鸣声，不应该采取的措施是(　)
A．用拇指按住试管口一会儿，再收集
B．换用一支新试管再收集检验
C．换用排水法收集气体进行检验
D．直接用原试管再收集
3．氢气是一种应用前景非常好的新能源，但目前仍处在研究、试验阶段，还未广泛应用，其主要原因是(　)
a．氢气燃烧对环境影响的评价问题尚无定论
b．氢气的制备耗能巨大，廉价制氢的技术尚未成熟
c．氢气贮存、运输等安全技术尚未解决
d．氢气燃烧时产生的热量低于相同质量的矿物燃料，经济效益欠佳
A．ab　 B．bc　　
C．cd　 D．ad
4．下列关于氢气的燃烧及验纯，说法不正确的是(　)
A．氢气燃烧的火焰呈淡蓝色，燃烧的产物是水
B．检验氢气纯度时，判断氢气较纯净的现象是听到轻微的“噗”声
C．点燃氢气前一定要检验氢气的纯度
D．只要氢气不纯，点燃后就一定会发生爆炸
5．氢气作为一种洁净、高能燃料，越来越受到人们关注。某小组同学设计下图所示装置制取氢气并验证氢气在空气中燃烧。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是________。
(2)图1中，锌粒与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式是____________________________________________________
_____________________________________________________________。
除采用图示方法外，还可以用____________________________________________________________
法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作：试管中的水排尽后，___________________________________________________________
_________________________________________________________；
若发出________________________________________________________，
表明气体不纯。
(4)如图2，在尖嘴管管口点燃纯净的氢气，上方罩一个冷而干燥的烧杯。观察到的现象：纯净的氢气在空气中安静燃烧，______________________________________________________________
______________________________________________________________。
能力达标
6．新能源汽车是未来汽车发展的方向。以下对氢气作汽车燃料的描述错误的是(　)
A．原料来源可以是水
B．氢气转化为液态氢的过程中，微观粒子间间隔变大
C．燃烧产物无污染
D．燃烧时产生的热量高于同质量其他燃料
7．鉴别氢气、氧气、空气3瓶无色气体，最简便的方法是(　)
A．观察颜色、闻气味
B．将气体分别通入蒸馏水中
C．将气体分别通入澄清石灰水中
D．将燃着的木条分别伸入3个瓶中
8．氢能源是理想能源，其开发一直是前沿科学研究的课题之一。科学家研发出一种以铝镓合金(镓：Ga)和水为原料制取氢气的新工艺，流程如图所示：
(1)氢气是一种能源，它在空气中燃烧的化学方程式是_______________________________________________________________。
氢气被称为“绿色能源”的主要原因是_____________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)反应①中镓的作用可能是________，该反应的化学方程式是________________________________。与电解水制取氢气相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是________________________________________
_______________________________________________________________
(答出一点即可)。
素养提升
9．阅读短文，回答问题。
目前工业上制取氢气的方法主要是水煤气法(用碳和水蒸气高温生成一氧化碳和氢气)和电解水法。可这两种方法都要消耗大量能量，现在科学家已开始用太阳能和催化剂分解水来制取氢气。
氢气是非常危险的气体，动不动就爆炸。要是能把氢气变成类似金属的固体，使用起来就既方便又安全了。目前科学家已经在实验室中制得了金属氢。在低温高压下，每个氢原子非常紧密地挤在一起，得到金属氢。金属氢形成后，可保持稳定的状态。
(1)水煤气法制氢的化学方程式是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________；
用太阳能和催化剂分解水制氢的化学方程式是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)目前氢能的开发和利用面临着许多困难，对此，金属氢的使用主要解决的困难是________________。
(3)金属氢中氢元素的化合价为_________________________________。
从微观构成的角度来分析，氢气和金属氢的主要区别是_______________________________________________________________
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