资源简介

能源的开发和利用——氢气的实验室制法
教学目标
1、掌握氢气的实验室制法和检验氢气纯度的方法。
2、了解以氢气为能源要解决的两大问题。
3、了解太阳能是一种巨大的自然能源。
4、提高学生的动手操作能力。
教学重、难点
1、实验室制取氢气所用到的药品、仪器、收集方法以及反应原理。
2、提高学生的动手能力。
教学过程
1、 引入
[问] 上节课我们对一些能源作了充分的了解，常说的三大化石燃料是什么？
[答] 煤、石油、天然气。
[看课件图片] 大量燃烧化石燃料已经对我们的生活造成了很大的危害。
[问] 已经找到一种较理想的能源是什么？
[答] 氢能。
[问] 氢气用作新能源的三大优点是什么？
[答] 资源丰富、热值高、产物无污染
氢能源如此优良，人们将如何获取氢能源呢？我们这节课主要就是要来学习实验室是如
何制取氢气的。
2、 氢气的实验室制法
[问] 回想一下氧气的实验室制法是从哪些方面讨论的？
[答]五个方面，即实验药品，反应原理，实验装置，收集方法，验满
[板书]
实验药品
[演示实验] （要求观察药品的色态，是否能发生反应，如果能反应比较一下反应的
速率）
（请学生描述实验现象）
[讨论] 实验室选用哪种金属制取氢气更合适？
[小结] 根据实验现象可以看出镁反应速率太快，不便操作，铁虽能与酸反应产生氢气，但反应速率太慢，所以选用锌跟酸反应制取氢气比较合适。
[讲解] 实验室制取氢气，其中的酸除了可用稀硫酸外，还可用稀盐酸。
[板书] 锌 稀硫酸（稀盐酸）
[设问] 锌与稀硫酸反应除生成氢气外，还有什么物质生成？
将反应后的残液蒸发，冷却后得到一种白色固体——硫酸锌。
请同学们用化学方程式把反应表示出来
[板书]
反应原理 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2
[课件演示] 请你尝试
先请学生阅读实验步骤。
[问] 在这里收集氢气的方法是什么？
[答] 排水法 （板书）
[问] 说明氢气具有怎样的性质？
[答] 难溶于水
[问] 实验中能收集到氢气的关键是什么？
[答] 装置的气密性
[问] 所以一定要先检查装置的气密性，该如何检查？
[答] 把仪器固定好后，夹好止水夹，从长颈漏斗口加水至水浸没漏斗导管口末端，继续加水，如在漏斗导管内形成一段水柱，静置片刻，如水面不下降证明不漏气，可以使用。
[问] 以前我们还学过哪种方法检验气密性？这套装置适用吗？
[问] 证明气密性良好后，就可以加药品，先加什么，如何加？
[答] 先加锌粒，把试管平放，用镊子夹锌粒放在试管口，再把试管慢慢竖立起来，使锌粒缓缓滑入试管底部。
[请学生上台操作]
[讲] 塞好橡皮塞后，就可以从漏斗口加入稀硫酸反应制取氢气，在收集使用氢气前，必须先检验氢气的纯度，这是为什么呢？收集一小试管氢气，用拇指堵住管口，移近火焰，放开拇指，如听到轻微的“噗”声，表明氢气已纯净，如发出尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯，那么我们要继续收集进行验纯。
以上过程边讲边演示
[讨论] 1、收集到一集气瓶的氢气，该如何暂时存放。（盖好毛玻璃片后倒放）
由此引出氢气还可用向下排空气法收集
[板书] 向下排空气法
2、如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度，避免刚检验过纯度的试管内，有未熄灭的火焰，导致危险发生。
[讲] 由于时间的关系，老师已经预先检验了气密性，现在请同学们以4人为学习小组开始收集一小试管的氢气并检验纯度。
[强调] 验纯后马上熄灭酒精灯，不要点燃氢气。
学生操作完后进行交流，你在制取氢气和验纯的过程中遇到哪些困难？该如何解决？
3、 交流讨论[课件]
第一题 出示实物教具，指出装置中的错误。
第二题 氢气的收集方法（由学生举手回答）
第三题 探讨用电解水的方法获得氢气是否可行。（以4人为学习小组共同完成，由这道题引出下一内容。）
4、 目前推广氢能源所面临的问题
先看图片，再讲解，激励学生将来参与这方面的研究。
[讲解] 这是一辆造价近千万元的氢能汽车，这符合经济效益吗？
[讲解] 氢能是未来最理想的能源，氢燃烧后唯一的产物是水，无环境污染问题。氢作为能源放出的能量还远大于煤、石油、天然气等能源，1 g氢气燃烧能释放出142 kJ的热量，是汽油发热量的3倍。目前世界上氢气的年产量为3 600万吨，但绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取的，这是对化石燃料一种极大的浪费；电解水制氢气因消耗电能太多，经济上不合算。那么还有什么办法获得氢能源呢？
氢能源循环体系构想图
请看，上图是一种最理想的氢能源循环体系，它是利用什么来分解水呢？利用太阳能分解水，太阳能和水资源丰富，而且价格低廉。极需研究的是寻找合适的光分解催化剂，它能在光照下促使水的分解速率加快。这就是推广氢能源要解决的一大难题，如何经济地从水中获得氢气，而另一问题就是如何储运氢气。只要能解决这两大问题，不远的将来，氢能汽车将驰骋于高速公路上，氢能飞机将翱翔于蓝天穿梭于星际，人类一定会迎来一个洁净、高效的明天。
5、 拓宽视野
[讲解] 除了氢能外，太阳的能量也是大得惊人，太阳每秒钟辐射到地面的热量相当于全世界所有化石燃料蕴含的总能量的130倍。人类为了利用太阳能，发明了太阳能热水器、太阳能电池等等。
[讲解]还有这些新颖的太阳能汽车。
这幅图是纽约街头的一种高科技垃圾箱，利用太阳能压缩垃圾，其容量是一般垃圾箱的8倍。
6、 小结
你学到了什么？还想知道什么？
7、 课后思考
1、 课本P144实践应用
2、 氢气的实验室制法和工业制法考虑的角度有什么不同？
板书设计
能源的开发和利用——氢气的实验室制法
实验药品：锌 稀硫酸
反应原理：Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 (学生写)
实验装置：
收集方法：排水法、向下排空气法
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