1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔第五章 燃料5.1潔凈的燃料氫氣 一、知識與技能認識氫氣的物理性質(zhì)。二、過程與方法1.了解氫氣的燃燒過程及產(chǎn)物。2.知道點燃氫氣之前必須驗純，初步學(xué)習(xí)如何檢驗氫氣的純度。3知道化學(xué)變化伴隨有能量變化，認識氫氣是理想的高能潔凈燃料的原因。氫氣的物理性質(zhì)及可燃性、氫氣的檢純。點燃氫氣之前必須檢純的原因和方法。利用燃料的燃燒反應(yīng)來取暖和獲得熟食 , 是人類文明的開始 , 燃燒與我們的生活及社會發(fā)展密切相關(guān)。大家在3.3 中已經(jīng)學(xué)習(xí)燃燒與滅火的知識 , 今天我們來學(xué)習(xí)第五章潔凈的燃料氫氣, 首先學(xué)習(xí)一種潔凈又高能的燃料一一氫氣 。氣球為什么會迅速上升呢？氣球

2、里面填充的氣體是什么？具有什么樣的性質(zhì)？【活動探究】氫氣有什么特性？實驗項目觀察現(xiàn)象性質(zhì)推斷用氫氣流蘸肥皂液吹氣泡氣泡迅速上升密度比空氣小用燃著的木條點燃氣泡燃燒具 有 可燃性1最輕的氣體氫氣是無色、無味的氣體，極難溶于水，常溫下密度最小，能發(fā)生三態(tài)變化(101.3 kPa時，熔點為259 ，沸點為252 )。氫氣是物質(zhì)世界里密度最小的氣體。在0 、101.3 kPa時，氫氣的密度為0.090 gL1，是同條件下空氣密度的2/29，氧氣的1/16。因此，人們在發(fā)現(xiàn)氫氣后相當長的時間內(nèi)，常用氫氣填充氣球來烘托節(jié)日的歡樂氣氛。2氫氣的燃燒氫氣具有可燃性：2H2O2eq o(=,sup7(點燃)2H

3、2O；點燃氫氣前，一定要檢驗氫氣的純度。(1)活動探究：氫氣燃燒的產(chǎn)物是什么？用燃著的木條點燃氫氣肥皂泡時，發(fā)現(xiàn)氫氣能燃燒。那么，它燃燒時會產(chǎn)生哪些現(xiàn)象？產(chǎn)物是什么？【實驗】實驗現(xiàn)象在帶尖嘴的金屬導(dǎo)管口點燃純凈的氫氣，觀察現(xiàn)象淡藍色火焰手拿一個冷而干燥的燒杯罩在火焰上方，觀察現(xiàn)象燒杯壁上有水珠生成；拿燒杯的手感到熱結(jié)論氫氣在空氣里燃燒，實際上是與空氣里的氧氣發(fā)生了化合反應(yīng)，生成物是水：2H2O2eq o(=,sup7(點燃)2H2O，同時放出熱量【聯(lián)想】通過這個實驗，我們可以進一步確認水是由氫元素和氧元素組成的。氫氣具有可燃性，2H2O2eq o(=,sup7(點燃)2H2O燃燒生成物是水，因

4、此，氫燃料是不產(chǎn)生污染物的潔凈燃料。(2)氫氣的爆炸活動探究：氫氣的爆炸實驗現(xiàn)象取一個無蓋、底部鉆一個小孔的塑料筒，用紙團堵住小孔，開口端向下，通一會兒氫氣，使塑料筒的氣體變?yōu)闅錃夂涂諝獾幕旌蠚怏w把這個筒拿到安全的地方，拿掉堵住小孔的紙團，用燃著的木條在小孔處點火燃燒，隨后發(fā)生爆炸，塑料筒被氣浪高高掀起【解釋】氫氧混合氣燃燒發(fā)生爆炸的微觀過程當氫氣和氧氣混合后，氫分子與氧分子充分接觸，點燃時，反應(yīng)迅速，短時產(chǎn)生大量的熱和氣體，在一個受限制的空間內(nèi)急劇膨脹而發(fā)生爆炸(微觀過程如上圖所示)。【結(jié)論】氫氣中混有空氣或氧氣時，點燃會發(fā)生爆炸。氫氣的爆炸極限氫氣在氧氣里反應(yīng)的現(xiàn)象視氫氣、氧氣混合的情況而

5、有所不同。經(jīng)實驗測定：空氣里如果混入氫氣的體積達到總體積的4.0%74.2%時，點燃就會發(fā)生爆炸，這個體積分數(shù)叫做氫氣的爆炸極限。否則，氫氣就能安靜燃燒。常見可燃性氣體的爆炸極限：一氧化碳的爆炸極限：12.50%74.0%；液化石油氣的爆炸極限：1.7%9.7%；天然氣的爆炸極限：5.0%15.0%；電石氣(乙炔)的爆炸極限：2.3%72.3%；酒精蒸氣的爆炸極限：3.5%18.0%。檢驗氫氣的純度操作要領(lǐng)現(xiàn)象結(jié)論用排水法或向下排空氣法收集一試管氫氣，用拇指堵住試管口，移近火焰，松開拇指點火(如下圖a、b所示)聽到尖銳的爆鳴聲不純聽到輕微的“噗”聲純凈3理想的高能燃料氫氣作為新能源普遍被人們重

6、視并加以研究。氫能源有許多其他燃料所不及的優(yōu)點：(1)資源豐富。占地球表面71%的水中都含有大量的氫元素，水分解可制得氫氣，氫燃料燃燒后又生成水。(2)氫氣燃燒的產(chǎn)物只有水，清潔無污染。(3)氫的放熱效率高。據(jù)測定，氫氣完全燃燒的熱值為1.43108kJ/kg，而汽油完全燃燒的熱值為4.6107kJ/kg，燃燒相同質(zhì)量的氫氣和汽油，氫放出的熱量為汽油的34倍。可見氫氣真是既可再生、清潔，又高能的理想燃料。由于氫氣在制造、貯存、運輸?shù)确矫孢€有許多技術(shù)問題沒有真正解決，所以氫能源尚未得到廣泛應(yīng)用。目前，液氫只能在宇宙火箭、航天飛機、導(dǎo)彈等方面應(yīng)用。4氫氣的燃燒與爆炸(1)燃燒與爆炸對比純凈氫氣不純

7、氫氣現(xiàn)象淡藍色火焰，杯內(nèi)壁有水珠，放熱發(fā)生爆炸方程式2H2O2eq o(=,sup7(點燃)2H2O注用途：清潔燃料使用前必須驗純(2)氣體的爆炸混合氣體發(fā)生爆炸必須符合：可燃性氣體必須在爆炸極限內(nèi)；必須在有限空間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)；急速燃燒產(chǎn)生大量熱和氣體。氫氣在爆炸極限內(nèi)，還必須在有限的空間里急速燃燒時，且產(chǎn)生的大量熱量和氣體不能及時地散失；若在敞開體系中，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量和氣體能及時地散失掉，則不會發(fā)生爆炸。5檢驗氫氣純度注意的問題(1)驗純時，必須聽到輕微的“噗”聲；沒有聽到聲音，說明氫氣體積分數(shù)小于4.0%。(2)若用向下排空氣法收集氫氣，經(jīng)檢驗不純而需要再檢驗時，要用拇指堵住試管口一會兒

8、(或換一支試管)，然后才能再收集檢驗；因為此時試管內(nèi)驗純點燃的氫氣可能還沒有熄滅，立即收集易引起發(fā)生裝置內(nèi)混合氣發(fā)生爆炸。檢驗氫氣純度時，操作方法必須正確；判斷氫氣純凈的標準不是聽不到聲音，而是必須聽到輕微的“噗”聲。6實驗數(shù)據(jù)處理歸納氫氣的爆炸極限實驗數(shù)據(jù)處理是指從實驗中獲得數(shù)據(jù)開始到得出最后結(jié)論的整個加工過程，包括數(shù)據(jù)記錄、整理、計算、分析和繪制圖表等。從獲得的實驗數(shù)據(jù)中尋找化學(xué)量變化規(guī)律是實驗過程數(shù)據(jù)處理的重要內(nèi)容。一、氫氣的性質(zhì)1.氫氣的物理性質(zhì) : 無色無味最輕的氣體, 極難溶于水。2.常溫下氫氣的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。3.氫氣的可燃性(1) 純凈的氫氣在空氣中經(jīng)點燃可安靜燃燒形成淺藍色火

9、焰 , 生成水并放出熱量。2H2十02 2H2O(2) 點燃不純的氫氣 ( 與空氣混合 ) 會發(fā)生爆炸, 點燃氫氣之前必須檢驗氫氣的純度。學(xué)會氫氣的檢純方法。4.一切可燃氣體混有一定比例的空氣時, 點燃都會發(fā)生爆炸,這種體積比范圍稱為爆炸極限。二、氫氣的用途氫氣燃燒的熱值很高 , 產(chǎn)物是水 , 所以氫氣是理想的高能潔凈燃料。數(shù)據(jù)以表格的形式呈現(xiàn)是比較常見的：以表格的形式給出有關(guān)化學(xué)量之間的關(guān)系，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)提供的信息對數(shù)據(jù)進行分析處理，按其內(nèi)在聯(lián)系抽象成知識與規(guī)律，達到解決問題的目的。因此，通過對數(shù)據(jù)的運用和分析處理的練習(xí)，有利于培養(yǎng)信息收集和數(shù)據(jù)處理能力。解答這類題的共同點是：首先要讀懂題

10、意，然后對表格數(shù)據(jù)進行分析，篩選有價值的信息，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)、性質(zhì)、規(guī)律，形成解題思路。例1下列關(guān)于氫氣的物理性質(zhì)的描述，不正確的是(A)A氫氣具有刺激性氣味B氫氣難溶于水C氫氣是最輕的氣體D在259 時氫氣能變成雪花狀的固體例2實驗室要收集一瓶氫氣，可以用什么方法收集？收集了氫氣的集氣瓶，應(yīng)如何放置？答案：用向下排空氣法收集，也可以用排水法收集。集滿了氫氣的集氣瓶口向下放置。例3國慶時，天安門廣場群眾游行時數(shù)千名少先隊員手持幾萬個彩色氣球，走向主席臺前接受檢閱，使慶?；顒舆_到了高潮。根據(jù)你所學(xué)下列氣體的化學(xué)性質(zhì)及下表中提供的數(shù)據(jù)分析，充灌氣球最好選用的氣體是(B)氣體名稱氫氣氦氣氧氣氮氣密度/

11、gL10.0890.1791.4291.250A氫氣 B氦氣C氮氣 D氧氣例4兩位同學(xué)做氫氣驗純實驗。甲同學(xué)用小試管收集氫氣并管口向下移近酒精燈火焰，結(jié)果聽到尖銳的爆鳴聲，他未經(jīng)任何操作便馬上用同一支試管去收集氫氣，準備再一次驗純；乙同學(xué)將收集了氫氣的試管管口向上移近酒精燈火焰，沒有聽到爆鳴聲，他判斷氫氣已純。兩位同學(xué)的操作是否正確？為什么？答案：甲、乙兩位同學(xué)的操作都不正確。甲同學(xué)應(yīng)用拇指堵住試管口一會兒，使管內(nèi)氫氣的火焰熄滅后，再收集，否則易引起爆炸；乙同學(xué)沒有聽到爆鳴聲，說明試管內(nèi)部氫氣的體積分數(shù)小于4.0%，不能說明氫氣已純。 1.能證明氫氣在空氣中燃燒生成水的依據(jù)是(D)A氫氣燃燒時

12、會放出熱量B氫氣燃燒時會發(fā)出淡藍色火焰C罩在火焰上的燒杯壁發(fā)燙D罩在氫氣火焰上的燒杯壁上有小水珠產(chǎn)生2.下列各組氣體混合后，點燃可能發(fā)生爆炸的是(AB)A氫氣、氧氣B煤氣、空氣C氧氣、氮氣 D氫氣、水煤氣3.能源短缺和溫室效應(yīng)是當今人類面臨的難題，新能源的開發(fā)和地球環(huán)境的保護是人類共同的目標。由此可見，最理想的能源是(B)A天然氣 B氫氣C無煙煤 D汽油4.在桌上放一個頂部扎有小孔的紙筒，用紙團堵住小孔，用向下排空氣法在紙筒內(nèi)充滿氫氣(如下圖所示)。把氫氣發(fā)生裝置移開，拿掉紙團，立即用燃著的木條在小孔處點火，下列有關(guān)現(xiàn)象描述正確的是(C)A氫氣立即爆炸將紙筒掀起B(yǎng)氫氣安靜地燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰，最后慢慢熄滅C氫氣安靜地燃燒，過一會兒發(fā)生爆炸，把紙筒掀起D先聽到爆鳴聲，接著看到淡藍色火焰，最后熄滅5.測定氫氣和空氣混合氣體的爆炸范圍實驗如下所述。取10支大試管，依次盛水90%(體積分數(shù))、80%再用排水集氣法收集氫氣，而后分別把試管口移近酒精燈火焰，實驗結(jié)果如下：H2體積分數(shù)/%9080706050空氣體積分數(shù)/%102