《潔凈的燃料氫氣》知識(shí)梳理與疑難解析

1、5.1潔凈的燃料一一氫氣知識(shí)梳理1氫氣的特性：密度最小的氣體在相同條件下，大約是同體積空氣密度的 ，同體積氧氣密度的 2. 氫氣的其他物理性質(zhì)無(wú)色，無(wú)氣味， 溶于水，有三態(tài)變化。3. 氫氣的化學(xué)性質(zhì)一一可燃性實(shí)驗(yàn)：在空氣中，用帶尖嘴的金屬導(dǎo)管點(diǎn)燃純凈的氫氣現(xiàn)象：純凈的氫氣在空氣中燃燒，產(chǎn)生 火焰，罩在火焰上方的燒杯內(nèi)壁有，用手觸摸燒杯壁感覺(jué)非常燙，說(shuō)明反應(yīng)放出了大量的熱。結(jié)論：該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明氫氣具有的化學(xué)性質(zhì)是，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4. 純凈的氫氣在空氣中能夠安靜地燃燒，不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)可能發(fā)生爆炸。因此，點(diǎn)燃?xì)錃馇?，一定要?。5. 檢驗(yàn)氫氣是否純凈的方法：(1) 收集一小試管氫氣；(2) 用拇

2、指堵住試管口，使試管口稍向下傾斜，移近酒精燈火焰；移開(kāi)拇指點(diǎn)火，聽(tīng)聲音。若聽(tīng)到輕微的“噗”聲，說(shuō)明氫氣 ;若聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲，則表明氫氣 。6. 氫氣是理想的高能燃料：氫氣燃燒時(shí)放熱量大，產(chǎn)物是水，沒(méi)有污染，所以它是既潔 凈又高能的理想燃料。疑難突破為什么純凈的氫氣在空氣中能夠安靜地燃燒，不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)可能發(fā)生爆炸？剖析：“點(diǎn)燃純凈的氫氣”的實(shí)驗(yàn)：從金屬管出來(lái)的是純凈的氫氣，純凈的氫氣燃燒時(shí)，只有少量氫氣在金屬管口跟氧氣接觸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不多，很快就散失到空氣中， 周?chē)目諝獠粫?huì)急劇膨脹，所以氫氣能夠安靜地燃燒，不會(huì)發(fā)生爆炸?！包c(diǎn)燃?xì)錃夂涂諝獾幕旌衔铩钡膶?shí)驗(yàn)：在塑料筒或杯內(nèi)是氫氣與空氣

3、的混合氣體， 混合氣體遇到上面的明火， 在瓶?jī)?nèi)急劇燃燒，產(chǎn)生的熱量比較多， 導(dǎo)致氣體在瓶?jī)?nèi)有限的空 間內(nèi)急劇膨脹，就發(fā)生了爆炸。問(wèn)題探究問(wèn)題 教材通過(guò)吹肥皂泡的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了氫氣的密度比空氣的密度小。請(qǐng)你利用這種思 想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究 CO2氣體的密度比空氣大還是比空氣小。(題目提供你足量的 CO2氣體和一切你所需的儀器)探究：學(xué)生探究方案1：用C02氣體吹肥皂泡，現(xiàn)象是看到肥皂泡緩慢向下運(yùn)動(dòng)，結(jié)論是C02氣體的密度比空氣的密度大。學(xué)生探究方案2:用C02氣體填充氣球，現(xiàn)象是看到氣球緩慢向下運(yùn)動(dòng)，結(jié)論是C02氣體的密度比空氣的密度大。學(xué)生探究方案3:托盤(pán)天平兩盤(pán)上各放一個(gè)大小、體積都相等的足夠大的

4、燒杯，燒杯敞口放置，向右盤(pán)燒 杯中倒入足量多的 C02氣體，現(xiàn)象是天平仍然平衡，結(jié)論是C02氣體的密度與空氣的密度一樣大。學(xué)生探究方案4:用細(xì)竹竿做一簡(jiǎn)易天平，天平兩側(cè)各掛一大小、體積、質(zhì)量都相等的紙兜，向其中一個(gè) 紙兜內(nèi)倒入足量多的 CO?氣體，現(xiàn)象是這個(gè)紙兜下降，結(jié)論是CO?氣體的密度比空氣的密度大。學(xué)生探究方案5:分別用空氣和 CO?氣體填充氣球，在空中讓兩個(gè)氣球自由落下，現(xiàn)象是填充CO?氣體的氣球下落速度比較快，結(jié)論是CO?氣體的密度比空氣的密度大。典題精講例1下列氣體與空氣混合后點(diǎn)燃 ，可能發(fā)生爆炸的是（）A.二氧化碳B.氫氣C.氮?dú)釪.氧氣思路解析 此題考查的是爆炸的條件，應(yīng)從爆炸

5、的實(shí)質(zhì)入手分析， 爆炸的實(shí)質(zhì)是劇烈燃燒，劇烈燃燒就必須具備燃燒的條件。空氣中的氧氣具有助燃性，若選項(xiàng)具有可燃性，就有 可能爆炸。A、C、D都不具有可燃性，而氫氣有可燃性，故答案應(yīng)選B。答案：B例2 （2010年浙江中考）氫氣是未來(lái)的理想能源。根據(jù)氫元素在自然界的存在形式及氫 氣性質(zhì)分析，在氫能源的開(kāi)發(fā)和利用中，需解決的課題有（） 探索廉價(jià)的制氫氣的方法研究氫氣燃燒產(chǎn)物的處理技術(shù)開(kāi)發(fā)安全、高效的儲(chǔ)氫技術(shù)A.只有B.只有C.和D.和思路解析 氫氣作為理想能源有很多優(yōu)點(diǎn)。但由于現(xiàn)在制取氫氣的成本較高，氫氣儲(chǔ)存運(yùn)輸要求技術(shù)較高，還不能使氫氣作為生產(chǎn)、生活中的新能源成為現(xiàn)實(shí)。答案：D知識(shí)導(dǎo)學(xué)氫氣吹肥皂泡

6、的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 ：吹出的氣泡緩緩地向上運(yùn)動(dòng)。這種現(xiàn)象充分說(shuō)明氫氣的密 度比空氣的密度小，在同學(xué)腦海中留下很深的印象?？梢龑?dǎo)同學(xué)思考：怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能證明氫氣的密度比空氣小。氫氣的其他物理性質(zhì)：一方面以實(shí)物（提前收集好的氫氣）的形式讓同學(xué)切實(shí)感觸到，另一方面與氧氣的物理性質(zhì)比較著記憶。氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)的觀察點(diǎn)是：產(chǎn)生火焰的顏色和燒杯的變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)的現(xiàn)象要掌握兩點(diǎn)： 一是淡藍(lán)色火焰，二是燃燒后的產(chǎn)物是水，并放出大量的熱。根據(jù)現(xiàn)象推出的結(jié)論是：氫氣 具有可燃性。燃燒是氫氣與氧氣發(fā)生了反應(yīng)，生成物是水。這一點(diǎn)我們?cè)谌紵龡l件與滅火原理”中已經(jīng)講過(guò)：凡可燃性物質(zhì)與空氣混合得比較均勻時(shí)，遇明火都有可能發(fā)生爆炸。收

7、集氫氣可采用排水法或向下排空氣法。但是要注意：如果采用的是向下排空氣法收集氫氣，第一次驗(yàn)證不純后， 這時(shí)要用拇指堵住試管口一會(huì)兒或換一支試管再進(jìn)行收集，否則可能引爆氫氣的發(fā)生裝置。氫能源的開(kāi)發(fā)和利用是世界性的課題，作為理想的能源，氫能源有著以下特點(diǎn)：燃燒放熱多；來(lái)源廣泛，以水作原料可以制取大量氫氣；最大的優(yōu)點(diǎn)是氫氣燃燒的生成物是水，不 污染環(huán)境。疑難導(dǎo)析對(duì)于氣體點(diǎn)燃時(shí)會(huì)不會(huì)發(fā)生爆炸的問(wèn)題，我們可以從化學(xué)爆炸的實(shí)質(zhì)上來(lái)分析：首先要知道化學(xué)爆炸的含義，以及爆炸的條件，要清楚氣體需在怎樣的空間內(nèi)燃燒、急劇還是緩慢燃燒、放出熱量的大小如何才會(huì)發(fā)生爆炸。然后判斷“點(diǎn)燃純凈的氫氣”實(shí)驗(yàn)是否符合爆炸的條件，

8、“點(diǎn)燃?xì)錃夂涂諝獾幕旌衔铩睂?shí)驗(yàn)是否符合爆炸的條件。問(wèn)題導(dǎo)思科學(xué)實(shí)驗(yàn)是探究化學(xué)知識(shí)的一個(gè)重要方法， 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察分析， 加以知識(shí)整合， 不難得出規(guī)律性的結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)探究又是驗(yàn)證課本知識(shí)的重要手段， 當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論不相符 合時(shí)，要認(rèn)真思考，重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)探究，分析失敗的原因，找出問(wèn)題的根源。本題開(kāi)放性較強(qiáng)，信息來(lái)源廣，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)和課本知識(shí)可以從不同的方面獲取信 息，探究方案不是唯一的。對(duì)于此類(lèi)型題的解答技巧是首先要認(rèn)真讀題，吃透題意。然后再 遷移所學(xué)知識(shí)，注重實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與所學(xué)知識(shí)相聯(lián)系，圍繞題意去解答。答案只要合理即可。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的探究方案比較齊全，原理都是正確的，但每種方案得到的

9、結(jié)論卻不相同。原因是：方案1和2中，肥皂泡和氣球即使向下運(yùn)動(dòng)，也不一定是由CO2氣體的密度比空氣的密度大引起的。 CO2氣體的密度與空氣的密度一樣大時(shí)，氣球也會(huì)向下運(yùn)動(dòng)。這里可以 用填充有空氣的氣球來(lái)解決同學(xué)們的困惑。方案3:由于天平的靈敏度太差，它根本稱(chēng)不出來(lái)氣體的質(zhì)量，所以才得到了錯(cuò)誤的結(jié) 論。方案4：簡(jiǎn)易天平的靈敏度比較高，所以能夠測(cè)出氣體的質(zhì)量差別。這個(gè)方案是可行的。方案5:做了一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，排除了氣球本身質(zhì)量的影響，所以也是一個(gè)可行的方案。綜上所述，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較氣體的密度，就從這幾個(gè)方面來(lái)考慮，但是要注意上述情況。典題導(dǎo)考綠色通道 會(huì)不會(huì)發(fā)生爆炸從爆炸發(fā)生的原因來(lái)考慮。爆炸是物質(zhì)在有限空間內(nèi)發(fā)生劇烈燃燒引起的。典題變式 下列物質(zhì)與空氣混合，接觸到明火，有發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的是（）氫氣汽油蒸氣 面粉塵棉塵A.B.C.D.答案：D綠色通道熟練掌握氫氣的重要性質(zhì)，并聯(lián)系實(shí)際思考問(wèn)題的可行性。典題變式 氫氣作為新能源普遍被人們看好。它有許多其他燃料所