第三节氢气的实验室制法

本节从实验室制取氢气的反应原理入手，通过讨论，确定了实验室制取氢气的实验装置和收集氢气的方法。完整的阐述了实验室制取氢气的全过程，对学生来讲是一个完整的实验体系，对学生进行分析推理等思维的发展来说是很好的教材。此外，课本又从几个实验入手归纳总结出了置换反应。这样可以使学生对置换反应、分解反应、化合反应进行对比加深理解。

另外，本节选学部分还介绍了启普发生器。此部分可以由学生在课下阅读，也可以在课上展示，使学生对它的结构、原理、适用范围有较深刻的了解。

(三)教学过程

[新课引入]：前面我们学习了水的组成，知道了水在直流电的作用下会分解出氢气，那么，它为什么叫做氢气呢？这是因为氢气是在相同条件时，在所有气体中密度最小的气体，也就是说，它是最轻的气体，因此，它的中文名称为氢，其含义为成水元素。早在16世纪，人们就已经发现了这种气体，但是人们并没有把它作为一种新的元素，而把它叫做可燃空气。直到18世纪，拉瓦锡才通过许许多多的实验证明了它是一种新的元素，它形成的单质是氢气。

[讲解]：那么，氢气是如何制取的呢？今天我们就学习氢气的制法。

[板书]：一.氢气的制法

[讲解]：在上节课我们看到了电解水可以产生氢气，但是应当注意这种方法需要消耗大量的电能，所以成本较高，不适合在工业上大量生产氢气。在工业上，通常利用一些非常廉价的原料来制取氢气，常常是利用天然气或水煤气为原料来制取氢气的。

[板书]：1.工业制法

原料：天然气(主要成分为甲烷CH4)。

水煤气(主要成分为一氧化碳CO和氢气H2)。

[讲解]：在实验室中是如何制取氢气的呢？这是我们今天要解决的主要内容。

[板书]：2.实验室制法

[讲解]：实验室制取氢气不可能使用电解水的方法，因为这样反应速度慢，产气量少，在实验室中我们一般情况下是利用金属与酸的反应来制取氢气的。

[板书]：（1）反应原理：金属与酸的反应

[实验]：演示实验3－3：锌与硫酸的反应。

[教师活动]：组织学生观察实验现象，讲解实验步骤及操作要求。

[观察现象]：产生可燃性气体，反应后的液体蒸干后得到白色固体。

[讨论]：气体和白色固体分别是什么？

[小结]：可燃性气体为氢气，反应后的白色固体为硫酸锌。

[板书]：实验3－3：锌与硫酸的反应

现象：① 产生可燃性气体。

② 反应后的液体蒸干后得到白色固体。

反应表达式：锌 + 硫酸 → 硫酸锌 + 氢气

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

[讲解]：根据刚才实验3－3我们可以知道制取氢气简单的实验装置可以由试管、单孔橡皮塞和导管三部分组成。

[板书]：（2）实验装置：试管、单孔橡皮塞和导管

[提问]：根据生成氢气的状态，密度等，你认为用什么方法收集氢气比较合适？(提示：氢气难溶于水)

[总结板书]：（3）收集方法

① 向下排空气法（氢气密度小于空气）

② 排水法（氢气难溶于水）

[演示实验]：氢气的制法，并且用两种方法收集。

[注意]：充满氢气的容器应盖好并把口向下放置。

[教师活动]：组织学生找出制氢气的简易装置的缺点。

[讲解]：有时为了能够不断地得到氢气，并且使用的量较大时，我们利用了另一种实验室常用的仪器叫做启普发生器来制取氢气。

[板书]：（4）启普发生器

[教师活动]：指导学生阅读课本第50－51页有关内容。

[展示]：启普发生器。

[讲解]：我们在制取氢气时除了可以利用锌和硫酸反应外，还可以利用其他金属和酸的反应来制取氢气。

[实验]：镁与硫酸的反应，铁与盐酸的反应。

[观察现象]：都产生了氧气。

[总结板书]：化学反应表达式：

镁 + 硫酸 → 硫酸镁 + 氢气

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

铁 + 盐酸 → 氯化亚铁 + 氢气

Fe + HCl → FeCl2 + H2

[提问]：观察制取氢气的三个反应，判断它们属于哪一种反应类型？有什么特点？

[结论]：这三个反应既不属于分解反应，又不属于化合反应，这些反应是一类新的反应类型。

[板书]：二.置换反应

1.反应的特点：

（1）反应物有两种：一种单质，一种化合物。

（2）产物也有两种：一种单质，一种化合物。

[师生活动]：根据置换反应的特点，给置换反应下一个定义。

[板书]：2.置换反应的定义：由一种单质和一种化合物起反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。

[讲解]：在硫酸分子中，一个硫原子和四个氧原子结合成的SO4，在反应前后没有变化，我们把硫酸中没有变化的SO4叫做原子团，称为硫酸根。

[板书]：3.原子团：MnO4(高锰酸根)、SO4(硫酸根)、PO4(磷酸根)

NO3(硝酸根)、ClO3(氯酸根)、CO3(碳酸棍)，

OH(氢氧根)、NH4(铵根)等都叫做原子团。

[讲解]：应牢记常用原子团的符号，记忆的方法可以采用韵语记忆：

[板书]：原子团，不难记，铵根NH4

酸根先记锰、硫、磷，符号后面添“O4”

酸根再记硝、氯、碳，符号后面添“O3”

[练习]：完成教材第52页第1题。

(四)总结、扩展

本节内容我们主要学习了氢气的实验室制法和置换反应，氢气的实验室制法我们应该学会利用反应原理确定反应装置，利用产物特点确定收集方法。并且应掌握实验室制取氢气的反应表达式和实验操作。对于置换反应我们应当学会根据反应物的特点和产物的特点判断反应类型。到现在为止我们已经学习了三个基本反应类型，下面我们对这三个反应类型进行一下总结：

化合反应：A + B → AB (多变一)

分解反应：AB → A + B (一变多)

置换反应：A + BC → B + AC (单质+化合物→单质+化合物)

四.布置作业：教材第52页第2、3题。

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