拓展性课题 最轻的气体优质公开课教案

6.1

奇光异彩的金属（共3课时）

第3课时

氢气的性质、制取、用途

一、 设计思想

本节课通过氢气学习再一次让学生理解物质的性质与制取之间的相互联系和物质的性质与用途之间的相互关系，也让学生感悟化学是一门与生活、工农业生产、科技紧密相连的学科。

本课学习的主要内容是氢气的物理性质、化学性质、用途及实验室制法。教师在设计教学时可以以学生学过的氧气和二氧化碳的知识为突破口，主要采取讨论的形式，通过演示和补充实验，组织学生分析、讨论、比较异同中归纳和总结出气体实验室制法的一般方法，提高学生分析和解决实际问题的能力。并在氢气可燃性、还原性的性质实验中渗透“0两纲”教育。 二、教学目标

1.

知识与技能

（1）知道氢气的物理性质和用途。

（2）理解氢气化学性质（可燃性和还原性）。

（3）联系实验室制取氧气与二氧化碳的方法，学会实验室制取气体的一般方法。

2.

过程与方法

通过比较实验室制取O2、CO2的原理、装置，找出异同点，获得对比的方法以及物质性质决定制法等思想方法。

3.

情感态度与价值观

通过氢气可燃性、还原性的实验，养成严谨的科学态度。

三、重点和难点

教学重点：氢气的化学性质、氢气实验室制取的原理和装置。

教学难点：氢气的还原性实验操作。

四、教学用品

仪器：氢气制取装置、大试管、带铁夹的铁架台、酒精灯。

药品：稀硫酸、锌片、铁片、镁片

氧化铜。

六、教学案例

1.

教学过程

教学

内容

教师活动

学生活动

设计意图

【课题引入】展示泡学生回忆：美好童年。

以学生的亲泡水，引导学生观察

身体验为背课

气泡的运动方向。

景引入学习导

主题，激发学“节日里小孩放氢入

习兴趣。

气球”场景的图片。

[来源:学科网][来源:学*科*网Z*X*X*K]新

物

理

性

质

【过渡提问】氢气还有哪些物学生自主归纳。

培养学生自理性质？

小组交流：物理性质

主学习、归纳、表达等能力。

录象再现，帮助学生回忆、复习、梳理、归纳氢气的可燃性。

【提问】在以前的学习中，我引发学生思考。

们已经知道氢气有哪些化学性

质？

学生归纳：氢气有可【录象】氢气的可燃性实验（纯燃性，是可燃性气体，

和不纯）

点燃之前要检验纯化

【提问】为何要检纯？如何操度，如果不纯会发生

作？

爆炸。

[来源:学#科#网Z#X#X#K][来源:Z+xx+k.Com]学

性[来源:学科网]（1）可燃性──点燃之前须检纯

【过渡】氢气除了有可燃性还

有其他化学性质吗？

【播放】氢气还原氧化铜

观察、思考、讨论：

观察要求：

现象：黑色氧化铜变

（1）实验现象

成红色铜，试管口有（2）实验操作顺序，为什么？

液滴

操作顺序：

（3）装置的特点？

（4）反应方程式？体现了氢气1.先通氢气后加热──

的什么性质？

防止气体不纯发生爆炸

2.先停止加热继续通氢气到冷却为止──

防止生成的铜被氧化。

（可以进行形象的比喻：“早出晚归的氢气”）

装置特点：

培养学生的实验观察、语言表达等思维能力。

比较碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验的装置

质

装置改进

1.试管口略向下倾斜──防止生成的水珠倒流使试管破裂。

异同点， 培养学生在实验中关注2．氢气的导气管要伸生命、注重安入试管底部──有利全，防止污于赶尽试管中的空染。

气。

反应方程式：

H2＋CuO

加热→H2O＋Cu ──还原性

用

途

【提问】根据氢气的性质可以学生回答：作探空气推出氢气有何用途？

球、

【板书】

作探空气球、作燃料、

作燃料、冶炼金属

冶炼金属

【小结】

性质决定用途

实

验

室

制

法

【过渡】氢气有这么多的用途，金属与酸反应

那实验室又是如何制取的呢？

小组实验;设计实验方案

理解“性质决定用途”化学思维

分组实验

【提问】实验室利用稀硫酸或稀盐酸与锌粒在常温下反应来制取氢气，请同学们根据这些信息，来选择氢气的发生装置和收集装置并动手搭建。

在小组互动中学会新知识，也能感悟

性质与用途

相互关系，更【演示】氢气的制取、收集、观察、记录现象、写能激发学生出有关化学方程式。

积极性。

检验和检纯。

小

结

【开放性小结】

本节课的收获？

学生自主总结本节课的主要内容。评价自己在本节课的启示和收获。

培养学生对知识的归纳、总结能力。

学生互动、交流，动手搭建制氢装置。

2. 主要板书

第六章

常见的金属与盐

§6.1.3氢

气 一、氢气

1．物理性质

2．化学性质

（1）可燃性──点燃之前须检纯

（2）还原性──作还原剂

H2+CuO

加热→H2O+Cu

3．用途

（1）比空气轻──作探空气球 （2）具有可燃性──作燃料 （3）具有还原性──冶炼金属

4．实验室制法

（1）反应原理：

Zn+H2SO4 (稀)→ZnSO4+ H2↑

或Zn+2HCl→ZnCl2 +H2↑

（2）发生装置：固液不加热

（3）收集方法：排水法或向下排空气法

（4）检验和检纯

3. 相关链接

 采用新技术可生产大量廉价的氢气

大量的公共运输系统正在趋于使用氢动力发动机，作为汽油的替代品，但是现在绝大多数氢气由不可再生的化石燃料如天然气来生产。据悉，美国研究人员开发了从可再生有机材料生产氢气的方法，该法可提高清洁燃烧燃料的丰富来源。该技术可从易于取得的和可再生生物质如纤维素或葡萄糖廉价而有效地生产氢气，并且可应用于驱动汽车、生产化肥和处理饮用水。

美国宾夕法尼亚州立大学的工程师们采用的方法是将产生电子的细菌与微生物燃料电池中产生的少量电荷相组合而生产氢气。微生物燃料电池的工作是通过细菌的作用，细菌能通过电子而达到阳极。电子从阳极通过导线可流向阴极而产生电流。在该过程中，细菌消耗生物质材料中的有机物质。电力的外在波动有助于在阴极产生氢气。在过去，这种称之为电制氢的过程效率低下，且氢气产率低。但是宾夕法尼亚州立大学的研究人员通过在化学上改进反应器的元部件而解决了这些问题。在实验试验中，研发的反应器，使用初酸（一种葡萄糖发酵的产品）可使理论上最大的产氢率达到近99%。据称，这一过程在氢气中产生的能量比加入过程中的电能要高出288%。现已对该技术进行经济适用性研究。这一技术的应用将可为燃料电池汽车提供氢气，以发电来驱动电机。但是也可能应用于使木材碎片转化为氢气，以应用于化肥生产。该研究成果己在美国科学院的学报上发布。

 新型催化剂化太阳能为氢能

氢能是未来最重要的能源之一，而太阳则是地球上最重要的能量来源。那么，有没有一种方法能利用太阳能直接产生化学能而不需要电的介入呢？德国科学家的一项最

新研究开发出一种新型半导体催化剂，能够让太阳能直接“劈开”水分子，得到氢气。相关论文即将发表在《应用化学》上。

领导该项研究的是马普学会生物无机化学研究所的Martin Demuth，他和同事利用的新型催化剂源自二矽化钛（TiSi2），这是一种具有特殊光电性能的半导体材料。研究表明，在反应最初阶段，二矽化钛表面的微小氧化物会促使接触反应中心的形成，从而直接、高效地将水分解为氢气和氧气。值得注意的是，二矽化钛在反应中所起到的不仅仅是光催化作用，它同时可逆存储产生的气体，从而实现氢和氧的完美分离。

Demuth表示：“二矽化钛催化剂分解水的效率比其他利用可见光的半导体系统更高。”此外，尽管存储的气体中有氢气也有氧气，但由于氧气只有在温度高于100摄氏度而且黑暗的条件下才能释放出来，因此，研究人员可以方便地利用低温分离氢气。

七、教学反思

在教学中感到这部分内容在教材中比较分散，如第四章§4.3已经学过氢气的可燃性，氧气和二氧化碳气体的实验室制法学生在第一学期也已基本掌握，氢气的还原性又和碳、一氧化碳类似。虽然本节课的教学内容较多，但由于这些知识学生都有了一定的基础，所以主要以组织学生讨论、观察、动手、交流、思维为主，理清脉络、对比、梳理，找出异同。如：（1）实验室制取氧气和二氧化碳和氢气装置的比较；（2）碳、氢气与一氧化碳还原实验装置的比较。这样既能使学生掌握重点物质氢气，又能通过直观的比较理解和记忆相似物质间的区别和联系，在潜移默化中为学生提供一种学习元素化合物知识的复习方法。

教学建议：学生层次较好的学校可补充用化合价方法判断氧化还原反应的教学。