3. 掌握:氢气的物理性质和化学性质、用途及实验室制法

① 氢气的物理性质:氢气在通常情况下为无色无味的气体,难溶于水,密度最小的气体(用作填充气球)

  ② 氢气的化学性质:氢气在常温下性质稳定,但在点燃或加热等条件下,能够跟许多物质发生化学反应。

  a. 可燃性:2H2 + O2 点燃== 2H2O(纯净的氢气,安静的燃烧,放出带蓝色的火焰)

       H2 + Cl2 点燃== 2HCl (纯净的氢气,安静的燃烧,放出苍白色的火焰)

不纯的氢气被点燃就可能会爆炸,氢气的爆炸极限为4%~74.2%(体积分数)。因此点燃氢气前,一定要注意检验氢气的纯度(注意验纯的操作)

  b. 还原性:CuO + H2 △ == H2O + Cu(黑色的氧化铜中逐渐有红色物质产生,同时管口有液滴产生)

      装置中的注意点:a. 氧化铜粉末平铺在试管底部

                    b. 通氢气的导管应深入试管底部并置于氧化铜上方

                    c. 导管口没有试管塞,并且试管口略微向下倾斜

                    d.反应前先通氢气,再加热氧化铜(尽可能的排尽试管中的空气,防止爆炸)

                    e.反应结束后,先停止加热再停止通氢气(冷却,防止再次生成氧化铜)

  c. 用途:氢能源(来源广泛,放出热量大,不污染环境;但制备及其储存、运输的安全还存在问题)

      冶炼金属,燃料(氢氧焰)

③ 氢气的实验室制法:

a.    反应原料:某些金属(铁、镁、锌等)和稀硫酸(或盐酸)

b.    反应条件:常温下金属与酸接触,立即放出氢气

c.    反应原理:Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑;Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑

                 Fe + H2SO4 == Fe SO4 + H2↑;Fe + 2HCl == FeCl2 + H2↑

         Mg + H2SO4 ==Mg SO4 + H2↑;Mg+ 2HCl == MgCl2 + H2↑

                 2Al + 3 H2SO4 == Al2(SO4)3 + 3H2↑;2Al +6HCl == 2AlCl3 + 3 H2↑

d.    发生装置:大试管,双孔塞,长颈漏斗,胶皮管,弹簧夹,铁架台(带铁夹),导管

e.    收集方法:向下排空气法(氢气的密度小于空气);排水集气法(氢气难溶于水)

f.     反应步骤:ⅰ. 按照要求安装反应仪器;

ⅱ. 检验反应装置的气密性;

ⅲ. 先装入固体药品,然后往长颈漏斗中注入液体;

ⅳ. 打开弹簧夹,反应开始;

ⅴ. 收集少量的氢气,进行验纯;

ⅵ. 用排水收集法收集氢气;

ⅶ. 关闭弹簧夹,反应结束。

g.   注意事项:

ⅰ. 长颈漏斗下端应该伸入液面以下,防止气体从漏斗下端逸出;

ⅱ. 导管应略微伸入大试管,大试管应该竖直放置;

ⅲ. 该装置检查气密性的方法:紧闭弹簧夹,向长颈漏斗中注入一定量的蒸馏水,观察液面,如果液面不持续下降,则气密性良好;

ⅳ. 当用向下排空气法收集,导管应伸入集气瓶底部。收集完毕,都应该盖上磨口玻璃片,倒扣在实验桌上;

小知识:

  ① 气体一般通过无水硫酸铜固体(白色)后,固体变成蓝色(胆矾)后,确定原气体中有水蒸气;

② 气体一般通过浓硫酸(具有吸水性)进行干燥;

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