九年级化学第五章水氢人教四年制知识精讲.docx
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九年级化学第五章水氢人教四年制知识精讲
九年级化学第五章水、氢人教四年制
【同步教育信息】
一.本周教学内容:
第五章水、氢
二.教学重点难点:
1.重点:
(1)水的性质、组成、污染和防治措施;
(2)氢气的物理性质、化学性质、实验室制法、工业制法及用途;
2.难点:
氧化还原反应、置换反应、原子团的涵义
三.知识要点:
(一)水
1.水在自然界的存在:
占地球表面积的3/4;地层、大气中以及动植物体内均含有大量水。
2.水在工农业生产中具有广泛的应用,如洗涤、溶解、加热、冷却,制造化肥,水力发电、航海运输等。
水不是取之不尽、用之不竭的。
虽然地球上的总水量很大,但是淡水资源却不充裕,地面淡水量还不到总水量的1%,而且分布很不均匀。
近年来,我国许多省、市相继发生缺水的危机。
水源不足,将严重影响经济的发展。
3.
4.水的物理性质:
水是无色、无味的液体,在4℃时密度最大,在101kPa下,凝固点是0℃,沸点是100℃。
。
5.水的组成——电解水实验
(1)主要装置:
水电解器和直流电源。
(2)实验现象:
通电后,两电极上均有气泡产生。
反应原理:
实验结论:
①水在接通直流电后,分解成氢气和氧气证明水是由氢、氧两种元素组成的化合物。
②验证了在化学变化中,分子可以分成原子,而原子却不能再分的事实,也说明了化学反应从微观实质上就是分子分成原子,原子重新组合的过程。
③一个水分子是由二个氢原子和一个氧原子构成的。
④水中氢、氧元素的质量比为1:
8。
推导过程:
已知体积比2:
1
已知标况密度0.0899g/L:
1.429g/L
氢、氧元素质量比(0.0899g/L×2L):
(1.429g/L×1L)=1:
8
氢、氧原子个数比1/1:
8/16=2:
1
(二)氢气
1.物理性质:
通常情况下,氢气是无色、无味的气体,难溶于水。
氢气的质量约是同体积空气质量的1/14,是最轻的气体,熔点(-252℃)、沸点(-259℃)都极低。
2.化学性质:
常温下,氢气的性质稳定,但在点燃或加热等条件下,能与许多物质发生化学反应。
(1)可燃性:
,纯净的氢气可以在空气里安静地燃烧,产生淡蓝色火焰,罩在火焰上方的干冷烧杯壁上有水雾出现,接触烧杯的手感到发烫,说明生成水,并放出大量热。
不纯的H2(混有空气或氧气)点燃时可能发生爆炸,(当空气中混有氢气的体积达到总体积的4%~74.2%时点燃会爆炸,在这个范围以外不会爆炸,这一范围称为氢气的爆炸极限)因此点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。
检验氢气纯度的方法:
用排水法收集一试管氢气,用拇指堵住管口,移近火焰,移开拇指点火,如果听到尖锐的爆鸣声,就表明氢气不纯,需要再收集,再检验,直到响声很小,证明已纯。
如果用向下排空气法收集氢气,经检验不纯而需再检验时,应用拇指堵住试管口一会儿,再收集氢气再检验。
(2)还原性:
,
<1>实验装置特点:
①试管口略向下倾斜;
②导管伸到试管底部,以尽可能全部排出空气,使H2与CuO充分接触;
③试管口不加橡皮塞,以便于试管中气体导出、防止加热时发生爆炸。
<2>实验顺序注意:
实验开始时应先通经过验纯的纯净的氢气,然后加热(防止加热时混合气体发生爆炸),实验结束时应先撤酒精灯,继续通氢气至试管冷却为止(防止高温时生成的铜,被空气中的氧气重新氧化成氧化铜)。
简记为:
氢灯灯氢。
<3>实验现象:
固体由黑色变为红色,试管口出现小水滴。
3.氢气的制法:
(1)工业制法:
在工业上常用天然气(主要成分是甲烷——CH4)、水煤气(氢气和一氧化碳的混合气体)为原料来制取氢气,或用电解食盐水的方法来制取氢气(氯碱工业的副产品)。
(2)实验室制法
<1>原理:
Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
金属还可用镁、铁等,酸还可用稀盐酸,但实验室常用锌和稀硫酸反应,这是因为:
盐酸与金属反应时会挥发出氯化氢气体,使制得的氢气不纯,镁与酸反应速度太快不易控制,铁与酸反应速度太慢,所以锌与稀硫酸反应制氢气是最好的选择。
<2>实验装置:
块状固体+液体→气体,不需要加热。
当需要氢气量较多时,可以选用启普发生器(如图A,优点是可以使反应随时发生,随时停止;图B为简易的启普发生器),当需要氢气量不多时,可以选用简易装置(图C或D,C可通过控制加入的酸量来控制反应,D为制取少量氢气时使用)。
<3>收集方法:
排水法或向下排空气法。
<4>操作顺序:
连接装置→检查装置气密性→装药品(先固后液,反之,则易使稀H2SO4溅出)→固定试管→收集气体。
<5>注意事项:
①发生装置的导气管不宜过长,否则不便于气体排出。
②用排空气法收集气体时,导气管要伸入接近试管底部,以便于将空气排尽。
③装置中用长颈漏斗时,长颈漏斗末端一定要插入酸液下,以免氢气从长颈漏斗口逸出。
4.氢气的用途
性质
用途
是密度最小的气体
作探空气球;
可燃且燃烧产生大量的热
作高能燃料;用于焊接,切割金属;
还原性
冶炼金属;
与多种物质直接反应
作化工原料,如合成氨,制取盐酸等。
(三)置换反应:
由一种单质跟一种化合物起反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。
特点:
反应物是一种单质和一种化合物,生成物是另一种单质和另一种化合物。
置换反应是继学完化合反应、分解反应之后又一个基本反应类型。
化合反应:
A+B→AB,理解为“多变一”;
分解反应:
AB→A+B,理解为“一变多”;
置换反应:
A+BC→AC+B,可理解为“一换一”。
(四)原子团
原子团在许多化学反应中像一个原子一样参加反应。
例如:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
但在某些反应中原子团也要发生变化,例如:
氯酸钾受热分解,ClO3-根发生变化。
高锰酸钾受热分解反应中,MnO4—根变成MnO42—根也发生了变化。
另外原子团是带电的微粒,不能稳定存在,只有与其他微粒结合成电中性后才能稳定存在。
请同学们记住以下原子团:
SO42-、CO32-、NO3-、PO43-、ClO3-、MnO4—、MnO42—、NH4+、SO32-(亚硫酸根)。
(五)氧化还原反应
初中学习氧化还原反应从得失氧的角度去讨论。
例如:
。
在这个反应中H2夺取了氧化铜中的氧,我们就说H2发生了氧化反应,本身具有还原性,而CuO在反应中失去了氧,我们就说CuO发生了还原反应,本身具有氧化性。
氧化反应和还原反应同时发生。
规律:
得氧的物质被氧化(发生氧化反应)是还原剂,有还原性。
失氧的物质被还原(发生还原反应)是氧化剂,有氧化性。
【典型例题】
[例1]阿伏加德罗曾经总结出一条定律:
在同温、同压下,同体积的任何气体都含有相同的分子数。
右图是电解水的简易装置图。
(1)在图的括号中标出电源的正极和负极。
(2)与正极相连的试管里产生的是________气;与负极相连的试管里产生的是______气;两种气体的质量比是________,分子个数比是________。
解析:
电解水时,正极产生氧气,负极产生氢气,且正、负极产生气体体积比为1:
2。
根据阿伏加德罗定律可以推知,正、负极产生的氧气、氢气的分子数之比为1:
2,两种气体的质量比为1×32:
2×2=8:
1。
答案:
(1)左为“-”,右为“+”。
(2)氧;氢;8:
1;1:
2。
[例2]下列说法正确的是()
A.锌和稀硫酸反应生成了氢气,锌置换出了硫酸中的氢气
B.原子团在所有的化学反应中,都作为一个整体参加反应,不能再分
C.KMnO4和K2MnO4中的“MnO4”不是同一种原子团
D.H2还原氧化铜的实验中,氧化铜失去氧,被还原了。
解析:
原子团在许多化学反应中像一个原子一样参加反应,但在某些反应中原子团也要发生变化,例如:
氯酸钾受热分解,
根发生变化。
高锰酸钾受热分解反应中,
根变成
根也发生了变化。
另外原子团是带电的微粒,不能稳定存在,只有与其他微粒结合成电中性后才能稳定存在。
(2)关于氧化还原反应,初中学习从得失氧的角度去讨论。
例如:
。
在这个反应中H2夺取了氧化铜中的氧,我们就说H2发生了氧化反应,本身具有还原性,是还原剂;而CuO在反应中失去了氧,我们就说CuO发生了还原反应,本身具有氧化性,是氧化剂。
氧化反应和还原反应同时发生。
选项A中因H2SO4是由H、S、O三种元素组成的化合物,其中不含有H2,在Zn和稀H2SO4的反应中,Zn置换出的是H2SO4中的氢元素(或称氢)。
答案:
CD
[例3]在通常情况下,一氧化氮是一种难溶于水的无色气体,它的密度与空气相近。
一氧化氮很容易和空气中的氧气反应,生成红棕色的二氧化氮气体,二氧化氮易溶于水并与水发生反应。
(1)实验室里,一氧化氮可用________法收集,二氧化氮可用________法收集。
(2)一氧化氮与氧气反应的表示式为,该反应是________反应。
(3)二氧化氮是红棕色的气体,这是二氧化氮的________性质。
解析:
此题为信息迁移题,其特点是在题干中出现若干新的信息。
新的信息一般都超出教材的知识范围,或直接引入生产实践或生活中的化学,或科学家的最新发现,要求学生在学习、理解新信息的基础上,结合已学知识,通过分析、判断解决问题。
因为一氧化氮的密度与空气接近,且能与空气中的氧气反应,所以不能用排空气法收集。
根据一氧化氮难溶于水,故可用排水法收集。
比较NO与NO2的相对分子质量知,NO2的相对分子质量大,故NO2密度比NO大。
又知NO2易溶于水,故收集NO2只能用向上排空气法,不能用排水法收集。
答案:
(1)排水集气;向上排空气。
(2)2NO+O2=2NO2;化合。
(3)物理。
[例4]某同学按下列有关步骤在实验室制取氢气:
①把锌粒装入大试管,然后注入适量的稀硫酸;②检查装置的气密性;③把导管放到水槽里,看到有气泡放出后马上收集一瓶氢气;④取出盖好玻璃片正放在桌上。
回答下列问题:
(1)上述实验过程中,哪些地方不符合操作要求(回答题号):
______。
(2)对不符合操作要求的步骤逐一进行改正,改正的方法是_________。
(3)题中的实验操作顺序是否正确:
__________(填“是”或“否”)。
如果不正确,正确的操作顺序是(用题号回答)_________。
解析:
(1)不符合操作要求的是③和④。
③错在开始逸出的气泡是空气,不宜马上收集;④错在氢气密度比空气小,应倒放在桌上,防止氢气逸散。
(3)题中顺序错误,错在应先检查装置气密性后装药品。
答案:
(1)③④。
(2)③改为:
待有连续、均匀气泡放出时,再收集气体。
④改为:
取出盖好毛玻璃片,瓶口向下倒放在桌上。
(3)否;②①③④。
[例5]实验分析题。
(1)有两位同学做氢气的验纯实验。
同学甲将收集到氢气的试管口向上,拇指堵住试管口,移近火焰,松开拇指,没有什么声音,他认为氢气已经纯了;同学乙将收集到氢气的试管口向下,拇指没有堵住试管口,移近火焰,他听到了爆鸣声,他认为氢气不纯,这两位同学的结论正确吗?
为什么?
答案:
这两位同学的结论均不正确。
同学甲将收集到氢气的试管口向上,虽然用拇指堵住了试管口,但拇指与试管口之间还是会有空隙的,而且他在将试管移近酒精灯火焰时,试管口始终向上,由于氢气是密度最小的气体,在松手的一瞬间就有可能全部跑到空气中去了,所以他听不到声音;学生乙没有将收集到的氢气用拇指堵住试管口,这时空气就有可能进入试管,试管中的氢气随着试管的移动,有可能从试管中逸散到空气中,试管中的气体就有可能变成氢气与空气的混合气体了。
(2)有一位同学用试管收集了氢气后进行验纯操作,他听到尖锐的爆鸣声后就立即用该试管重新收集氢气,他这样操作对吗?
为什么?
应如何操作?
答案:
不对。
听到了尖锐的爆鸣声,说明试管中的氢气是不纯净的,此时试管中有可能还有氢气在燃烧,(由于氢气在空气中燃烧时的火焰是浅蓝的,不易观察到),这时用此试管去收集,就可能点燃发生装置中的氢气,若发生装置中的氢气不纯,就会发生爆炸,非常危险。
当验纯时,发现氢气不纯,应换一个试管或用手指堵住试管口一会儿,使试管内的火焰熄灭,这样就不会发生危险了。
(3)有学生做氢气还原氧化铜的实验时,发现亮红色的铜又变成黑色了,请分析可能的原因。
答:
亮红色的铜变成黑色,有两种原因。
一是实验结束时可能先停止通氢后停止加热,二是可能先停止加热,后停止通氢,但通氢时间短,没有等到试管冷却,以上两种操作都会使空气进入试管,使刚生成的炽热的铜又被空气中的氧气氧化为黑色的氧化铜。
[例6]实验室制取氢气,并做氢气还原氧化铜的实验,有下列操作,将正确操作顺序用符号表示。
________________________。
A.检验氢气的纯度B.检验装置的气密性C.装锌粒、固定试管D.从长颈漏斗里加入稀盐酸E.通氢气F.给氧化铜加热G.停止给氧化铜加热
H.继续通氢气,至试管冷却
解析:
制备气体一定要检查装置的气密性。
可燃性气体在点燃或者遇热以前,一定要检验纯度以免发生爆炸。
用氢气还原氧化铜为了安全和得到单质铜,一定要先通氢,后点酒精灯;实验完毕要先撤酒精灯,后停氢。
答案:
BCDAEFGH。
[例7]有A、B、C、D、E五种物质存在下图的转化关系,在通常状况下A、B是气体,D为液体,C为黑色固体,E为红色固体。
试回答:
(1)写出五种物质的化学式:
A___________,B___________,C___________,D__________,E___________。
(2)写出有关的化学方程式:
______________________、______________________、______________________
解析:
解此推断题既要考虑物质间的相互转化关系,又要注意题中提示的物质状态,来者分析。
答案:
(1)A:
H2B:
O2C:
CuOD:
H2OE:
Cu
(2)
【模拟试题】
一.选择题(每题只有一个选项正确)
1.以下对水的性质的说法中,错误的是()
A.常温下水是无色无气味无味道的液体B.水在0℃时会结成冰
C.水是一种单质,通电也不会分解D.水能与一些氧化物反应
2.下列关于水的组成,叙述正确的是()
A.水是由氢分子和氢原子组成的B.水是氢气和氧气组成的
C.水是由氢元素和氧元素组成的D.水是氢分子和氧分子组成的
3.电解水时阳极和阴极产生的气体的质量比是()
A.1∶2B.2∶1C.1∶8D.8∶1
4.纯净的水是()
A.无色无味的溶液B.是由一个氢分子和一个氧原子组成
C.是由氢元素和氧元素组成D.是由氢气和氧气1∶8质量比反应生成的
5.常温下,碘与镁化合时速率很慢,若滴入几滴水,则反应剧烈且形成一股美丽的紫色烟雾,此时水的作用是()
A.反应物B.氧化剂C.催化剂D.还原剂
6.实验室制取氢气最好用的方法是()
A.电解水B.锌粒和浓硫酸反应
C.镁条与盐酸D.锌粒和稀硫酸反应
7.实验室制取氢气时,不需选用的仪器是()
A.试管B.酒精灯C.导管D.铁架台
翰林汇8.下列物质中不含有原子团的是()
A.KOHB.Na2SO4C.NaClD.KClO3翰林汇
9.实验室收集氢气可采用的方法是()
A.向上排气取气法B.排水取气法
C.向下排气取气法D.排水取气和向下排气法。
10.制取并收集氢气时,要用到的一组仪器是()
A.集气瓶、试管、导管、铁架台B.集气瓶、试管、量筒、铁架台
C.酒精灯、试管、蒸发皿、铁架台D.酒精灯、试管、漏斗、铁架台
11.在下面所述实验室制取氢气装置中,不正确的是()
A.长颈漏斗底部插在液面以下
B.发生装置中氢气导出管管口露出橡皮塞约半厘米
C.用排水法收集氢气时把装满水的集气瓶倒立在水槽里
D.加热发生装置
12.下列物质含有氢分子的是()
A.H2OB.H2SO4C.H2SD.水煤气
13.氢气的下列性质不属于物理性质的是()
A.氢气在1.01×105帕、—259.1℃时变成雪花状的固体
B.氢气是难溶于水的气体
C.点燃不纯净的氢气发生爆炸
D.氢气能填充探空气球
14.氢气的性质决定了氢气的下列用途,在下列用途中,利用氢气还原性的是()
A.冶炼金属B.填充探空气球
C.驱动火箭D.焊接
15.氢气在空气中燃烧时产生的火焰颜色是()
A.黄色B.淡蓝色C.苍白色D.蓝色
16.下列实验操作不正确的是()
A.点燃氢气前先检验氢气的纯度
B.氧气的验满是将带火星的木条在瓶口试之
C.用玻璃棒搅拌漏斗里的液体,以加快过滤的速度
D.收集完氧气后,先撤导管后撤酒精灯
1翰林汇7.做氢气还原氧化铜的实验,当反应完成后,须先撤酒精灯,片刻后再停止通氢气。
其原因是()
A.使CuO充分还原B.防止铜被空气中的氧气氧化
C.让生成的水蒸气冷凝或排出D.防止试管骤冷引起破裂
18.做氢气还原氧化铜的实验时,正确的操作是()
A.先加热氧化铜,再向试管中通入氢气
B.反应完毕,撤灯后,还要继续通入氢气直到试管冷却
C.把盛有氧化铜粉末的试管固定在铁架台上,管口要向上倾斜
D.向试管中通入氢气前,不必检验氢气的纯度
二.填空题:
19.给水通电后,能生成________,由此可以证明水是由________组成的。
从原子、分子观点来分析,水电解的实质是
20.水在___________的作用下分解,在水电解器的__________极产生_______气,______极产生______气,两种气体的体积比大约是_______________。
21.下列反应属于分解反应的是,属于化合反应的是,属于置换反应的是。
A.
B.
C.镁+盐酸——氯化镁+氢气D.
22.某学生设计了如下图所示的关于实验室制取氢气的装置。
(1)指出图中的两处错误(不解释,不改正)。
①____________________________,②___________________________。
(2)写出图中标有a、b两种仪器的名称:
a__________b_____________。
23.下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图。
(1)试管口应略向下倾斜,原因是________________;
(2)实验开始时,应该向试管中先通一会儿氢气,再用酒精灯给试管加热,这是为了________;
(3)反应完成时,应先熄灭酒精灯,等试管冷却后再停止通入氢气,这是为了_______;
(4)实验过程中,观察到的现象是____________、____________;
(5)在这个反应中,氧化剂是________。
试题答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
C
C
D
C
C
D
B
C
D
A
D
D
C
A
B
C
B
B
19.氢气和氧气;氢元素和氧元素;水分子分解生成氢原子和氧原子,然后氢原子、氧原子分别两两结合构成氢分子和氧分子。
20.直流电;阳极(或正极);氧气;阴极(或负极);氢气;1:
翰林汇2
21.B;A;C、D
22.
(1)发生装置中用酒精灯加热了;收集装置中采用了向上排空气法收集
(2)长颈漏斗;集气瓶。
23.
(1)防止生成的水蒸气冷却后倒流使受热的试管炸裂
(2)防止氢气和试管内的空气混合后受热发生爆炸
(3)防止被还原的铜在冷却过程中重新被氧化
(4)黑色粉末变红色,试管口有无色液滴生成
(5)氧化铜
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