氢气的性质和用途
知识要点：
1．掌握氢气的可燃性、还原性，并了解有关的实验过程和现象。
2．理解点燃氢气之前为什么先要检验氢气的纯度，掌握检验的方法。
3．从得氧、失氧的角度对照了解氧化反应和还原反应，氧化剂和还原剂。
知识的重点：氢气的化学性质。
知识详解：
一、物理性质：
在通常状况下，氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的密度小，在所有气体中，氢气是最轻的气体。
二、化学性质：
在常温下氢气的化学性质稳定，但在点燃或加热等条件下，能跟许多种物质发生化学反应。
1．氢气的可燃性
实验1 现象 结论
纯净的H2 安静的燃烧
在空气中点燃 发出淡蓝色火焰 2H2+O
2
放出大量的热
有水珠生成
实验2
不纯的氢气点燃爆炸 2H2+O2
∴点燃氢气之前必须要验纯！
a. 验纯的操作：
用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住（试管口向下），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，才表明氢气已纯净。 注意：
（1）可准备两支试管交替使用，避免试管中未熄灭的火焰引燃氢气。
（2）若使用一支试管，第一次验纯后不应马上进行第二次，要用拇指堵住试管口一会儿， 让其中的火焰因缺氧而熄灭，才能继续收集检验。
b. 为什么纯净的H2在空气中点燃不发生爆炸，而不纯的氢气点燃会发生爆炸呢？
原来，只有当氢气与空气混合达到一定比例时，才能发生爆炸，这个混合比例是一段取值范围，称为爆炸极限。氢气的爆炸极限为4%～74.2%，是所有可燃气体中爆炸极限最宽的气体之
一。所以点燃之前一定要验纯，此点可以推广到所有可燃性气体点燃之前都要进行验纯。
2．氢气的还原性
实验 现象 结论
氢气还原氧化铜 （1）黑色CuO粉末逐渐变成红色H2
+CuO
（2）试管口有水滴生成 Cu+H2O 2H2O 2H2O
a. 为了实验成功，需要注意：
氢气在使用前一定要验纯。
(1)先通入氢气将试管中的空气排净 （氢）
(2)再用酒精灯加热盛氧化铜试管使反应发生（灯）
(3)看到CuO全部变红后先撤去酒精灯并熄灭 （灯）
(4)通氢气直到红色的Cu冷却，避免空气进入
热的试管重新与Cu化合，又生成CuO。 （氢）
∴以上实验步骤可用“氢、灯、灯、氢”四个字来描述。
氢气还原氧化铜实验装置特点：
(1)试管口略向下倾斜
(2)通氢气的导气管要通入试管底部位于CuO上方
(3)铁夹要固定在距管口1/3处
(4)药品平铺于试管底部，用酒精灯的外焰加热
b. 上述反应属于置换反应，但从氧化铜的角度来看，是CuO失去氧元素变成单质Cu，所以这种氧化物中的氧被夺去的反应，称为还原反应。在反应中CuO发生还原反应，还原反应只是描述了一个反应的一部分，而不能完整地描述整个反应，所以不是基本反应类型。反应中氢气夺去了氧化铜中的氧，使CuO发生还原，所以H2具有还原性，是还原剂。而H2自身与氧结合成水，发生了氧化反应。CuO提供氧，是氧化剂。我们把这样同时发生的氧化反应和还原反应称为氧化还原反应，是我们要在高中化学中讨论的一种重要反应类型。
三、氢气的用途：
物质的用途与性质密切相关。利用H2的可燃性，可用作高能燃料，燃烧热值高，产物无污染，非常理想；利用H2的还原性，可以冶炼名贵的金属和高纯金属和高纯硅；利用H2的物理性质——密度小，可以充灌探空氢气球；另外H2还是工业生产氨气（NH3）和盐酸（HCl）的重要原料。
氢气的实验室制法
知识重点：
1．实验室制取氢气的反应原理和基本操作；
2．检验氢气纯度的方法。
知识详解：
一、实验室制取氢气的原料和原理
一般在实验室制取氢气所选用的原料是金属锌和稀硫酸，其反应的原理如下：
Zn + H2SO4＝ ZnSO4 + H2↑
锌 硫酸硫酸锌 氢气
另外，其它一些活泼金属如镁，铁等也能与稀硫酸反应得到氢气，为什么偏偏选择金属锌呢？因为镁的价格比锌贵很多，而且金属镁也比锌活泼的多，所以反应起来速度太快，不容易控制；用金属铁虽也可制出氢气，但铁不如锌活泼，反应的速度较慢，于是实验室选用了活泼性适中的
金属锌来制取氢气。再有一个问题，就是盐酸（HCl）也能与锌、铁、镁等金属反应得到H2，为什么不用呢？是因为盐酸易挥发，所以生成氢气中往往含有少量盐酸的酸雾，而硫酸不易挥发，生成的氢气相对较纯的.缘故。以下是镁、锌、铁分别与稀硫酸和稀盐酸的反应的表达式：● Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
镁 硫酸硫酸镁氢气
● Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
镁 盐酸氯化镁氢气
● Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
铁 硫酸 硫酸亚铁氢气
● Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
铁 盐酸 氯化亚铁 氢气
● Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
锌 盐酸 氯化锌氢气
二、实验装置
在此装置中应注意：
（1）长颈漏斗的导管下端应伸入液面以下，形成液封，避免氢气从长颈漏斗中逸出。
（2）导出氢气的导管伸入试管中不宜过长。
此装置的使用范围：
一般地，块状固体与液体反应，不需要加热，制取气体且气体在水中的溶解程度不大，都可使用此装置。
三、收集氢气（如图）
1．排水法收集H2，是因为氢气难溶于水
2. 向下排空气法收集H2，是因为氢气的密度比空气密度小
注意：
①排水法收集的气体较纯；
②充满氢气的集气瓶用玻璃片盖上并倒置在桌面上，以防止氢气向空气中逸散。
四、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叫做置换反应。 如，本节课所学的几种金属与硫酸或盐酸的反应，都属于置换反应：
Zn + H2SO4 = H2↑ + ZnSO4
单质化合物单质 化合物
置换反应与我们以前讲过的化合反应、分解反应都是化学中的基本反应类型。
五、原子团：
由若干个原子构成，在化学反应里，作为一个整体参加反应，好像一个原子一样，这样的原子集团叫做原子团。原子团的种类繁多，我们常见的原子团有硝酸钠（NaNO3）中的硝酸根（NO3）、硫酸（H2SO4）中的硫酸根（SO4）、氯酸钾（KClO3）中的氯酸根（ClO3）、氢氧化钠（NaOH）中的氢氧根（OH）、碳酸（H2CO3）中的碳酸根（CO3）、及硝酸铵（NH4NO3）中的铵根（NH4）等。
原子团不是在任何化学反应中都保持不变，例如
KClO3中的氯酸根(ClO3)发生了变化。原子团不能单独存在，它是化合物的一部分。
