制氫氣

第三節氫氣的實驗室制法

（1課時）

一.知識教學點

1.實驗室利用金屬和酸反應制取氫氣的反應原理。

2.置換反應。

3.用排水法和向下空氣法收集氫氣的方法。

4.原子團的含義。

二.重、難點

1.重點：實驗室制取氫氣的反應原理和基本操作。

2.難點：置換反應的理解。

三.教學步驟

(一)明確目標

1.使學生掌握實驗室利用金屬和酸反應制取氫氣的反應原理。

2.使學生理解置換反應。

3.學習用排水法和向下空氣法收集氫氣的方法。

4.使學生了解原子團的含義。

(二)整體感知

本節從實驗室制取氫氣的反應原理入手，通過討論，確定了實驗室制取氫氣

的實驗裝置和收集氫氣的方法。完整的闡述了實驗室制取氫氣的全過程，對學生

來講是一個完整的實驗體系，對學生進行分析推理等思維的發展來說是很好的教

材。此外，課本又從幾個實驗入手歸納總結出了置換反應。這樣可以使學生對置

換反應、分解反應、化合反應進行對比加深理解。

另外，本節選學部分還介紹了啟普發生器。此部分可以由學生在課下閱讀，

也可以在課上展示，使學生對它的結構、原理、適用范圍有較深刻的了解。

(三)教學過程

[新課引入]：前面我們學習了水的組成，知道了水在直流電的作用下會分解出氫

氣，那么，它為什么叫做氫氣呢？這是因為氫氣是在相同條件時，

在所有氣體中密度最小的氣體，也就是說，它是最輕的氣體，因此，

它的中文名稱為氫，其含義為成水元素。早在16世紀，人們就已經

發現了這種氣體，但是人們并沒有把它作為一種新的元素，而把它

叫做可燃空氣。直到18世紀，拉瓦錫才通過許許多多的實驗證明了

它是一種新的元素，它形成的單質是氫氣。

[講解]：那么，氫氣是如何制取的呢？今天我們就學習氫氣的制法。

[板書]：一.氫氣的制法

[講解]：在上節課我們看到了電解水可以產生氫氣，但是應當注意這種方法需要

消耗大量的電能，所以成本較高，不適合在工業上大量生產氫氣。在工

業上，通常利用一些非常廉價的原料來制取氫氣，常常是利用天然氣或

水煤氣為原料來制取氫氣的。

[板書]：1.工業制法

原料：天然氣(主要成分為甲烷CH

4

)。

水煤氣(主要成分為一氧化碳CO和氫氣H

2

)。

[講解]：在實驗室中是如何制取氫氣的呢？這是我們今天要解決的主要內容。

[板書]：2.實驗室制法

[講解]：實驗室制取氫氣不可能使用電解水的方法，因為這樣反應速度慢，產氣

量少，在實驗室中我們一般情況下是利用金屬與酸的反應來制取氫氣的。

[板書]：（1）反應原理：金屬與酸的反應

[實驗]：演示實驗3－3：鋅與硫酸的反應。

[教師活動]：組織學生觀察實驗現象，講解實驗步驟及操作要求。

[觀察現象]：產生可燃性氣體，反應后的液體蒸干后得到白色固體。

[討論]：氣體和白色固體分別是什么？

[小結]：可燃性氣體為氫氣，反應后的白色固體為硫酸鋅。

[板書]：實驗3－3：鋅與硫酸的反應

現象：①產生可燃性氣體。

②反應后的液體蒸干后得到白色固體。

反應表達式：鋅+硫酸→硫酸鋅+氫氣

Zn+H

2

SO

4

→ZnSO

4

+H

2

[講解]：根據剛才實驗3－3我們可以知道制取氫氣簡單的實驗裝置可以由試管、

單孔橡皮塞和導管三部分組成。

[板書]：（2）實驗裝置：試管、單孔橡皮塞和導管

[提問]：根據生成氫氣的狀態，密度等，你認為用什么方法收集氫氣比較合適？

(提示：氫氣難溶于水)

[總結板書]：（3）收集方法

①向下排空氣法（氫氣密度小于空氣）

②排水法（氫氣難溶于水）

[演示實驗]：氫氣的制法，并且用兩種方法收集。

[注意]：充滿氫氣的容器應蓋好并把口向下放置。

[教師活動]：組織學生找出制氫氣的簡易裝置的缺點。

[講解]：有時為了能夠不斷地得到氫氣，并且使用的量較大時，我們利用了另一

種實驗室常用的儀器叫做啟普發生器來制取氫氣。

[板書]：（4）啟普發生器

[教師活動]：指導學生閱讀課本第50－51頁有關內容。

[展示]：啟普發生器。

[講解]：我們在制取氫氣時除了可以利用鋅和硫酸反應外，還可以利用其他金屬

和酸的反應來制取氫氣。

[實驗]：鎂與硫酸的反應，鐵與鹽酸的反應。

[觀察現象]：都產生了氧氣。

[總結板書]：化學反應表達式：

鎂+硫酸→硫酸鎂+氫氣

Mg+H

2

SO

4

→MgSO

4

+H

2

鐵+鹽酸→氯化亞鐵+氫氣

Fe+HCl→FeCl

2

+H

2

[提問]：觀察制取氫氣的三個反應，判斷它們屬于哪一種反應類型？有什么特

點？

[結論]：這三個反應既不屬于分解反應，又不屬于化合反應，這些反應是一類新

的反應類型。

[板書]：二.置換反應

1.反應的特點：

（1）反應物有兩種：一種單質，一種化合物。

（2）產物也有兩種：一種單質，一種化合物。

[師生活動]：根據置換反應的特點，給置換反應下一個定義。

[板書]：2.置換反應的定義：由一種單質和一種化合物起反應，生成另一種單質

和另一種化合物的反應。

[講解]：在硫酸分子中，一個硫原子和四個氧原子結合成的SO

4

，在反應前后沒

有變化，我們把硫酸中沒有變化的SO

4

叫做原子團，稱為硫酸根。

[板書]：3.原子團：MnO

4

(高錳酸根)、SO

4

(硫酸根)、PO

4

(磷酸根)

NO

3

(硝酸根)、ClO

3

(氯酸根)、CO

3

(碳酸棍)，

OH(氫氧根)、NH

4

(銨根)等都叫做原子團。

[講解]：應牢記常用原子團的符號，記憶的方法可以采用韻語記憶：

[板書]：原子團，不難記，銨根NH

4

酸根先記錳、硫、磷，符號后面添“O

4

”

酸根再記硝、氯、碳，符號后面添“O

3

”

[練習]：完成教材第52頁第1題。

(四)總結、擴展

本節內容我們主要學習了氫氣的實驗室制法和置換反應，氫氣的實驗室制

法我們應該學會利用反應原理確定反應裝置，利用產物特點確定收集方法。并且

應掌握實驗室制取氫氣的反應表達式和實驗操作。對于置換反應我們應當學會根

據反應物的特點和產物的特點判斷反應類型。到現在為止我們已經學習了三個基

本反應類型，下面我們對這三個反應類型進行一下總結：

化合反應：A+B→AB(多變一)

分解反應：AB→A+B(一變多)

置換反應：A+BC→B+AC(單質+化合物→單質+化合物)

四.布置作業：教材第52頁第2、3題。

第三節氫氣的實驗室制法

（1課時）

一.知識教學點

1.實驗室利用金屬和酸反應制取氫氣的反應原理。

2.置換反應。

3.用排水法和向下空氣法收集氫氣的方法。

4.原子團的含義。

二.重、難點

1.重點：實驗室制取氫氣的反應原理和基本操作。

2.難點：置換反應的理解。

三.教學步驟

(一)明確目標

1.使學生掌握實驗室利用金屬和酸反應制取氫氣的反應原理。

2.使學生理解置換反應。

3.學習用排水法和向下空氣法收集氫氣的方法。

4.使學生了解原子團的含義。

(二)整體感知

本節從實驗室制取氫氣的反應原理入手，通過討論，確定了實驗室制取氫氣

的實驗裝置和收集氫氣的方法。完整的闡述了實驗室制取氫氣的全過程，對學生

來講是一個完整的實驗體系，對學生進行分析推理等思維的發展來說是很好的教

材。此外，課本又從幾個實驗入手歸納總結出了置換反應。這樣可以使學生對置

換反應、分解反應、化合反應進行對比加深理解。

另外，本節選學部分還介紹了啟普發生器。此部分可以由學生在課下閱讀，

也可以在課上展示，使學生對它的結構、原理、適用范圍有較深刻的了解。

(三)教學過程

[新課引入]：前面我們學習了水的組成，知道了水在直流電的作用下會分解出氫

氣，那么，它為什么叫做氫氣呢？這是因為氫氣是在相同條件時，

在所有氣體中密度最小的氣體，也就是說，它是最輕的氣體，因此，

它的中文名稱為氫，其含義為成水元素。早在16世紀，人們就已經

發現了這種氣體，但是人們并沒有把它作為一種新的元素，而把它

叫做可燃空氣。直到18世紀，拉瓦錫才通過許許多多的實驗證明了

它是一種新的元素，它形成的單質是氫氣。

[講解]：那么，氫氣是如何制取的呢？今天我們就學習氫氣的制法。

[板書]：一.氫氣的制法

[講解]：在上節課我們看到了電解水可以產生氫氣，但是應當注意這種方法需要

消耗大量的電能，所以成本較高，不適合在工業上大量生產氫氣。在工

業上，通常利用一些非常廉價的原料來制取氫氣，常常是利用天然氣或

水煤氣為原料來制取氫氣的。

[板書]：1.工業制法

原料：天然氣(主要成分為甲烷CH

4

)。

水煤氣(主要成分為一氧化碳CO和氫氣H

2

)。

[講解]：在實驗室中是如何制取氫氣的呢？這是我們今天要解決的主要內容。

[板書]：2.實驗室制法

[講解]：實驗室制取氫氣不可能使用電解水的方法，因為這樣反應速度慢，產氣

量少，在實驗室中我們一般情況下是利用金屬與酸的反應來制取氫氣的。

[板書]：（1）反應原理：金屬與酸的反應

[實驗]：演示實驗3－3：鋅與硫酸的反應。

[教師活動]：組織學生觀察實驗現象，講解實驗步驟及操作要求。

[觀察現象]：產生可燃性氣體，反應后的液體蒸干后得到白色固體。

[討論]：氣體和白色固體分別是什么？

[小結]：可燃性氣體為氫氣，反應后的白色固體為硫酸鋅。

[板書]：實驗3－3：鋅與硫酸的反應

現象：①產生可燃性氣體。

②反應后的液體蒸干后得到白色固體。

反應表達式：鋅+硫酸→硫酸鋅+氫氣

Zn+H

2

SO

4

→ZnSO

4

+H

2

[講解]：根據剛才實驗3－3我們可以知道制取氫氣簡單的實驗裝置可以由試管、

單孔橡皮塞和導管三部分組成。

[板書]：（2）實驗裝置：試管、單孔橡皮塞和導管

[提問]：根據生成氫氣的狀態，密度等，你認為用什么方法收集氫氣比較合適？

(提示：氫氣難溶于水)

[總結板書]：（3）收集方法

①向下排空氣法（氫氣密度小于空氣）

②排水法（氫氣難溶于水）

[演示實驗]：氫氣的制法，并且用兩種方法收集。

[注意]：充滿氫氣的容器應蓋好并把口向下放置。

[教師活動]：組織學生找出制氫氣的簡易裝置的缺點。

[講解]：有時為了能夠不斷地得到氫氣，并且使用的量較大時，我們利用了另一

種實驗室常用的儀器叫做啟普發生器來制取氫氣。

[板書]：（4）啟普發生器

[教師活動]：指導學生閱讀課本第50－51頁有關內容。

[展示]：啟普發生器。

[講解]：我們在制取氫氣時除了可以利用鋅和硫酸反應外，還可以利用其他金屬

和酸的反應來制取氫氣。

[實驗]：鎂與硫酸的反應，鐵與鹽酸的反應。

[觀察現象]：都產生了氧氣。

[總結板書]：化學反應表達式：

鎂+硫酸→硫酸鎂+氫氣

Mg+H

2

SO

4

→MgSO

4

+H

2

鐵+鹽酸→氯化亞鐵+氫氣

Fe+HCl→FeCl

2

+H

2

[提問]：觀察制取氫氣的三個反應，判斷它們屬于哪一種反應類型？有什么特

點？

[結論]：這三個反應既不屬于分解反應，又不屬于化合反應，這些反應是一類新

的反應類型。

[板書]：二.置換反應

1.反應的特點：

（1）反應物有兩種：一種單質，一種化合物。

（2）產物也有兩種：一種單質，一種化合物。

[師生活動]：根據置換反應的特點，給置換反應下一個定義。

[板書]：2.置換反應的定義：由一種單質和一種化合物起反應，生成另一種單質

和另一種化合物的反應。

[講解]：在硫酸分子中，一個硫原子和四個氧原子結合成的SO

4

，在反應前后沒

有變化，我們把硫酸中沒有變化的SO

4

叫做原子團，稱為硫酸根。

[板書]：3.原子團：MnO

4

(高錳酸根)、SO

4

(硫酸根)、PO

4

(磷酸根)

NO

3

(硝酸根)、ClO

3

(氯酸根)、CO

3

(碳酸棍)，

OH(氫氧根)、NH

4

(銨根)等都叫做原子團。

[講解]：應牢記常用原子團的符號，記憶的方法可以采用韻語記憶：

[板書]：原子團，不難記，銨根NH

4

酸根先記錳、硫、磷，符號后面添“O

4

”

酸根再記硝、氯、碳，符號后面添“O

3

”

[練習]：完成教材第52頁第1題。

(四)總結、擴展

本節內容我們主要學習了氫氣的實驗室制法和置換反應，氫氣的實驗室制

法我們應該學會利用反應原理確定反應裝置，利用產物特點確定收集方法。并且

應掌握實驗室制取氫氣的反應表達式和實驗操作。對于置換反應我們應當學會根

據反應物的特點和產物的特點判斷反應類型。到現在為止我們已經學習了三個基

本反應類型，下面我們對這三個反應類型進行一下總結：

化合反應：A+B→AB(多變一)

分解反應：AB→A+B(一變多)

置換反應：A+BC→B+AC(單質+化合物→單質+化合物)

四.布置作業：教材第52頁第2、3題。