高中氫氣知識點總結

氫氣的性質和用途

知識要點：

1．掌握氫氣的可燃性、還原性，並瞭解有關的實驗過程和現象。

2．理解點燃氫氣之前為什麼先要檢驗氫氣的純度，掌握檢驗的方法。

3．從得氧、失氧的角度對照了解氧化反應和還原反應，氧化劑和還原劑。

知識的重點：氫氣的化學性質。

知識詳解：

一、物理性質：

在通常狀況下，氫氣是一種無色、無味的氣體，難溶於水，密度比空氣的密度小，在所有氣體中，氫氣是最輕的氣體。

二、化學性質：

在常溫下氫氣的化學性質穩定，但在點燃或加熱等條件下，能跟許多種物質發生化學反應。

1．氫氣的可燃性

實驗1 現象 結論

純淨的H2 安靜的燃燒

在空氣中點燃 發出淡藍色火焰 2H2+O

2

放出大量的熱

有水珠生成

實驗2

不純的氫氣點燃爆炸 2H2+O2

∴點燃氫氣之前必須要驗純！

a. 驗純的操作：

用排水法收集一試管氫氣，用拇指堵住（試管口向下），移近火焰移開拇指點火。如果聽到尖銳的爆鳴聲，就表明氫氣不純，需要再收集，再檢驗，直到響聲很小，才表明氫氣已純淨。 注意：

（1）可準備兩支試管交替使用，避免試管中未熄滅的火焰引燃氫氣。

（2）若使用一支試管，第一次驗純後不應馬上進行第二次，要用拇指堵住試管口一會兒， 讓其中的火焰因缺氧而熄滅，才能繼續收集檢驗。

b. 為什麼純淨的H2在空氣中點燃不發生爆炸，而不純的氫氣點燃會發生爆炸呢？

原來，只有當氫氣與空氣混合達到一定比例時，才能發生爆炸，這個混合比例是一段取值範圍，稱為爆炸極限。氫氣的爆炸極限為4%～74.2%，是所有可燃氣體中爆炸極限最寬的氣體之

一。所以點燃之前一定要驗純，此點可以推廣到所有可燃性氣體點燃之前都要進行驗純。

2．氫氣的還原性

實驗 現象 結論

氫氣還原氧化銅 （1）黑色CuO粉末逐漸變成紅色H2

+CuO

（2）試管口有水滴生成 Cu+H2O 2H2O 2H2O

a. 為了實驗成功，需要注意：

氫氣在使用前一定要驗純。

(1)先通入氫氣將試管中的空氣排淨 （氫）

(2)再用酒精燈加熱盛氧化銅試管使反應發生（燈）

(3)看到CuO全部變紅後先撤去酒精燈並熄滅 （燈）

(4)通氫氣直到紅色的Cu冷卻，避免空氣進入

熱的試管重新與Cu化合，又生成CuO。 （氫）

∴以上實驗步驟可用“氫、燈、燈、氫”四個字來描述。

氫氣還原氧化銅實驗裝置特點：

(1)試管口略向下傾斜

(2)通氫氣的導氣管要通入試管底部位於CuO上方

(3)鐵夾要固定在距管口1/3處

(4)藥品平鋪於試管底部，用酒精燈的外焰加熱

b. 上述反應屬於置換反應，但從氧化銅的角度來看，是CuO失去氧元素變成單質Cu，所以這種氧化物中的氧被奪去的反應，稱為還原反應。在反應中CuO發生還原反應，還原反應只是描述了一個反應的一部分，而不能完整地描述整個反應，所以不是基本反應型別。反應中氫氣奪去了氧化銅中的氧，使CuO發生還原，所以H2具有還原性，是還原劑。而H2自身與氧結合成水，發生了氧化反應。CuO提供氧，是氧化劑。我們把這樣同時發生的氧化反應和還原反應稱為氧化還原反應，是我們要在高中化學中討論的一種重要反應型別。

三、氫氣的用途：

物質的用途與性質密切相關。利用H2的可燃性，可用作高能燃料，燃燒熱值高，產物無汙染，非常理想；利用H2的還原性，可以冶煉名貴的金屬和高純金屬和高純矽；利用H2的物理性質——密度小，可以充灌探空氫氣球；另外H2還是工業生產氨氣（NH3）和鹽酸（HCl）的重要原料。

氫氣的實驗室製法

知識重點：

1．實驗室製取氫氣的反應原理和基本操作；

2．檢驗氫氣純度的方法。

知識詳解：

一、實驗室製取氫氣的原料和原理

一般在實驗室製取氫氣所選用的原料是金屬鋅和稀硫酸，其反應的原理如下：

Zn + H2SO4＝ ZnSO4 + H2↑

鋅 硫酸硫酸鋅 氫氣

另外，其它一些活潑金屬如鎂，鐵等也能與稀硫酸反應得到氫氣，為什麼偏偏選擇金屬鋅呢？因為鎂的價格比鋅貴很多，而且金屬鎂也比鋅活潑的多，所以反應起來速度太快，不容易控制；用金屬鐵雖也可製出氫氣，但鐵不如鋅活潑，反應的速度較慢，於是實驗室選用了活潑性適中的

金屬鋅來製取氫氣。再有一個問題，就是鹽酸（HCl）也能與鋅、鐵、鎂等金屬反應得到H2，為什麼不用呢？是因為鹽酸易揮發，所以生成氫氣中往往含有少量鹽酸的酸霧，而硫酸不易揮發，生成的氫氣相對較純的.緣故。以下是鎂、鋅、鐵分別與稀硫酸和稀鹽酸的反應的表示式：● Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑

鎂 硫酸硫酸鎂氫氣

● Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑

鎂 鹽酸氯化鎂氫氣

● Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑

鐵 硫酸 硫酸亞鐵氫氣

● Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑

鐵 鹽酸 氯化亞鐵 氫氣

● Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑

鋅 鹽酸 氯化鋅氫氣

二、實驗裝置

在此裝置中應注意：

（1）長頸漏斗的導管下端應伸入液麵以下，形成液封，避免氫氣從長頸漏斗中逸出。

（2）匯出氫氣的導管伸入試管中不宜過長。

此裝置的使用範圍：

一般地，塊狀固體與液體反應，不需要加熱，製取氣體且氣體在水中的溶解程度不大，都可使用此裝置。

三、收集氫氣（如圖）

1．排水法收集H2，是因為氫氣難溶於水

2. 向下排空氣法收集H2，是因為氫氣的密度比空氣密度小

注意：

①排水法收集的氣體較純；

②充滿氫氣的集氣瓶用玻璃片蓋上並倒置在桌面上，以防止氫氣向空氣中逸散。

四、置換反應：

由一種單質跟一種化合物起反應，生成另一種單質和另一種化合物的反應叫做置換反應。 如，本節課所學的幾種金屬與硫酸或鹽酸的反應，都屬於置換反應：

Zn + H2SO4 = H2↑ + ZnSO4

單質化合物單質 化合物

置換反應與我們以前講過的化合反應、分解反應都是化學中的基本反應型別。

五、原子團：

由若干個原子構成，在化學反應裡，作為一個整體參加反應，好像一個原子一樣，這樣的原子集團叫做原子團。原子團的種類繁多，我們常見的原子團有硝酸鈉（NaNO3）中的硝酸根（NO3）、硫酸（H2SO4）中的硫酸根（SO4）、氯酸鉀（KClO3）中的氯酸根（ClO3）、氫氧化鈉（NaOH）中的氫氧根（OH）、碳酸（H2CO3）中的碳酸根（CO3）、及硝酸銨（NH4NO3）中的銨根（NH4）等。

原子團不是在任何化學反應中都保持不變，例如

KClO3中的氯酸根(ClO3)發生了變化。原子團不能單獨存在，它是化合物的一部分。