Тема урока: Водород.
Цель: Познакомить учащихся с элементом водородом в свете ПСХЭ. Дать характеристику физическим и химическим свойствам водорода. Рассмотреть основные способы получения и применение водорода.
Задачи:
А) образовательная: обеспечить усвоение учащимися понятий: “водород – химический элемент”, “водород – простое вещество”, изучить физические и химические свойства водорода, методы получения водорода в промышленности и в лаборатории.
Б) воспитательная: воспитание мотивов учения, положительного отношения к занятиям, стремления добиваться наилучших результатов.
В) развивающая: развитие умений учебного труда (умение работать в должном темпе – читать, делать четкие записи в рабочей тетради); развитие умений наблюдения (умение наблюдать за демонстрационными опытами, делать выводы по результатам опытов); развитие познавательных умений (формировать умение выделять главное, вести конспект, делать выводы); развитие мышления (развитие аналитического мышления – формирование умения выделять существенные признаки и свойства веществ).
Тип урока: Урок изучения нового материала слайд 1
Ход урока:
I. Организационный момент
II.Проверка домашнего задания(слайд 2) по теме «Кислород. Тепловые эффекты химических реакций»У вас на столах лежат задания в течении 5 минут вставьте пропущенные слова.
«Кислород» в переводе с латинского означает рожденный водой.
В атмосфере нашей планеты находится 21 %.
Бинарные соединения состоящие из двух элементов один из которых кислород называются оксидами.
При участии кислорода , совершается важнейший жизненный процесс дыхание.
Реакции, протекающие, с выделением теплоты называются экзотермическими.
Реакции, протекающие, с поглощением теплоты называются эндотермическими.
В чем измеряются тепловые реакции в кДж
Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называют термохимическими уравнениями. Взаимопроверка. Ответы на доске.
III.Объяснение нового материала.
-Угадайте, о каком газе идет речь в стихотворении:
Я газ, легчайший и бесцветный, неядовитый и безвредный.
Соединяясь с кислородом, я для питья даю вам воду. ( Водород).Слайд 3
-Да, это- водород, второй химический элемент , который мы сегодня изучим.
Запишите в тетрадь число, тему нашего урока, по которому мы сегодня будем работать.(Записывают).слайд 4
IV.Историческая справка. Сообщение учащихся.(слайд 5-9)
1 ученик: Водород самый распространённый элемент в космосе. Основная масса звёзд состоит из водорода. В условиях звёздных температур и межзвёздного пространства это элемент существует в виде отдельных атомов. Водород входит в состав основного компонента Земли – вода. Хоть доля водорода в земной коре около 1% от массы, однако, его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых 17%. Многие органические вещества представляют собой соединения С,О, Н,: нефть, природный газ, углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты, витамины. В теле человека 10% атомов водорода.
2 ученик: Водород – первый химический элемент периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Атомный номер водорода – 1, относительная атомная масса равна 1,0079. В 1766 году известный английский ученый Генри Кавендиш получил «искусственный воздух» действием цинка, железа или олова на разведенную соляную или серную кислоту. Это было совершенно новое вещество, которое хорошо горело и получило название «горючего воздуха». Но лишь в 1787 году Лавуазье доказал, что этот «воздух» входит в состав воды и дал ему название « гидрогениум», т. е. «рождающий воду», «водород».
V. Мы узнали, почему водород получил такое название, а сейчас обратимся к периодической системе, где водород как химический элемент нашёл себе приют.(слайд 10)
Записали в тетради: Водород – химический элемент.
Н – название водород, гидрогениум.( Hydrogenium ).
Валентность = 1 (Вопрос классу – что такое валентность?).
Аr (Н) = 1.
Самый первый и самый легкий элемент.
Соединения он образует с большинством химических элементов. Названия соединений водорода с неметаллами включают в себя название неметалла и слово «водород» ( HCl – хлороводород , HI – йодоводород , H2S - сероводород.
Названия трех веществ вам следует запомнить, запишите:
H2O – вода, NH3 – аммиак, CH4 – природный газ метан.
Соединения водорода с металлами называют гидридами:
NaH – гидрид натрия, AlH3 – гидрид алюминия, TiH2 – гидрид титана.
Водород как простое вещество.
Записали в тетради: Водород – простое вещество. (формула – Н2 ).
Что показывает эта формула? (разбор формулы с учащимися по схеме):
название вещества – водород.
Тип вещества – простое . ( п очему? – ответы учащихся) .
Mr (Н2 ) = 2, что это показывает? – ответы учащихся, это показывает, что молекула водорода в два раза тяжелее 1/12 атомной массы углерода. Устные задачи: Какова масса одного моля водорода? – масса одного моль водорода равна 2 г , а чему равен объем одного моль водорода? Объем одного моль водорода равен 22,4 л , а объем двух моль водорода? Объем двух моль водорода = 44,8 л . Чему равен объем 20 г водорода? Сколько это будет моль? – 10 моль, а сколько литров – 224 л .
Графическая формула Н-Н. Почему? Так как валентность = 1, поэтому молекула водорода двухатомная.
VI.Работа по учебнику.( Слайд 11)Откройте учебник на стр 80, параграф 31. Сейчас вы прочитаете самостоятельно физические свойства водорода и заполните таблицу, которая лежит у вас на столах На задание 7 минут.
Слайд 12
характеристика
водород
Агрегатное состояние
газ
Запах
Не имеет
Цвет
Не имеет
Вкус
Не имеет
Плотность
Он в 14.5 раз легче воздуха
Растворимость в воде
Очень плохо растворим в воде
Температура кипения
253о С он сжижается
VII. Химические свойства водорода.(слайд 13)
-Из-за высокой устойчивости молекул Н2 химическая активность водорода мала. Хотя сам водород – неметалл, он более химически активен по отношению к неметаллам, чем к металлам.
1.Взаимодействие водорода с неметаллами.
При комнатной температуре водород реагирует только с фтором.
Н2+F2=2HF ( со взрывом образуется фтороводород , реакция соединения).
- Напишите уравнение реакции, расставьте коэффициенты, назовите продукты и укажите тип реакции. ( Один ученик пишет реакцию на доске, остальные проверяют правильность выполнения и также записывают уравнение реакции в тетрадь)
- При нагревании Н2 реагирует с менее активными галогенами , бромом и йодом. Напишите уравнения реакции, расставьте коэффициенты, назовите продукты и укажите тип реакции. (Следующий ученик работает у доски, выполняя задание)
-Также водород при температуре вступает в обратимые реакции с серой и азотом. В результате которых образуются сероводород и аммиак. Самостоятельно напишите данные уравнения реакции в тетради.
-В учебной литературе часто используют термин «гремучий газ», подразумевая при этом смесь водорода и кислорода в объемном соотношении 2:1. Это может создать неверное представление о том, что при других объемных соотношениях смеси водорода и кислорода не взрываются. Между тем смеси этих газов взрываются в широком интервале объемных соотношений. Поэтому , например, даже небольшая утечка в помещении водорода из баллона, в котором он хранится, может привести к взрыву. В связи с этим хранить баллоны с водородом в помещении нельзя (для их хранения используют уличные металлические шкафы). Поэтому, прежде чем поджечь полученный в лаборатории водород, его нужно проверить на чистоту. Для этого собирают водород в пробирку , которую в положении вверх дном подносят к пламени. Если водород чистый, то он сгорает спокойно, звук горения глухой, если с примесью воздуха, то звук при горении лающий.
2.Взаимодействие водорода с металлами.
- При нагревании водород реагирует с активными металлами, образуя гидриды. Например NaH, МgH2, CaH2. Давайте напишем эти реакции на доске и в тетради. (У доски работает следующий ученик).
-Химические свойства водорода мы рассмотрели, пора перейти к изучению способов получения водорода.
VIII.Способы получения водорода (слайд 14)
-Получение водорода в лаборатории. Прочитайте о способах получения водорода в учебнике и выпишите соответствующие реакции.
1. Действие на цинк соляной кислотой. (Демонстрация опыта, проверка водорода на чистоту).
-Ребята, что вы увидели в результате проведения реакции? ( Выделение газа)
- Какой звук вы слышали при проверке водорода на чистоту? ( П-пах)
2.Действие на цинк серной кислотой 20%.
Вышеуказанные реакции удобно проводить в аппарате Киппа ( демонстрация аппарата).
3.Реакция алюминия с водным раствором щелочи:
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2
4.Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов с водой. В результате образуются гидроксиды.
2Na+2H2O=2NaOH+H2
-Получение водорода в промышленности. Происходит с помощью каталитической паровой конверсии метана. При температуре 10000С в присутствии катализатора.
2СН4+О2=СО2+2Н2,
- Также водород образуется при получении сажи из метана по реакции крекинга при крекинге нефтепродуктов
СН4=С+2Н2
IX. Применение водорода.(слайд 15-19)
Учитель или учащиеся, заранее приготовившиеся, рассказывают исторический очерк о применении водорода.
1 ученик:Братья – французы Монгольфье первые осуществили идею подняться на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом. В 1783 году совершил полет на воздушном шаре, наполненном водородом французский физик Ж.Шарль. В 1794 году воздушные шары нашли практическое применение в военном деле. В последствии стали применять смесь водорода с гелием. Это было более безопасно, так как водородные шары часто воспламенялись. С 1932 по 1937 год немецкий дирижабль «Граф Цеппелин» совершил 136 полетов из Европы в Южную Америку и 7 полетов – в США и перевез свыше 13 тысяч человек. Потом дирижабли были постепенно вытеснены успехами авиации и вертолетостроения. Сейчас вновь обсуждаются вопросы создания современных дирижаблей. Другое универсальное свойство водорода – самая высокая теплопроводность среди всех газов – находит применение в современной энергетике для охлаждения электрических машин.
2 ученик:В 1944году американские военные попытались использовать водород в качестве ракетного топлива. Помешала делу высокая взрывоопасность газа: стоило совсем немного отклониться от нормальной работы двигателей или допустить малейшую протечку, и мирный водород мигом превращался в зловещий “гремучий газ”. В результате ракеты не долетали до цели, взрываясь прямо на старте. По той же причине американцам не удалось в 50-е годы прошлого века построить водородный самолёт, а в 70-е, во времена нефтяного кризиса, – водородный эсминец. В этом смысле дела в СССР, основном тогдашнем конкуренте Штатов в области водородной энергетики, были более успешны. Советские учёные решили добывать из водорода энергию в виде электричества, напрямую окисляя его в водной среде, а не поджигая в смеси с кислородом. Для этого они использовали топливные элементы, в которых водород на специальной ионообменной мембране соединялся с кислородом, в результате чего получались вода и электричество. Технология оказалась настолько удобной, что сейчас без участия топливных элементов не проходит ни одна серьёзная космическая экспедиция.
3 ученик: Немного позже учёные всё же придумали, как использовать водород в качестве горючего и при этом не взорваться. В газ стали добавлять специальные присадки – ингибиторы. Например, пропилен. Всего 1% этого дешёвого газа – и водород из грозного оружия превращается в безопасный газ. В результате уже в 1979г. компания BMW выпустила первый автомобиль, вполне успешно ездивший на водороде, при этом не взрывавшийся и выпускавший из выхлопной трубы пар. Баварские автомобилестроители в рамках программы “Чистая энергия” приспособили под езду на водороде несколько “семёрок”. Оборудованная 4-литровым двигателем водородная “семёрка2 развивает мощность в 184 лошадиные силы и проходит на одной заправке (170литров жидкого водорода) – 300 км.
X .Этап закрепления новых знаний.(слайд 20)
Контрольный тест.
Цель: Определение степени усвоения материала данного урока.
Вариант №1
1Водород реагирует с обоими веществами пары :
А)H2O и Са Б)Na и NH3 В)Fe2O3 и О2
2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций
А)N2+H2=
Б)СuO+H2=
3. Запишите уравнение реакции взаимодействие водорода с хлором.
Вариант №2
1.Водород реагирует с обоими веществами пары:
А)Cl2 и PbO Б) CuO и Н2О В)О2 и НСl
2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций
А)Cl2+H2=
Б)WO3+H2=
3. Запишите уравнение реакции взаимодействие водорода с натрием.
Вариант №3
1.Водород реагирует с обоими веществами пары:
А)O2 и FeCl3 Б) CuO и НCl В)О2 и НСl
2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций
А)F2+H2=
Б)Br2+H2=
3. Запишите уравнение реакции взаимодействие водорода с кальцием.
XI. Рефлексия. . Подведем итог нашего урока : мы познакомились со вторым после кислорода элементом в химии – это водород.
Вы узнали его свойства и уникальность. Я думаю, вам понятно, почему надо обращаться с газом очень осторожно. Возможен взрыв, вот почему вы должны быть всегда начеку!
Слайд 21
Выставление оценок. Домшнее задание параграф 30, 31, 32 стр. 83 задание 5 письменно.
Приложение
Вставьте пропущенные слова.
«Кислород» в переводе с латинского означает ______________________________.
В атмосфере нашей планеты находится ______.
Бинарные соединения состоящие из двух элементов один из которых кислород называются _______________.
При участии кислорода , совершается важнейший жизненный процесс___________.
Реакции, протекающие, с выделением теплоты называются____________________.
Реакции, протекающие, с поглощением теплоты называются __________________.
В чем измеряются тепловые реакции _____________
Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называют _______________________.
Сообщение учащихся.
1 ученик: Водород самый распространённый элемент в космосе. Основная масса звёзд состоит из водорода. В условиях звёздных температур и межзвёздного пространства это элемент существует в виде отдельных атомов. Водород входит в состав основного компонента Земли – вода. Хоть доля водорода в земной коре около 1% от массы, однако, его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых 17%. Многие органические вещества представляют собой соединения С,О, Н,: нефть, природный газ, углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты, витамины. В теле человека 10% атомов водорода.
2 ученик: Водород – первый химический элемент периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Атомный номер водорода – 1, относительная атомная масса равна 1,0079. В 1766 году известный английский ученый Генри Кавендиш получил «искусственный воздух» действием цинка, железа или олова на разведенную соляную или серную кислоту. Это было совершенно новое вещество, которое хорошо горело и получило название «горючего воздуха». Но лишь в 1787 году Лавуазье доказал, что этот «воздух» входит в состав воды и дал ему название « гидрогениум», т. е. «рождающий воду», «водород».
Физические свойства водорода:
характеристика
водород
Агрегатное состояние
Запах
Цвет
Вкус
Плотность
Растворимость в воде
Температура кипения
Применение:
1 ученик:Братья – французы Монгольфье первые осуществили идею подняться на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом. В 1783 году совершил полет на воздушном шаре, наполненном водородом французский физик Ж.Шарль. В 1794 году воздушные шары нашли практическое применение в военном деле. В последствии стали применять смесь водорода с гелием. Это было более безопасно, так как водородные шары часто воспламенялись. С 1932 по 1937 год немецкий дирижабль «Граф Цеппелин» совершил 136 полетов из Европы в Южную Америку и 7 полетов – в США и перевез свыше 13 тысяч человек. Потом дирижабли были постепенно вытеснены успехами авиации и вертолетостроения. Сейчас вновь обсуждаются вопросы создания современных дирижаблей. Другое универсальное свойство водорода – самая высокая теплопроводность среди всех газов – находит применение в современной энергетике для охлаждения электрических машин.
2 ученик:В 1944году американские военные попытались использовать водород в качестве ракетного топлива. Помешала делу высокая взрывоопасность газа: стоило совсем немного отклониться от нормальной работы двигателей или допустить малейшую протечку, и мирный водород мигом превращался в зловещий “гремучий газ”. В результате ракеты не долетали до цели, взрываясь прямо на старте. По той же причине американцам не удалось в 50-е годы прошлого века построить водородный самолёт, а в 70-е, во времена нефтяного кризиса, – водородный эсминец. В этом смысле дела в СССР, основном тогдашнем конкуренте Штатов в области водородной энергетики, были более успешны. Советские учёные решили добывать из водорода энергию в виде электричества, напрямую окисляя его в водной среде, а не поджигая в смеси с кислородом. Для этого они использовали топливные элементы, в которых водород на специальной ионообменной мембране соединялся с кислородом, в результате чего получались вода и электричество. Технология оказалась настолько удобной, что сейчас без участия топливных элементов не проходит ни одна серьёзная космическая экспедиция.
3 ученик: Немного позже учёные всё же придумали, как использовать водород в качестве горючего и при этом не взорваться. В газ стали добавлять специальные присадки – ингибиторы. Например, пропилен. Всего 1% этого дешёвого газа – и водород из грозного оружия превращается в безопасный газ. В результате уже в 1979г. компания BMW выпустила первый автомобиль, вполне успешно ездивший на водороде, при этом не взрывавшийся и выпускавший из выхлопной трубы пар. Баварские автомобилестроители в рамках программы “Чистая энергия” приспособили под езду на водороде несколько “семёрок”. Оборудованная 4-литровым двигателем водородная “семёрка2 развивает мощность в 184 лошадиные силы и проходит на одной заправке (170литров жидкого водорода) – 300 км.
Контрольный тест.
Цель: Определение степени усвоения материала данного урока.
Вариант №1
1Водород реагирует с обоими веществами пары :
А)H2O и Са Б)Na и NH3 В)Fe2O3 и О2
2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций
А)N2+H2=
Б)СuO+H2=
3. Запишите уравнение реакции взаимодействие водорода с хлором.
Вариант №2
1.Водород реагирует с обоими веществами пары:
А)Cl2 и PbO Б) CuO и Н2О В)О2 и НСl
2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций
А)Cl2+H2=
Б)WO3+H2=
3. Запишите уравнение реакции взаимодействие водорода с натрием.
Вариант №3
1.Водород реагирует с обоими веществами пары:
А)O2 и FeCl3 Б) CuO и НCl В)О2 и НСl
2 Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций
А)F2+H2=
Б)Br2+H2=
3. Запишите уравнение реакции взаимодействие водорода с кальцием.
