Урок по химии на тему Водород получение и применение

МКОУ «Краснянская СОШ»

Урок по химии

«Водород, его получение и свойства»

Подготовила и провела

учитель химии Арчакова Е.В.

2012 год

Цели урока: сформировать представление понятий: «водород – химический элемент», «водород – простое вещество», познакомить нахождением водорода в природе, с физическими свойствами водорода, методами получения водорода в промышленности и в лаборатории и способами собирания его.

Оборудование и реактивы: прибор для получения газов, цинк, соляная кислота.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

План урока

Организационный момент

Проверка знаний:

а) фронтальный опрос;

б) выполнение заданий

III. Новая тема

Открытие водорода.

Распространение водорода.

Характеристика химического элемента.

Физические свойства простого вещества.

Химические свойства простого вещества.

Получение водорода.

Применение водорода.

Лабораторный опыт: Получение водорода и проверка его на чистоту.

IV. Закрепление.

V.Домашняя работа.

Организационный момент.

Проверка знаний.

Запишите формулы веществ в соответствующие столбцы таблицы: H2, Na2S, Al,

CuCl2, Mg, KI, S, Ca(OH)2, O3, FeBr3

Простые вещества

Сложные вещества

1.

1.

Запишите формулы веществ в соответствующие столбцы таблицы: P2O5, I2, HNO3, Ca(OH)2, Na2O, K2SO4, Fe, H3PO4, N2, Na2SiO3, LiOH, Cu

оксиды

основания

кислоты

соли

1.

2.

1.

2.

1.

2.

1.

2.

3.

В верхней части листа записаны уравнения химических реакций, в нижней – беспорядочно расставлены точки с цифрами; каждой цифре соответствует сумма коэффициентов в выше написанных уравнениях реакций. Ваша задача: расшифровать замаскированный химический элемент. Для этого необходимо по порядку уравнивать химические реакции, подсчитывать сумму коэффициентов в уравнении, находить соответствующие точки и последовательно, с помощью маркеров, соединять их друг с другом. Если вы правильно выполните задание, то узнаете, какой химический элемент спрятался за цифрами.

C + O2 → CO2

CH4 → C2H2 + H2

Ca + HCl → CaCl2 + H2

Fe + Cl2 → FeCl3

3

6

5

7

Ученики: Водород

Тема урока Водород, его получение и свойства.

Учитель: Дать характеристику элементу водороду.

Водород – 1-й элемент Периодической таблицы (заряд ядра 1),

химический знак – Н,

относительная атомная масса (атомный вес) 1,008 (округленно 1).

Cхема строения атома 1s1

Валентность водорода в соединениях равна единице, наиболее

распространенная степень окисления +1.

Молекула водорода Н2,

молекулярная масса 2,016 (округленно 2 а.е.м).

Молярная масса 2 г/моль.

Сообщения

Ученик 1

Водород – самый распространенный элемент во Вселенной. Водород составляет около 70 % массы Солнца и звезд. Основная масса звезд состоит из водорода: Юпитер, Сатурн – 92% Н, 8 % Н е, 0,1 % все остальные химические элементы; водород преимущественно составляет межзвездное вещество. Водород входит в состав основного вещества Земли – воды. Вероятно, когда-то водород входил и в атмосферу Земли. Но из-за своей легкости он способен покидать атмосферу, поэтому доля водорода в воздухе ничтожно мала. В связанном виде водород составляет 0,76 % массы Земли.

Ученик 2

Земная кора и живые организмы

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 % (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52 %). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере.

Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %.

Учитель: Водород был известен еще в XVI в. Теофрасту Парацельсу (1493-1541), его получали также Ван -Гельмонт (1577-1644), Роберт Бойль (1627-1691), Николя Лемери (1645-1715), Михаил Васильевич Ломоносов(1711-1765), Джозеф Пристли и другие ученые.

Ученик 3

«История открытия водорода».

Странным на первый взгляд делом занялся однажды английский учёный Кавендиш: он стал пускать мыльные пузыри. Но это было не развлечение.

Перед этим Кавендиш заметил, что, когда железные опилки обливают серной кислотой, появляется много пузырьков какого-то газа. Что это за газ? Учёный вывел его по трубочкам из сосуда. Газ был невидим. Имеет ли он запах? Нет. Тогда Кавендиш наполнил им мыльные пузыри, и они легко поднялись вверх! А если поджечь газ? Он загорался голубоватым пламенем, но что удивительно – при горении получалась вода! Кавендиш назвал новый газ горючим воздухом. Ведь он, как и обычный воздух, был без цвета и запаха. Всё это происходило во второй половине 18-ого века. А позже французский химик Лавуазье сделал обратное: получил «горючий газ» из воды. Он же дал новому газу и другое имя – гидрогениум, т.е. водород или «рождающий воду».

Русское название «водород» было предложено уже в 19 веке химиком М.Соловьевым; название сразу прижилось и в дальнейшем не менялось.

Ученик 4

Физические свойства.

Строение молекулы водорода. (H2 ковалентная неполярная связь, молекулярная кристаллическая решетка.)

Водород — это самый легкий газ (он в 14,4 раза легче воздуха) – (доказать решением задачи) не имеет цвета, вкуса и запаха. Мало растворим в воде (в 1 л воды при 20°С растворяется 18 мл водорода). При температуре — 252,8°С и атмосферном давлении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород бесцветен.

Химические свойства.

Водород – очень интересное вещество. Он может легко окисляться – отдавать свои электроны атомам других элементов. Это происходит, когда водород сжигают в кислороде,

(O2 + 2H2 = 2H2O, реакция протекает со взрывом, смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называется гремучим газом)

Учитель: Вот какая история произошла с французским химиком, директором парижского музея науки Пилатом де Розье. Как-то он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород. До него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, учёный решил убедиться, проник ли водород в лёгкие? Он ещё раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в лёгких экспериментатора смешался с воздухом и произошёл сильный взрыв. « Я думал, что у меня вылетели все зубы вместе с корнями», — так Розье характеризовал испытанные ощущения. Эксперимент чуть не стоил ему жизни.

а также при реакции водорода с галогенами, например с хлором

(Cl2 + H2 = 2HCl, реакция протекает только на свету.)

С другой стороны водород и сам может отнимать у других атомов электроны – так, как он это делает при встрече с атомами активных металлов, например натрия или кальция.

(Na + H2 = 2NaH Ca + H2 = CaH2

Гидридысолеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2 ↑ )

Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H2 = Cu + H2O

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

WO3 + 3H2 = W + 3H2O

Получение водорода:

в лаборатории (демонстрационные опыты)

1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и соляную кислоту:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

2.Взаимодействие кальция с водой:

2Na + 2H2O =2NaOH + H2

В промышленности

1.Электролиз водных растворов солей:

2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2

2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:

H2O + C ⇔ H2 + CO

3.Из природного газа.

Конверсия с водяным паром:

CH4 + H2O ⇔ CO + 3H2 (1000°C)

Каталитическое окисление кислородом:

2CH4 + O2 ⇔ 2CO + 4H2

Крекинг и реформинг углеводородов в процессе переработки нефти.

Ученик 5

Исторический очерк о применении водорода.

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 по1937 год немецкий дирижабль “Граф Цеппелин”совершил 136 полетов из Европы в Южную Америку и 7полетов – 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. Водород — это топливо будущего, существует много примеров создания и применения топливных элементов. Например: подобный агрегат служит источником воды и энергии в космических кораблях, двигателях автомобилей, подводных лодках.

Изготовление водородной бомбы (просмотр видеоролика)

Выполнение лабораторного опыта

Инструкция для учащихся

к лабораторному опыту: «Получение водорода»

Цель опыта: получить водород, научиться проверять его на чистоту, изучить его физические свойства.

Перед выполнением работы необходимо вспомнить следующее.

1. Водород — горючий газ. Смесь его с кислородом, содержащая по объему от 4 до 94% водорода, называется гремучим газом.

2. В приборе для получения водорода должна быть предохранительная медная сетка (зачем?).

Последовательность действий:

1. В пробирку налить 3 мл H2SO4 и положить гранулу Mg, что наблюдаем? Выделяется газ – это водород. Какими свойствами он обладает? Пользуясь схемой, запишите свойства водорода (агрегатное состояние → цвет → вкус→ растворимость в воде→ температура плавления → температура кипения). Вычислить относительную плотность водорода по воздуху и объяснить, почему его собирают в опрокинутую вверх дном пробирку.

2. Составить отчет о проделанной работе.

Закрепление:

Найдите путь, который приведет вас к финишу. Начните прохождение лабиринта с верхней левой клетки. Если суждение, вписанное в эту клетку, правильно, то продолжаете путь по стрелке с обозначением «да». Если данное суждение ошибочно, то вам следует продолжить путь по стрелке с обозначением «нет». Для полного усвоения сведений, приведенных в лабиринте, выбирайте в качестве исходных разные клетки лабиринта.

«Водород»

Д.з. Прочитать параграф.