Урок
на тему «Водород» 9 класс
Цель: рассмотрение
свойств водорода как химического элемента и простого вещества.
рассмотреть положение водорода в Периодической
системе; изучить физические, химические свойства, способы получения и
применение водорода, развивать умения выделять главное, обобщать,
анализировать, сравнивать, наблюдать.
Ход урока.
1. Организационный момент
2. Целеполагание и мотивация
Сегодня у нас необычный урок. Урок-поиск.
Доводы, до которых человек додумывается
сам,
Обычно убеждают его больше, нежели те,
Которые пришли в голову другим.
Б. Паскаль
3. Работа в группах.
Кейс №1 (группа №1):
Характеристика элемента водорода по его положению в таблице Менделеева:
Характеризуя
водород по положению в периодической системе химических элементов Д. И.
Менделеева, следует обратить внимание на особенности строения атома водорода —
самого простейшего из химических элементов (состоит из ядра, представляющего
собой один протон, и одного электрона. В ядре атома водорода нейтронов нет).
Наиболее распространенная степень окисления водорода +1(H2O, CH4-метан, H2S-сероводород).
В соединениях с металлами водород проявляет степень окисления, равную -1(NaH, CaH2-гидриды
металлов).
Молекула водорода двухатомная, связь ковалентная неполярная. Схема
образования молекулы водорода: H:H
или H-H.
Водород — газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, в 14,5 раз
легче воздуха.
Так же как и у щелочных металлов (Li, Na, К и др.), у Н на внешнем
электронном слое один электрон, с другой стороны, так же как и элементам VII
группы, водороду не хватает одного электрона до его завершения (поэтому водород
расположен одновременно и в I, и в VII группе.
Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле водород
содержится в воде, природном газе, нефти.
Происхождение названия
Лавуазье дал водороду название hydrogène (от
др.-греч. ὕδωρ — «вода» и γενναω — «рождаю») — «рождающий воду». Русское
наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году — по аналогии
с ломоносовским «кислородом».
Кейс №2(группа №2).
Физические свойства
Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в
14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при
одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся
быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать
теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой
высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность
примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.
Молекула водорода двухатомна — Н2.
При нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987
г/л (н.у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120.9·106
Дж/кг, малорастворим в воде — 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих
металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов на 1 объём Pd). С
растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через
них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается
разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так
называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре.
Изотопы
Водород встречается в виде трёх изотопов,
которые имеют индивидуальные названия: 1H — протий (Н), 2Н
— дейтерий (D), 3Н — тритий (радиоактивный) (T).
Протий и дейтерий являются стабильными
изотопами с массовыми числами 1 и 2.
Химические свойства
Молекулы водорода Н2 довольно
прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена
большая энергия:
Н2 = 2Н − 432 кДж
Поэтому при обычных температурах водород
реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя
гидрид кальция:
Ca + Н2 = СаН2
и с единственным неметаллом — фтором, образуя
фтороводород:
F2 + H2 = 2HF
С большинством же металлов и неметаллов
водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии,
например при освещении:
О2 + 2Н2 = 2Н2О
Он может «отнимать» кислород от некоторых
оксидов, например:
CuO + Н2 = Cu + Н2O
Записанное уравнение отражает
восстановительные свойства водорода.
N2 + 3H2→ 2NH3
С галогенами образует галогеноводороды:
F2 + H2 → 2HF, реакция
протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,
Cl2 + H2 → 2HCl, реакция
протекает со взрывом, только на свету.
С сажей взаимодействует при сильном
нагревании:
C + 2H2 → CH4
Взаимодействие со щелочными и
щёлочноземельными металлами
При взаимодействии с активными металлами
водород образует гидриды:
2Na + H2 → 2NaH
Ca + H2 → CaH2
Mg + H2 → MgH2
Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества,
легко гидролизуются:
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2
+ 2H2↑
Взаимодействие с оксидами металлов
Оксиды восстанавливаются до металлов:
CuO + H2 → Cu + H2O
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Кейс №3.
Получение
Промышленные способы получения простых веществ
зависят от того, в каком виде соответствующий элемент находится в природе, то
есть что может быть сырьём для его получения.
СН4 + 2Н2O = CO2↑
+ 4Н2 −165 кДж
Обычно в лаборатории водород получают
взаимодействием цинка с соляной кислотой.
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↑
4. Крекинг и риформинг углеводородов в
процессе переработки нефти.
В лаборатории:
1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для
проведения такой реакции чаще всего используют цинк и разбавленную соляную
кислоту:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
2.Взаимодействие кальция с водой:
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑
3.Гидролиз гидридов:
NaH + H2O → NaOH + H2↑
4.Действие щелочей на цинк или алюминий:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]
+ 3H2↑
Zn + 2KOH + 2H2O → K2[Zn(OH)4]
+ H2↑
5.С помощью электролиза. При электролизе
водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода.
Применение
Атомарный водород используется для
атомно-водородной сварки.
Химическая промышленность:
При производстве аммиака, метанола, мыла и
пластмасс
Пищевая промышленность
При производстве маргарина из жидких
растительных масел
4. Физкультминутка.
Исходное положение - сидя за партой, руками
схватиться за стул, стопы ног на полу.
1. Развернуть грудную клетку, соединить
лопатки и локти назад - вдох.
Наклонились вперед - выдох. Повторить 2-3
раза.
2. 1-2 – сцепив пальцы рук, подняли руки
вверх, потянулись(вдох).
3-4 – ладонями
нажали на грудную клетку, наклонились вперед (выдох).Повторить
3-4 раза.
5. Составление синквейна на тему «Водород»
6. Закрепление изученного материала: Тест
8. Рефлексия.
Вспомните, какую цель мы поставили в начале урока. Подумайте, достигли ли мы
поставленных целей?
А теперь в своих тетрадях закончите
предложение:
Меня удивило, что…..
9. Домашняя работа.
а)Составить презентацию по изученной теме.
б)Решить задачу:
Вычислите объем водорода, который выделится
при взаимодействии цинка с 60 г раствора соляной кислоты, в которой массовая
доля кислоты составляет 20%.
Тест по теме “Водород. Химический элемент и
простое вещество” (10 мин)
1. Водород в ПС находится:
А) во 2 А группе Б) в 7 А группе В) в 6 А
группе Г) в 1 А группе
2.Водород проявляет степень окисления в
соединениях:
А) +2 и – 2 Б) +1 и -1 В) 0 и + 1
3. Водород это газ: А) без цвета, вкуса,
запаха, тяжелее воздуха Б) без цвета, запаха, вкуса, легче воздуха В) без
цвета, вкуса, с запахом, легче воздуха
4. Водород – как химический элемент во
вселенной занимает:
А) Второе место Б) Первое место В) Третье
место
5. Водород в химической реакции с металлами
является:
А) восстановителем Б) окислителем
6. Водород в химической реакции с галогенами
является:
А) окислителем Б) восстановителем
Тест по теме “Водород. Химический элемент и
простое вещество” (10 мин)
1. Водород в ПС находится:
А) во 2 А группе Б) в 7 А группе В) в 6 А
группе Г) в 1 А группе
2.Водород проявляет степень окисления в
соединениях:
А) +2 и – 2 Б) +1 и -1 В) 0 и + 1
3. Водород это газ: А) без цвета, вкуса, запаха,
тяжелее воздуха Б) без цвета, запаха, вкуса, легче воздуха В) без цвета, вкуса,
с запахом, легче воздуха
4. Водород – как химический элемент во
вселенной занимает:
А) Второе место Б) Первое место В) Третье
место
5. Водород в химической реакции с металлами
является:
А) восстановителем Б) окислителем
6. Водород в химической реакции с галогенами
является:
А) окислителем Б) восстановителем
Тест по теме “Водород. Химический элемент и
простое вещество” (10 мин)
1. Водород в ПС находится:
А) во 2 А группе Б) в 7 А группе В) в 6 А
группе Г) в 1 А группе
2.Водород проявляет степень окисления в
соединениях:
А) +2 и – 2 Б) +1 и -1 В) 0 и + 1
3. Водород это газ: А) без цвета, вкуса,
запаха, тяжелее воздуха Б) без цвета, запаха, вкуса, легче воздуха В) без
цвета, вкуса, с запахом, легче воздуха
4. Водород – как химический элемент во
вселенной занимает:
А) Второе место Б) Первое место В) Третье
место
5. Водород в химической реакции с металлами
является:
А) восстановителем Б) окислителем
6. Водород в химической реакции с галогенами
является:
А) окислителем Б) восстановителем
Тест по теме “Водород. Химический элемент и
простое вещество” (10 мин)
1. Водород в ПС находится:
А) во 2 А группе Б) в 7 А группе В) в 6 А
группе Г) в 1 А группе
2.Водород проявляет степень окисления в
соединениях:
А) +2 и – 2 Б) +1 и -1 В) 0 и + 1
3. Водород это газ: А) без цвета, вкуса,
запаха, тяжелее воздуха Б) без цвета, запаха, вкуса, легче воздуха В) без
цвета, вкуса, с запахом, легче воздуха
4. Водород – как химический элемент во вселенной
занимает:
А) Второе место Б) Первое место В) Третье
место
5. Водород в химической реакции с металлами
является:
А) восстановителем Б) окислителем
6. Водород в химической реакции с галогенами
является:
А) окислителем Б) восстановителем
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.