Конспект урока по химии в 9 классе на тему: " Водород".

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