Открытый урок по химии на тему: "Водород химически элемент №1"

                                     Водород – химический элемент №1.

Цель: учащиеся должны знать понятие «изотопы»; уметь характеризовать:

                   -водород по таблице Менделеева;

                   - нахождение водорода в природе;

                   физические свойства простого вещества; понимать, какие соединения образует водород.

Задачи для учащихся:

Образовательная:

учащиеся должны называть изотопы водорода, дать определение понятию «изотоп», составить характеристику элемента по таблице Менделеева, рассказать по опорной схеме нахождение водорода в природе, перечислить физические свойства водорода, формулы важнейших соединений водорода.

Развивающие:

-развить умение работать по алгоритму (алгоритм записан на доске)

 -уметь обобщать и делать выводы

-научить работать со справочным материалом (учебник, информационная карточка)

Воспитательные:

воспитать разумное отношение к природе и ее составляющим. Воспитание правильной шкалы ценностей у учащихся.

План урока (записать на доске)

I.                  История открытия водорода

II.               Характеристика элемента по таблице Менделеева.

III.           Нахождение водорода в природе.

IV.            Физические свойства водорода.

V.                Важнейшие соединения водорода.

VI.            Итог урока.

                           Ход урока

.

         Открываем тетрадь и записываем число, тему урока.

         Записываем пункт нашего плана.

I.                   История открытия водорода.

В 1766 году известный английский ученый Генри Кавендиш получил «искусственный воздух» действием металлов на кислоты. «Воздух» Кавендиша оказался не видоизменением обычного атмосферного воздуха, а совершенно самостоятельным веществом. Он хорошо горел, поэтому его назвали «горючим воздухом». При горении «горючего воздуха» на стенках пробирки осаждались крохотные капельки росы. Кавендиш собрал капельки и провел исследование полученной жидкости. Результат поразил его это была вода.

         В 1787 г. Лавуазье установил, что «горючий воздух» Кавендиша – это самостоятельный элемент, и дал ему название «водород»   («рождающий воду»).

       II. Характеристика элемента по таблице Менделеева.

1. Самостоятельная работа учащихся с планом характеристики элемента.

1.     знак элемента – Н

2.     Аr(Н) = 1

3.     валентность I

4.     неметалл

2. Мы с вами должны рассмотреть несколько очень важных вопросов:

1. Что такое «протий», «дейтерий», «тритий»?

В XX веке в природе открыты три различных вида водорода. Атомная масса первого примерно равна 1. это самый легкий водород, он входит в состав воды. Но на 6700 атомов такого водорода приходится один атом с Аr примерно равной 2! Существует сверхтяжелый водород (его масса примерно равнв 3), он непрерывно образуется в стратосфере под действием космического излучения, является радиоактивным. Атомы, имеющие одинаковые химические свойства, но различные по Аr, называются изотопами.

     Удивительным изотопам водорода присвоены персональные имена и символы: первый изотоп назвали «протием» (Н), изотоп с Аr примерно равной 2              «дейтерием» (D), изотоп с Аr =3 – «тритием» (Т).

                    2. Зачем нужна точная Аr(Н)?

         Аr протия определена прямо – таки с фантастической точностью: до восьмого знака после запятой! Зачем? Ведь каждая новая значащая цифра требует от экспериментатора все больших и больших усилий. Оказывается водород принимает участие в ядерных реакциях, в которых даже незначительная масса дает большое количество энергии. Чтобы точнее рассчитать энергетический эффект, нужно точно знать массу. Пример ядерной реакции: D+Т → Не +Е (энергия). При использовании 1 г водорода в ходе данной реакции выделяется примерно в 10 млн раз больше энергии, чем при сгорании 1 г угля.

3. Почему водород располагается в I и в VII А – подгруппе?

Какое место должен занимать водород в таблице Менделеева?

          Водород располагается над литием: он взаимодействует с неметаллами, как и все металлы I группы; как металл, водород обладает теплопроводностью, имеет валентность I. В более современных таблицах водород помещают в VII группу над фтором. Дело в том, что логика таблицы требует, чтобы порядковые номера элементов, располагающихся друг над другом, отличались на 8 единиц (кроме того, низшая валентность элементов VII А-подгруппы также равна I).

                   III. Нахождение водорода в природе.

          Водород – один из наиболее распространенных элементов на Земле. Он составляет примерно 0,88% от массы земного шара (включая атмосферу, литосферу, гидросферу). Водород входит в состав нефти, древесины, угля, природного газа, находится в органических соединениях, содержится в вулканических газах.

         Основная масса свободного водорода попадает в атмосферу в результате биологических процессов. При разложении в анаэробных условиях миллиардов тонн растительных остатков в воздух выделяется значительное количество водорода. Этот водород в атмосфере быстро рассеивается и диффундирует в верхние слои атмосферы. Имея малую массу, молекулы водорода обладают высокой скоростью диффузионного движения (она близка ко второй космической скорости)  и, попадая в верхние слои атмосферы, могут улететь в космическое пространство. Концентрация водрода в верхних слоях атмосферы составляет 10^-4%, в нижних – 0,5 *10^-4%.

         Когда – то люди обожествляли Солнце. Наше существование и сейчас полностью зависит от происходящих на нем процессов. Наше солнце примерно на 50% состоит из водорода. Температура на его поверхности =6 тысяч ⁰С. При такой температуре атомы водорода превращаются в положительно заряженные частицы. Такое состояние вещества называется плазмой. В ходе термоядерных реакций частицы, соединяются образуя другие химические элементы. При этом выделяется огромное количество энергии – тепло и свет для Земли. По некоторым расчетам, каждую секунду в глубинах Солнца 564 млн т водорода превращается в 560 млн т гелия, а 4 млн т отправляется в космическое пространство в виде излучения. Последнее явление, получившее название «солнечного ветра», было открыто с помощью искусственных спутников. Особенно сильные порывы ветра вызывают полярные сияния, нарушают радиосвязь, изменяют состояние организма(№магнитная буря»). Солнечный ветер имеет и положительное значение. Дело в том, что атмосфера Земли не может удержать легчайший водород – он улетучивается в Космос. Но если Земля теряет водород, то почему она не может получать его с Солнца? Кислород атмосферы взаимодействует с «солнечным ветром», и космический водород рано или поздно выпадает на поверхность планеты в виде обыкновенного дождя. Более того, расчет показывает, что масса водорода, содержащегося в воде всех земных океанов и морей, озер и рек, точно равна массе водорода, занесенного «солнечным ветром» за всю историю Земли. Что это – простое совпадение? Может быть, именно так пополняются «запасы» водорода на нашей планете? ( По ходу рассказа составляем опорную схему на доске, учащиеся заучивают ее, желающие – воспроизводят на доске, остальные – в тетради.)

                                                  Нахождение а природе

         В свободном виде:                                                       в виде соединений: Земля                                                                                                                           

          Звезды, Солнце (50%)                                                  свободного – 0,5*10^-4 % в

                                                                                                     Атмосфере)

                                                      «солнечный ветер»

                                                       «магнитная буря»

         IV. Физические свойства водорода.

         Учащиеся читают параграф 6.3, выделяя физические свойства водорода.

(Демонстрация получения водорода и рассмотрение его  физических свойств, способы собирания водорода в пробирку). После обсуждения и наблюдения физических свойств записываем их в тетрадь.

1.     газ б/ц, б/з, б/в.

2.     самый легкий газ, собирать нужно, держа пробирку вверх дном.

3.     имеет самую высокую теплопроводность среди газообразных веществ.

4.     t_кип = -253⁰С

5.     малорастворим в воде.

Молекулы водорода – самые легкие, самые быстрые и самые маленькие. Удержать водород не могут никакие материалы – ни резина, на стекло, на чугун, ни сталь. Водород «утекает» из любых сосудов и улетает в космическое пространство. Жидкий водород – не только одна из самых холодных жидкостей, но и самая легкая. Поэтому, чтобы перелить водород из одного стакана в другой, надо не подставить, а «надставить» стакан. Жидкий водород «перебирается» в верхний стакан благодаря сцеплению жидкости со стенками стакана.

   V. Важнейшие соединения водорода.

Учащиеся читают текст информационной карточки, записывают в тетради формулы и названия важнейших соединений водорода, разгадывают кроссворды.

    VI. итог урока.

                   Вопросы:

1.     Почему водород называют «имеющим двойное гражданство»?

2.     Что такое «магнитная буря», «солнечный ветер»? Каково их значение?

3.     Что означает фраза: «водород – неудержимо стремящийся вверх»?

4.     Какой вкус имеют соединения водорода?

Выставление оценок за работу на уроке.

Домашнее задание п. 6.1 – 6.3, упражнения 1 после п. 6.1, упр 2 после п. 6.2, упр 6 после п. 6.3.

                         ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТОЧКА.

                              СОЕДИНЕНИЯ ВОДОРОДА.

         Важнейшими соединениями водорода являются: вода (Н₂О), аммиак (NН₃), метан (СН₄), кислоты.

         Вряд ли все представляют, что такое аммиак. И даже если сообщить, что это бесцветный газ с резким раздражающим запахом, многие не догадаются, что это такое. А вот если напомнить, что раствор аммиака в воде – это нашатырный спирт, всем станет ясно, о каком веществе идет речь.

         Метан входит в состав природного газа, используется в бытовых газовых приборах. Он без цвета и запаха, но тем не менее мы легко почувствуем «запах газа.2 при неисправности конфорки в плите. Дело в том, что при использовании в быту в метан добавляют пахучие примеси, чтобы легко обнаружить утечку СН₄: вдыхание природного газа вызывает удушье, а смесь с воздухом взрывоопасна.

         С кислотами человек сталкивается ежедневно. Дождевая вода лишь на первый взгляд кажется чистой, без примесей. На самом деле в ней растворено не мало веществ. Например, за счет растворения углекислого газа (СО₂) она является слабым раствором угольной кислоты (Н₂СО₃). Раствор угольной кислоты находится в бутылке с лимонадом, шампанским и другими газированными напитками. Пузырьки в них ни что иное,  как СО_2.

         Впрочем, после летней грозы в дождевой воде оказывается еще и азотная кислота (HNO₃). Получается она при растворении оксидов азота, образующихся во время вспышки молний. Ежегодно с дождями на Землю выпадает около 100 млн т HNO₃ (для сравнения: заводы США выпускают 7-8 млн. т. /год)

В последние десятилетия в дождевой воде стали обнаруживаться заметные количества серной (H₂SO₄) и сернистой (H₂SO₃) кислот. Они образуются из оксидов серы, выделяющихся при извержении вулканов и сжигании топлива (особенно нефти и каменного угля).

         Но вот закончился дождь, засуетились насекомые. И тут не обойтись без кислот: некоторые жуки – бомбардиры в момент опасности «стреляют» парами серной кислоты, муравьи для защиты используют муравьиную кислоту. Значит, кислоты могут вырабатываться в организме?

         В желудке человека содержится соляная кислота (НСI). Она помогает перевариванию белков пищи. Кроме того, она – сильный бактерицид, - большинство бактерий, попавших с пищей, погибают под действием соляной кислоты. Так что врачи не случайно тревожатся, если у пациента пониженная кислотность желудочного сока, и заставляют его пить слабый раствор соляной кислоты.

         Немало кислот в нашей пище. Очень приятной на вкус является разбавленная фосфорная кислота (Н₃РО₄). Небольшие ее добавки в мармелад и сиропы повышают вкусовые качества, кроме того, Н₃РО₄  необходима нервным клеткам головного мозга. Не случайно фосфор называют «элементом мысли»!

          А вот сероводородная кислота (Н₂S) обеспечивает запах тухлых белковых продуктов (мяса, яиц, рыбы). Кстати, является ядом. Пожалуй нет такого газа, который убивал бы так быстро живое существо. Человек, сделавший только один вдох чистого Н₂S, внезапно теряет сознание и падает мертвым из – за  паралича дыхательного центра.

         И еще с одной кислотой вы легко встретились бы лет пять назад. Если бы вам понадобилось склеить два листка бумаги, то незаменимым бы оказался конторский или силикатный клей – раствор кремниевой кислоты (Н₂SiO₃).

На каждый ряд раздается кроссворд: каждая парта записывает по одному слову. Команда, которая выполнила задание первой и правильно получает оценки

Кроссворд №1.

По вертикали: Планета, на которой идут дожди из концентрированной серной кислоты.

По горизонтали:

1.     Место, где оксиды серы выходят на поверхность Земли.

2.     Раствор кремниевой кислоты.

3.     Кислота, содержащаяся в желудке человека.

4.     Газ без запаха, которому специально придают «пахучесть»

5.     Явление природы, приводящее к появление азотной кислоты.

6.     Используется для приведения в чувство при потере сознания.

Кроссворд №2.

По вертикали: Планета, на которой угольная кислота образует снежные горы.

По горизонтали:

1.      Горючий газ.

2.      Напиток, содержащий угольную кислоту.

3.      Элемент, который входит в состав соляной кислоты.

4.      Кислота, вырабатываемая некоторыми насекомыми.

Кроссворд № 3.

По вертикали: Планета, на которой есть «водородный лед».

По горизонтали:

1.     Физическое свойство, по которому можно отличить NН₃ от остальных веществ.

2.     Газ, из которого образуется Н₂СО₃.

3.     Физическое свойство Н₃РО₄, используемое человеком.

4.     Вещество, в состав которго входит углерод и водород.

5.     Яд.

6.     Вещество, после горения которого образуется Н₂SO₃

                   Урок 27. Способы получения водорода. Применение водорода.

Цели: учащиеся должны различать лабораторные и промышленные способы получения водорода; понимать, как составлять уравнения реакций между металлом и кислотой; различать химические формулы кислот и солей; применять знания о химической формуле для составления формул солей. Должны знать области применения водорода, понимать как связаны свойства и применение вещества.

Задачи для учащихся:

Образовательная:

-знать способы промышленного и лабораторного получения водорода

-опознавать уравнения реакций, характеризующих способы получения водорода, давать определения «кислота», «соль»

-применение водорода

Развивающая:

- развить умение работать по алгоритму (алгоритм записан на доске)

 -уметь обобщать и делать выводы. Объяснять, чем отличаются состав кислот и солей, называть, какие металлы можно применять в реакциях «металл + кислота»

- доказывать, что полученный газ является водородом.

 - научить работать со справочным материалом (учебник)

Воспитательные:

воспитать разумное отношение к природе и ее составляющим. Воспитание правильной шкалы ценностей у учащихся.

Оборудование и реактивы. 1) для демонстрации: цинк(гранулы), раствор соляной кислоты, пробирка, пробка с газоотводной трубкой (или прибор для получения газообразных веществ), штатив, спиртовка, пробирки с пробками, лучинка, кристаллизатор с водой.

2) для работы в группах: пробирки, растворы соляной и серной кислоты, магний (порошок), цинк, алюминий (гранулы), медь (проволока).

         План урока (записать на доске)

I.                   Проверка домашнего задания.

II.                Изучение лабораторного способа получения водорода.

III.             Изучение промышленных способов получения водорода.

IV.            Применение водорода.

V.               Итог урока.

                                                     Ход урока.

I.                  Проверка домашнего задания.

Проводится фронтально. Во время обсуждения домашнего задания 2-3 учащихся выполняют тест «Водород. Кислоты. Соли.» у доски (№1-6). При проверке выполнения теста на доске раздать на парты вариант теста.

II.               Изучение лабораторного способа получения водорода.

1.     повторение сведений о физических свойствах водорода (агрегатное состояние, цвет, запах, вкус, температура кипения, отношение к воде, относительная плотность по воздуху.)

данные сведения необходимы для того, чтобы выяснить, как можно собирать выделяющийся водород ( методом вытеснения воздуха, держа пробирку вверх дном, методом вытеснения воды; так как водород  - газ, не имеющий цвета и запаха, нужно доказать наличие данного вещества после получения).

2. Демонстрация    лабораторного способа получения водорода.

         Водород (Н2) получают в лаборатории, используя металл и кислоту.

         На предыдущем уроке вы познакомились с химическими формулами кислот. Общим у всех кислот является наличие в молекуле одного или нескольких атомов водорода, индивидуальная часть у каждой кислоты – это кислотный остаток (один атом или группа атомов, имеющая постоянную валентность; данная группа атомов не изменяется даже в составе других соединений). При реакции металла с кислотой атомы металла замещают водород.

         Продуктами реакции являются соль и водород. Соли отличаются от кислот тем, что вместо атомов водорода содержат атомы металла.

         Для того, чтобы получить водород, потребуется кроме металла (Zn) и кислот (НСI)аппарат Кирюшкина или аппарат Кипа. (Собираю прибор для получения газа, получаю водород, собираю методом вытеснения воды и воздуха, доказываю наличие водорода спомощью лучинки, объясняю, что по характеру хлопка можно определить степень чистоты водорода.)

         Какие кислоты и металлы можно использовать для получения водорода?

         3. Самостоятельная работа в группах.

         Учащимся предлагается провести реакции между различными кислотами и металлами (варианты: Zn+H₂SO_{4 ;} Mg+HCI; Cu  +  HCI; AI + H₂SO₄). Наблюдения и выводы оформляются на доске в виде таблицы:

№ группы	металл	кислота	наблюдения	Идет ли реакция
-	Zn	HCI	↑	+
№1	Zn	H2SO4	↑	+
№2	Mg	HCI	↑	+
№3	Cu	HCI	-	-
№4	AI	H2SO4	↑	+
№5	Cu	H2SO4	-	-

         Общий вывод: для проведения данной реакции можно использовать любую кислоту (кроме HNO3 и H₂SiO₃ ), металлы, стоящие в ряду активности до водорода (см. форзац учебника).

4. Составление уравнений реакций.

         Чтобы составить уравнения проведенных реакций необходимо помнить, что:

         -атомы водорода в кислоте замещаются на атомы металла;

         -формула водорода – Н2;

         -формула соли составляется по валентностям металла и кислотного остатка. Валентность кислотного остатка определяется по количеству атомов водорода в кислоте.

III. Изучение промышленных способов получения водорода.

    Самостоятельная работа с учебником.

         Задание: выписать уравнения реакций, характеризующих промышленные способы получения, подписать названия веществ (уравнений должно быть три).

         IV. Итог урока.

Выполнение теста по теме: «Водород. Кислоты. Соли.» № 6-11.

Домашнее задание: п. 6.5 упражнение 5.

Тест по теме:            «Водород. Кислоты. Соли.»

1. особенности положения водорода в таблице Менделеева:

а) находится в А – подгруппе; б) находится в В – подгруппе; в) занимает двойственное положение в таблице Менделеева.

2. Почему водород помещают в I А – подгруппу:

а) это металл; б) имеет валентность  I; в) имеет порядковый номер 1?

3. Что такое изотопы?

а) атомы, отличающиеся по Аr, но одинаковые по свойствам; б) простые вещества, образуемые одним и тем же элементом

4. Какую А могут иметь изотопы водорода:

а) 5; б) 1; в) 2; г)3?

5. Какое явление в природе «восполняет» потерю водорода в атмосфере Земли:

а) солнечный ветер; б) кислотные дожди; в) гроза?

6. Где больше всего содержится свободного водорода:

а) в атмосфере Земли; б) в гидросфере; в) в составе Солнца?

7. Как следует собирать водород:

а) держа пробирку вниз дном; б) держа пробирку вверх дном?

8. Какие металлы можно использовать для получения водорода:

а) барий; б) золото; в) медь; г) железо; д) кобальт?

9. Какая соль получится при взаимодействии цинка с соляной кислотой:

а) ZnCI₂; б) ZnSO₄; в) CuCI₂; г) CuSO₄ ?

10. формулы солей составлены правильно:

а) AI₂(SO₄)₃; б)AIPO₄; в) CaNO_3; г)NaPO₄; д)Na₂SO₄

11. Как доказать, что в пробирке находится водород:

а) зажженная лучинка ярко вспыхивает; б) по запаху; в) при внесении зажженной лучинки в пробирку раздается характерный хлопок?

 12. Выпишите номера уравнений реакций, характеризующих химические свойства водорода:

а) Zn +2HCI= ZnCI₂ + Н₂;                в) CuO+H₂=Cu+H₂O

б) Н₂+ CI₂ = 2 HCI                          г) 2Н₂О =2Н₂ + О₂

13. Распределите в три столбика («Оксиды», «Кислоты», «Соли») следующие вещества:

а) Н₃РО₄; б) CuO; в) Н₂О; г) ZnCI₂; д) CuSO_4; е) НNO₃; ж) СО₂; з) Н₂SiO₃; и) К₃РО₄.

14. Какую валентность имеет кислотный остаток СО₃

а) I; б)II; в) III?

15. Соотнесите:

Названия веществ:                                      Химические формулы:     

1. Аммиак                                                        А.  СН₄

2. Метан                                                        Б.  Н₂РО₄

3. Серная кислота                                        В. Н2О

4. фосфорная кислота                                Г. Н₂SO₄

5. Сернистая кислота                               Д. Н₂SO₃

6. Вода                                                         Е.  NH₃           

16. Почему водородом заполняют воздушные шары:

а) водород легко получать; б) водород газообразный; в) водород легче воздуха?