Разработка открытого урока по теме "Водород"

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.

1.      «Кислород»  в переводе с латинского означает рожденный водой.

2.      В атмосфере нашей планеты находится  21 %.

3.      Бинарные соединения состоящие из двух элементов один из которых кислород называются оксидами.

4.      При участии кислорода , совершается важнейший жизненный процесс дыхание.

5.      Реакции, протекающие,  с выделением теплоты называются экзотермическими.

6.      Реакции, протекающие,  с поглощением теплоты называются эндотермическими.

7.      В чем измеряются тепловые реакции в кДж

8.      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.

1.    Н – название водород, гидрогениум.( Hydrogenium ).

2.    Валентность = 1 (Вопрос классу – что такое валентность?).

3.    Аr (Н) = 1.

4.    Самый первый и самый легкий элемент.

5.    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):

1.    название вещества – водород.

2.    Тип вещества – простое . ( п очему? – ответы учащихся) .

3.    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 .

4.    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.

1.      «Кислород»  в переводе с латинского означает ______________________________.

2.      В атмосфере нашей планеты находится  ______.

3.      Бинарные соединения состоящие из двух элементов один из которых кислород называются _______________.

4.      При участии кислорода , совершается важнейший жизненный процесс___________.

5.      Реакции, протекающие,  с выделением теплоты называются____________________.

6.      Реакции, протекающие,  с поглощением теплоты называются __________________.

7.      В чем измеряются тепловые реакции _____________

8.      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.