Урок по химии на тему " Cвойства водорода, получение и применение»

Открытый урок " Cвойства водорода, получение и применение»

Цель урока: изучить  свойства водорода, научиться обнаруживать водород и рассмотреть области применения водорода.

Задачи: Образовательная - в процессе исследования изучить свойства водорода Развивающая - развивать дальнейшие умения составлять уравнения химических реакций; учить сравнивать, обобщать, анализировать и делать выводы.

Воспитательная - развивать познавательную деятельность через эксперимент.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Ход урок

1.Оргмомент

2.Проверка Д\З

-Дать общую характеристику водорода

-Какой ученый дал характеристику свойств водорода?

-Рассказать  о распространении водорода

3.Новая тема

Получение водорода (Слайд) 
Если бы перед вами стояла задача: получить большое количество водорода, - какое сырье вы бы выбрали и почему? 
Учащиеся: Воду! Она доступна, её много. 
Учитель: Да, верно, вода – самый доступный источник водорода. Действительно в промышленности получают водород из воды действием тока, идет реакция разложения воды с образованием двух веществ: водорода и кислорода.

H2O_____2H2 I+O2 l

Но этот способ сравнительно дорогой. В настоящее время наиболее экономичный способ производства водорода – конверсия метана.

CH4+2H2O=CO2+4H2 -165кДЖ

Из каких же веществ можно получать водород? Из тех, которые содержат химический элемент водород (Н). В лаборатории для получения водорода используют вещества, относящиеся к классу кислот. Например: HCl – соляная кислота или Н₂SO₄ – серная кислота. Как извлечь из нее водород? Провести реакцию замещения с металлом – Zn, Fe

Zn +HCI=  ZnCI2+ ?                                             Zn+H2SO4=ZnSO4+ ?

Водород можно получить и из воды  при ее взаимодействии с самыми активными металлами- натрием, кальцием.

Сa+2H2O=Ca(OH)2+?

Какой газ выделился в этих реакциях?

«Обнаружение водорода»

Гранулы цинка заливаем соляной кислотой, через некоторое время опускаем зажженную спичку. Слышим хлопок.

Вывод: водород сгорает с хлопком. На стенках пробирки появляются капельки воды.

Во время собирания водорода, повторяем новые изученные слова, которые записывались на доске во врея изучения темы (гидриды, гремучая смесь, восстановитель).

Выделившийся в реакциях водород собирают двумя способами

Видео
- Собирание водорода методом вытеснения воды. 

 - Собирание водорода методом вытеснения воздуха. 

Полученный тем или иным способом водород может быть загрязнен воздухом, с которым может образовывать взрывчатую смесь (смесь водорода и кислорода в объемном отношении 2:1 называется, “гремучим газом”), это опасно

Физические свойства водорода (слайд)

Цвет-

Запах-

Растворимость-

Вкус-
Учащиеся записывают в схему физические свойства водорода: газ, без цвета, без запаха, без вкуса, практически нерастворим в воде. (

Учитель добавляет

 что водород почти в 14,5 раз легче воздуха (самый легкий из всех газов); имеет низкую температуру плавления (-259,1⁰ С) и низкую температуру кипения (-253⁰ С); обладает хорошей теплопроводностью (в 7 раз больше чем воздух).(слайд)

видео

 «Химические свойства водорода».(слайд 1)

Когда-нибудь настанет время и это время не за горами, когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. И тогда изотопы водорода спасут человечество от надвигающегося энергетического голода: в управляемых термоядерных процессах каждый литр природной воды будет давать столько же энергии, сколько ее дают сейчас 300 л бензина.

                                                                                                      Д.И.Щербаков

Молекулы водорода довольно прочны. Для того, чтобы водород мог вступать в химические реакции, должна быть затрачена большая энергия. Поэтому при комнатной температуре водород реагирует только с очень активными металлами и фтором. Остальные реакции идут при повышенной температуре.

1.Взаимодействие с активными металлами.(сл.)

При комнатной температуре

2K + H₂ → 2KH (гидрид калия)

Ca + H₂ → CaH₂ (гидрид кальция)

При нагревании водород реагирует с менее активными металлами

2Al + 3H₂ → 2AlH₃ (гидрид алюминия)

Вывод: в соединениях с металлами. Водород образует гидриды – бинарные соединения, твердые вещества.(KH, CaH₂, AlH₃

2. Взаимодействие с неметаллами (сл.)

При комнатной температуре водород реагирует с фтором

F₂ + H₂ → 2HF (фтороводород), реакция протекает со взрывом при любой температуре

Водород хорошо горит в атмосфере хлора (газ желто – зеленого цвета), который постепенно обесцвечивается, так как образуется бесцветный газ – хлороводород.

Cl₂ + H₂ → 2HCl (хлороводород), реакция протекает на свету.

Если пропускать струю водорода в пробирку с расплавленной серой, то ощущается запах тухлых яиц. Это запах газообразного сероводорода

H₂ + S → H₂S↑ (сероводород)

При высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора (железо) с азотом:

3N₂ + 3H₂ → 2NH₃↑ (аммиак)

Вывод: в результате реакций образуются газообразные вещества. (сл)

3. Реакция горения. (сл.)

При взаимодействии водорода с кислородом образуется вода. Водород без примесей сгорает спокойно.

2H₂ + O₂ = 2H₂O + 573 кДж (экзотермическая)

Однако смесь водорода с кислородом или воздухом взрывается. Наиболее взрывчата смесь, состоящая из двух объемов водорода и одного объема кислорода, - гремучая смесь. Реакция протекает со взрывом.

Вывод: прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его на чистоту.

Видео

4. Взаимодействие с оксидами металлов. (сл.)

Реакции идут при нагревании и применяются для получения чистых металлов: меди, вольфрама и особо чистого железа. Водород проявляет при этом восстановительные свойства. Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H₂ = H₂O + Cu + 130 кДж (порошок меди)

Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

Способ получения металлов из оксидов и изготовление деталей из них называется порошковой металлургией.

Вывод: водород восстанавливает металлы из их оксидов, поэтому водород     является восстановителем

Применение водорода в промышленности.

Ученые предполагают, что в середине XXI века должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт – вода, а углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, не выделяется.

Реакцию горения водорода  в кислороде используют в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Например, самая мощная ракета «Энергия» использует более 2000 тонн топлива, большую часть которого составляют жидкий водород и кислород. Водород применяют для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам, необходимые в производстве нитей накаливания электролампочек. Реакцию горения водорода в кислороде применяют для сварочных работ. Температура водородно-кислородного пламени достигает 3000 °C. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами. Водород является активным газом и в соединениях с азотом может использоваться в производстве листового, полого стекла и оптического волокна. Водород используется в пищевой промышленности. В производстве маргарина используют растительные масла, но их искусственно насыщают водородом при высокой температуре. Поэтому масла становятся похожими на сливочное масло. Более половины получаемого  водорода идет на переработку нефти. Четверть производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH₃. В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты.

Учитель: Применение водорода - обусловлено его физическими и химическими свойствами. Физические свойства водорода имеют место применения в следующих областях: (Слайд) 

·         Синтез аммиака 

·         Синтез соляной кислоты 

·         Синтез метилового и других спиртов 

·         Гидрогенизация растительных масел (получение маргарина) 

·         Производство изделий из кварцевого песка 

·         Для получения жидкого топлива из каменных углей 

·         Получение молибдена, вольфрама и других металлов 

·         В качестве горючего в современной ракетной технике 

·         Получение высоких температур 

·         Хладагент в специальных физических проборах 

·         Атомно-водородной сварке тугоплавких сталей и сплавов 

·         Из-за того, что он легче воздуха им долгое время наполняли аэростаты, воздушные шары и дирижабли. 

Закрепление (решить задачу).(сл.)

·         Какая масса водорода потребуется для его взаимодействия с 64 г серы.

Заполнить сравнительную таблицу. (слайд)

Работа в парах по рядам: работая  в паре, заполните таблицу

1 ряд сравнивает физические свойства

2 ряд способ собирания

3 ряд метод распознания

	Физические свойства		Способ собирания		Метод распознавания
	Н2	О2	Н2	О2	Н2	О2
Сходство
Различие

Рефлексия.

Ребята, чему каждый из вас научился на сегодняшнем уроке?

Освоены ли вами понятия: «гидриды», «гремучая смесь», «восстановитель»?

Были ли моменты непонимания?

Смогли ли мы их разрешить в ходе разговора?

Что вам понравилось или не понравилось на уроке и почему?

Учащиеся отвечают на вопросы, оценивают полноту полученных знаний, производят самооценку своей работы.

Дом.задание: п.30-32

                                                           Облавский КШД

                      Урок химии в 8 классе

          «Водород и его свойства»

                                                                                  Учитель: Собакарь Т.П

Краткое описание документа:

Цель урока: изучить свойства водорода, научиться обнаруживать водород и рассмотреть области применения водорода.

Задачи: Образовательная - в процессе исследования изучить свойства водорода Развивающая - развивать дальнейшие умения составлять уравнения химических реакций; учить сравнивать, обобщать, анализировать и делать выводы.

Воспитательная - развивать познавательную деятельность через эксперимент.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Ход урок

1.Оргмомент

2.Проверка Д\З

-Дать общую характеристику водорода

-Какой ученый дал характеристику свойств водорода?

-Рассказать о распространении водорода

3.Новая тема

Получение водорода (Слайд)
Если бы перед вами стояла задача: получить большое количество водорода, - какое сырье вы бы выбрали и почему?
Учащиеся: Воду! Она доступна, её много.
Учитель: Да, верно, вода – самый доступный источник водорода. Действительно в промышленности получают водород из воды действием тока, идет реакция разложения воды с образованием двух веществ: водорода и кислорода.

H2O_____2H2 I+O2 l

Но этот способ сравнительно дорогой. В настоящее время наиболее экономичный способ производства водорода – конверсия метана.

CH4+2H2O=CO2+4H2 -165кДЖ

Из каких же веществ можно получать водород? Из тех, которые содержат химический элемент водород (Н). В лаборатории для получения водорода используют вещества, относящиеся к классу кислот. Например: HCl – соляная кислота или Н₂SO₄ – серная кислота. Как извлечь из нее водород? Провести реакцию замещения с металлом – Zn, Fe

Zn +HCI= ZnCI2+ ? Zn+H2SO4=ZnSO4+ ?

Водород можно получить и из воды при ее взаимодействии с самыми активными металлами- натрием, кальцием.

Сa+2H2O=Ca(OH)2+?

Какой газ выделился в этих реакциях?

«Обнаружение водорода»

Гранулы цинка заливаем соляной кислотой, через некоторое время опускаем зажженную спичку. Слышим хлопок.

Вывод: водород сгорает с хлопком. На стенках пробирки появляются капельки воды.

Во время собирания водорода, повторяем новые изученные слова, которые записывались на доске во врея изучения темы (гидриды, гремучая смесь, восстановитель).

Выделившийся в реакциях водород собирают двумя способами

Видео
- Собирание водорода методом вытеснения воды.

- Собирание водорода методом вытеснения воздуха.

Полученный тем или иным способом водород может быть загрязнен воздухом, с которым может образовывать взрывчатую смесь (смесь водорода и кислорода в объемном отношении 2:1 называется, “гремучим газом”), это опасно