Цели урока: Сформировать понятие об особенностях строения и свойствах водорода, представление о специфических свойствах, роли в природной среде и жизни человека.
Задачи:
в процессе исследования изучить физические и химические свойства водорода и его соединений;
развивать дальнейшие умения составлять уравнения химических реакций;
учить сравнивать, обобщать, анализировать и делать выводы;
развивать познавательную деятельность через эксперимент и посредством заданий развивающего характера;
Образовательные задачи: охарактеризовать водород как элемент и как простое вещество, ознакомить учащихся с двойственным положением водорода в ПСХЭ,с физическими и химическими свойствами с лабораторным и промышленным способами получения водорода и выяснить, какие свойства водорода лежат в основе методов его собирания, с аппаратом Киппа.
Воспитательные задачи: Продолжить формирование у учащихся диалектико- материалистического понимания природы.
Развивающие задачи: Развитие общеучебных умений и навыков: работа с учебником и дополнительной литературой, правила работы на рабочем столе, умение систематизировать и обобщать, устанавливать причинно-следственные связи, доказательно и грамотно излагать свои мысли, делать выводы, составлять схемы, зарисовывать.
Форма: беседа, самостоятельная и практическая работа, сообщения учащихся
Метод обучения: Объяснительно-иллюстративный, проблемно-поисковый.
Средства обучения: таблицы, химическое оборудование и реактивы, медиапроектор, компьютер.
В результате изучения данной темы учащиеся:
Получают знания о строении, свойствах и значении водорода на Земле и во Вселенной
Получают представление о распространенности водорода в природе
Приобретают знание физических и химических свойств водорода
Знакомятся с важнейшими областями применения водорода и методами его получения из природного сырья
Приобретают умение объяснить причину опасности работы с водородом
Приобретают навыки работы с химическими веществами и оборудованием
Структура урока
I.Ориентировочно-мотивационный блок (Предъявление темы, обоснование её актуальности, возбуждение интереса к ней). Вводная беседа, создание проблемной ситуации.
II. Информационный блок (Формирование стержневой проблемы, организация обсуждения по этапам, составление опорного конспекта.)
III. Генерализация (Обобщение и систематизация результатов поиска и ответа на проблему, составление схем обобщающих поисковую деятельность )
IV. Рефлексия.
V. Домашнее задание
1. Общая характеристика водорода, ознакомить учащихся с двойственным положением водорода дать представление о распространенности его в природе.
1.1. Выступление ученика об истории 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 исследования полученной жидкости. Результат поразил его. Это была вода.
В1787 году Лавуазье установил, что «горючий воздух» Кавендиша – это самостоятельный элемент. И дал ему название «водород» («рождающий воду»)
1.2. Пользуясь таблицей Д.И. Менделеева, дайте общую характеристику водорода по плану:
Химический знак -
Порядковый номер –
Относительная атомная масса Ar (Н) =
Химическая формула -
Относительная молекулярная масса Mr (Н) =
Молярная масса -
Валентность - .
Ответ запишите в тетрадь.
1.3.Дополнение учителя:
Какое место должен занимать водород в таблице Менделеева?
Водород занимает первое место в периодической системе (Z = 1). Он имеет простейшее строение атома: ядро атома окружено электронным облаком. Электронная конфигурация 1s1.
В одних условиях водород проявляет металлические свойства (отдает электрон), он взаимодействует с неметаллами, как все металлы первой группы; как металл, водород обладает теплопроводностью, имеет валентность1;в других — неметаллические (принимает электрон). Однако по свойствам он более сходен с галогенами, чем со щелочными металлами. Поэтому водород помещают в VII группу периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Дело в том, что логика таблицы требует, чтобы порядковые номера элементов располагающихся друг над другом, отличались на 8 единиц (кроме того, валентность элементов 7 А подгруппы также равна 1).а в I группе символ водорода заключают в скобки.
1.4. Выступление ученика «Водород в природе»
Водород широко распространен в природе — содержится в воде, во всех органических соединениях, в свободном виде — в некоторых природных газах. Содержание его в земной коре достигает 0,15% ее массы (с учетом гидросферы — 1%). Водород составляет половину массы Солнца.
Когда-то люди обожествляли Солнце. Но теперь оно стало объектом точных исследований, и мы редко задумываемся о том, что само наше существование целиком и полностью зависит от происходящих на нем процессов.
Каждую секунду Солнце излучает в космическое пространство энергию, эквивалентную примерно 4 млн т массы. Эта энергия рождается в ходе слияния четырех ядер водорода, протонов, в ядро гелия; реакция идет в несколько стадий, а ее суммарный результат записывается вот таким уравнением:
411Н+ → 42Не2+ + 2е+ + 26,7 МэВ.
Много это или мало –26,7 МэВ на один элементарный акт? Очень много: при «сгорании» 1 г протонов выделяется в 20 млн раз больше энергии, чем при сгорании 1 г каменного угля. На Земле такую реакцию еще никто не наблюдал: она идет при температуре и давлении, существующих лишь в недрах звезд и еще не освоенных человеком.
Солнце - это сферически симметричный раскаленный плазменный шар, находящийся в равновесии. Оно, вероятно, возникло вместе с другими телами Солнечной системы из газопылевой туманности примерно 5 млрд. лет назад. В начале своей жизни солнце, примерно на 3/4 состояло из водорода. Затем, из-за гравитационного сжатия, температура и давление в недрах настолько увеличились, что самопроизвольно начала происходить термоядерная реакция, в ходе которой водород превращаться в гелий. В результате этого очень сильно поднялась температура в центре Солнца, (порядка 15.000.000о К), а давление в его недрах возросло настолько ( 1,5х105 кг/м3), что смогло уравновесить силу тяжести и остановить гравитационное сжатие. Так возникла современная структура Солнца. За время существования Солнца уже около половины водорода в его центральной области превратилось в гелий и вероятно ещё через 5 млрд. лет, когда в центре светила водород будет на исходе, Солнце ( жёлтый карлик в настоящее время) увеличится в размерах и станет красным гигантом.
В природе водород встречается в виде двух изотопов — протия (99,98%) и дейтерия (0,02%). Поэтому в обычной воде содержатся большие количества тяжелой воды
2. Физические свойства водорода, выяснить, какими способами получают водород в промышленности и в лаборатории.
2.1 Самостоятельная работа. Учащиеся читают п.17, выделяя карандашом физические свойства водорода. После обсуждения записывают их в тетрадь:
Газ без цвета, без запаха, без вкуса.
Самый легкий, собирать его нужно держа пробирку вверх дном.
Имеет самую высокую теплопроводность среди газообразных веществ
При температуре — 252,8°С и атмосферном давлении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород бесцветен.
Малорастворим в воде
Существуют изотопы водорода с массовыми числами 2 и 3 — дейтерий D и тритий Т.
Газообразный водород может существовать в двух формах (модификациях) — в виде орто- и пара- водорода.
В молекуле ортоводорода (т. пл. -259,20 °С, т. кип. -252,76 °С) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. -259,32 °С, т. кип. -252,89 °С) — противоположно друг другу (антипараллельны).
2.2. Исходя их физических свойств водорода, укажите способы его собирания. Ответ запишите в тетрадь
2.3. В сопровождении учителя проделать опыт: действие разбавленных кислот на металлы (цинк с соляной кислотой) (краткий инструктаж по технике безопасности при работе с кислотами). Уравнение реакции записать в тетрадь. Определить к какому типу химических реакций оно относится. Соберите полученный водород и докажите его наличие. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
2.4. Ознакомьтесь с устройством аппарата Киппа, используя мультимидейное пособие.
2.5. Запишите в тетради химические реакции, с помощью которых получают водород 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)
3. Проверить уровень освоенности изученного материала. Выполнить задания тестов.
1. Химический знак водорода:
А) Н б) О в) Р
2. В соединениях водород:
А) трехвалентен б) одновалентен в) двухвалентен
3. Водород не получают следующим способом:
А) разложением воды под действием постоянного электрического тока.
Б) взаимодействием некоторых металлов с кислотами
В) взаимодействием активных металлов с водой
Г) при разложении оксида алюминия (Al2O3)
4. Собирают водород:
А) методом вытеснения воздуха и воды
Б) методом разложения воды
5. Водород впервые получил:
А) Менделеев
Б) Бутлеров
в) Кавендиш.
6. Решите задачу: Какая масса водорода выделиться при разложении воды под действием постоянного электрического тока массой 48 г?
4. Химические свойства водорода, выполнение лабораторной работы, запись окислительно-восстановительных реакций.
4.1. Взаимодействие с неметаллами. Выписать из параграфа уравнения реакций, записать их с точки зрения ОВР
При поджигании или в присутствии платинового катализатора реагирует с кислородом
O2 + 2H2 = 2H2O, реакция протекает со взрывом.
Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называется «гремучим газом».
При нагревании водород обратимо взаимодействует с серой:
S + H2 ⇔ H2S
С азотом — при нагревании, повышенном давлении и в присутствии катализатора (железо):
N2 + 3H2 = 2NH3
С галогенами образует галогеноводороды:
F2 + H2 = 2HF, реакция протекает со взрывом при любой температуре,
Cl2 + H2 = 2HCl, реакция протекает только на свету.
С сажей взаимодействует при сильном нагревании:
C + 2H2 = CH4
4.2.Используя ресурсы компакт-дисков проделайте опыты взаимодействия различных металлов с водородом. Уравнения реакций запишите в тетрадь.
4.2. Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами
Водород образует с активными металлами гидриды:
Na + H2 = 2NaH
Ca + H2 = CaH2
Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2 ↑
4.3. Взаимодействие с оксидами металлов (как правило, d-элементов)
Оксиды восстанавливаются до металлов:
CuO + H2 = Cu + H2O
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
4.4.Гидрирование органических соединений
При действии водорода на ненасыщенные углеводороды в присутствии никель-катализатора и повышенной температуре происходит реакция гидрирования:
CH2=CH2 + H2 = CH3-CH3
Водород восстанавливает альдегиды до спиртов:
CH3CHO + H2 = C2H5OH
5. Выяснить, достигнута ли поставленная цель в начале урока.
5.1. Прочитайте ещё раз цель урока и ответьте на вопрос: Достигли ли вы цели урока? В какой степени? На все поставленные цели нашли ответ? Что вы знали о водороде до изучения материала и что узнали нового в течении урока? Закончите предложение: Меня удивило -----------
5.2. Оцените свою работу на уроке: «Отлично», «Хорошо», или «Удовлетворительно».
5.3. Запишите домашнее задание: учебник параграф 17
6. Вопросы на закрепление учебного материала, записанные на доске.
Почему водород называют «имеющим двойное гражданство»?
Что означает фраза: «водород – неудержимо стремящийся вверх»?
Какой вкус имеют соединения водорода?
7. Домашнее задание и инструктаж по его выполнению
Д.З. п.17 вопр. 1,2,3
Водород можно получить при взаимодействии алюминия с раствором соляной кислоты, калия с водой. Составьте уравнения этих реакций. Поясните, к какому типу относятся эти реакции.