Водород, его общая характеристика, нахождение в природе, получение, физико-химические свойства и применение.

Водород, его общая характеристика, нахождение в природе, получение, физико-химические свойства и применение.

Цели:

1. Познакомить учащихся с распространенностью, получением и физическими свойствами водорода на основе логического взаимодействия;

2. Учить моделированию понятий и действий;

3. Продолжить формирование умений по составлению уравнений химических реакций, расстановке коэффициентов в уравнениях химических реакциях;

4. Развивать практические умения и навыки в ходе выполнения лабораторных опытов;

5. Учиться заботиться о своем здоровье. Соблюдая правила техники безопасности;

6. Способствовать развитию у школьников интереса к химической науке, к исследовательской деятельности.

Оборудование: прибор для восстановления меди водородом из оксида меди (ll), прибор для получения водорода.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

-Историческая справка: Водород(в переводе с латыни – «рождающий воду» )открыл в первой половине XVIв. Немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс. В 1776г. Английский ученый Г.Кавендиш исследовал его свойства.

-Общая характеристика:

• Изотопные состояния водорода (Протий. Дейтерий. Тритий)

• Двойственное положение в ПСХЭ (сходство свойств со щелочными металлами и галогенами)

• Простое вещество (Н-Н, Н₂, Н:Н)

- Нахождение в природе:

- Получение водорода (лабораторная работа)

Получение водорода взаимодействием цинка и соляной кислоты.

В пробирку опустим 2-3 гранулы цинка и прильем (осторожно!) 3-4 см³ соляной кислоты. На поверхности гранул появляются пузырьки бесцветного газа – это и есть водород.

Zn+2HCl→ZnCl₂+H₂↑

Физические свойства

Водород является очень легким химическим веществом. По крайней мере, ученые утверждают, что на данный момент, нет легче вещества, чем водород. Его масса в 14,4 раза легче за воздух, плотность составляет 0,0899 г/л при 0°С. При температурах в -259,1°С водород способен плавится – это очень критическая температура, которая не характерна для преобразования большинства химических соединений из одного состояния в другое. Только такой элемент, как гелий, превышает физические свойства водорода в этом плане. Сжижение водорода затруднительно, так как его критическая температура равна (-240°С). Водород – наиболее теплопродный газ из всех, известных человечеству.

Химические свойства водорода

1. Взаимодействие с галогенами. При обычной температуре водород реагирует лишь со фтором:

H₂ + F₂ = 2HF.

С хлором реагирует только на свету, образуя хлороводород, с бромом реакция протекает менее энергично, с йодом не идет до конца даже при высоких температурах.

1. Взаимодействие с кислородом. При нормальных условиях водород не реагирует с кислородом, при 400 °С реагирует с кислородом, а при 600 °С – с воздухом, при поджигании реакция протекает со взрывом:

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Водород горит в кислороде с выделением большого количества тепла. Температура водородно-кислородного пламени 2800 °С.

1. Взаимодействие с серой. При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород:

H₂ + S = H₂S.

1. Взаимодействие с азотом. При нагревании водород обратимо реагирует с азотом, причем при высоком давлении и в присутствии катализатора:

3H₂ + N₂ = 2NH₃.

1. Взаимодействие с оксидом азота (II). Важное значение имеет взаимодействие водорода с оксидом азота (II), используемое в очистительных системах при производстве азотной кислоты:

2NO + 2H₂ = N₂ + 2H₂O.

1. Взаимодействие с оксидами металлов. Водород – хороший восстановитель, он восстанавливает многие металлы из их оксидов:

CuO + H₂ = Cu + H₂O.

1. Сильным восстановителем является атомарный водород. Он образуется из молекулярного в электрическом разряде в условиях низкого давления. Высокой восстановительной активностью обладает водород в момент выделения , образующийся при восстановлении металла кислотой.

2. Взаимодействие с активными металлами. Водород является окислителем, присоединяет электрон и превращается в гидрид-ион, который заряжен отрицательно.

При высокой температуре водород соединяется с щелочными и щелочно-земельными металлам и образуя белые кристаллические вещества – гидриды металлов:

2Na + H₂ = 2NaH;

Ca + H₂ = CaH₂.

Применение

Водород находит широкое практическое применение. Основные области его промышленного использования известны всем. Более половины водорода идет на переработку нефти. Четверть производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH₃. Это один из важнейших продуктов химической промышленности.

В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты. Реакция горения водорода в кислороде используется 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 и для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам, необходимые в производстве нитей накаливания электролампочек. Водород также находит применение в производстве маргарина из растительных масел.

Реакцию горения водорода в кислороде применяют и для сварочных работ. Температура водородно-кислородного пламени достигает 3000 °C. Если же использовать специальные горелки, то можно повысить температуру пламени до 4000 °C. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами.

3. Закрепление.

"Кроссворд"

Работайте в парах.

Ключевым словом является название ближайшей к Земле звезды, на которой преобладает химический элемент водород. Каждое предложенное химическое явление подтвердите соответствующими уравнениями химических реакций.

1. Сложные вещества, при взаимодействии которых с водородом получают металлы.

2. Вещество, которое образуется при горении водорода в кислороде.

3. Кислоты, состоящие из атомов водорода и другого химического элемента.

4. Кислота, которая легко разлагается на оксид углерода (IV) и воду.

5. Металл, непосредственно взаимодействующий с водородом.

6. Кислота, по уровню производства которой можно судить о мощности химической промышленности страны.

4. Домашнее задание.