Тема :
Водород. Химический элемент и простое вещество.
Цель :
Дать представление о методе получения и собирания водорода и о малой плотности водорода – самый легкий газ. Вводимое понятие – гидриды, закрепление понятия валентность.
Методы :
Урок- объяснение нового материала, лабораторные опыты.
Оборудование : аппарат Кипа, прибор для собирания газа демонстрационный, спиртовка, мыльный раствор, лучинка.
На лабораторных столах учащихся: соляная кислота ( р-р 1:2) и цинк в гранулах, прибор для получения газов.
Девиз урока: «Всегда держись на чеку» Козьма Прутков.
План урока :
- Водород в природе.
- Водород, как химический элемент.
- Водород – простое вещество.
- Физические свойства водорода.
- Получение и собирание водорода.
- Применение водорода.
Ход урока:
1. Организационный момент :
Мы с вами живем в ХХ 1 веке, в веке передовых технологий, компьютеров и реактивных самолетов. А как вы думаете, сколько тайн скрывает от нас природа, а сколько их было много, много, много лет назад? Давайте посмотрим на девиз нашего урока, о чем он нас предупреждает? –э то тоже пока для вас тайна, которая будет раскрыта к концу нашего урока. А поможет нам в этом знания о новом химическом элементе под названием –в одород.
2. Изучение нового материала:
Запишите тему урока с классной доски в тетрадь и посмотрите на план нашего урока.
(Рисунок 1).
Водород в природе .
Водород – самый распространенный элемент в космосе. Основная масса звезд состоит из водорода: Юпитер, Сатурн – 92% Н, 8 % Н е, 0,1 % все остальные химические элементы; водород преимущественно составляет межзвездное вещество. Водород входит в состав основного вещества Земли – воды. Если посмотреть на схему распространения химических элементов, то можно увидеть, что доля водорода в земной коре составляет около 1% ее массы (Рисунок 2). Однако , роль его в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых составляет около 17% (Рисунок 3). Множество органических веществ представляют собой соединения водорода с углеродом – нефть, природный газ метан СН 4 и другие органические вещества.
Водород как химический элемент .
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».
Записали в тетради: Водород – химический элемент.
- Н – название водород, гидрогениум.( Hydrogenium ).
- Валентность = 1 (Вопрос классу – что такое валентность?).
- Аr (Н) = 1.
- Самый первый и самый легкий элемент.
- 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):
- название вещества – водород.
- Тип вещества – простое . ( п очему? – ответы учащихся) .
- 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 .
- Графическая формула Н-Н. Почему? Так как валентность = 1, поэтому молекула водорода двухатомная.
- Массовые доли элементов 100%.
- Физические свойства ( при обычных условиях):
Агрегатное состояние-
Цвет-
Запах-
Вкус-
Плотность-
Растворимость в воде-
Температура плавления-
Температура кипения-
Теплопроводность-
Заполняется учащимися самостоятельно, пользуясь наблюдениями при проведении лабораторного опыта и материалом из учебника или с помощью учителя).
7. Получение водорода:
Из чего проще получить – из воздуха, но там нет водорода, тогда из воды (Н 2 О). Действительно в промышленности получают водород из воды действием тока, идет реакция разложения воды с образованием двух веществ: водорода и кислорода. А из каких вообще 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 – хлороводород – соляная кислота. Как извлечь из нее водород? Провести реакцию замещения с металлом – Zn
HCl + Zn --- H2 + ?
Лабораторные опыты учащихся :
В пробирку налить 3 мл HCl и положить гранулу Zn , что наблюдаем? Выделяется газ – это водород. Какими свойствами он обладает?
Записать физические свойства водорода: газ, без цвета, без запаха, без вкуса, практически нерастворим в воде. Учитель добавляет, что водород почти в 15 раз легче воздуха (самый легкий из всех газов); имеет низкую температуру плавления (- 259 градусов) и низкую температуру кипения (-253 градуса); обладает хорошей теплопроводностью.
Реакция получения водорода в лаборатории проводится в аппарате Кипа или ему подобных . В одно из отделений закладывается Zn , а в другое наливается кислота, газ выходит по газоотводной трубке. Для получения небольших количеств используют прибор для получения газов меньшего размера, но действие его такое же.
Демонстрация учителя: существует два способа собирания водорода.
- 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, это опасно! Вспомните девиз нашего урока. Поэтому полученный водород проверяют на чистоту.
Демонстрация учителя:
Наполняем пробирку водородом, используя один из методов собирания, и подносим ее открытым концом к пламени – если услышим хлопок со свистом, то водород загрязнен, если же хлопок глухой – то водород чистый.
8. Применение водорода :
Обусловлено его физическими и химическими свойствами. Физические свойства водорода имеют место применения в следующих областях:
Из-за того, что он легче воздуха им долгое время наполняли аэростаты, воздушные шары и дирижабли.
Демонстрация учителя : заполнение водородом мыльных пузырей . ( в газоотводную трубку аппарата Киппа вставлена воронка, а для того, чтобы мыльные пузыри не лопались добавляем в мыльный раствор немного глицерина).
Учитель или учащиеся, заранее приготовившиеся, рассказывают исторический очерк о применении водорода.
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.
На следующем уроке мы с вами изучим химические свойства водорода и узнаем, где еще используется водород.
3. 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!
Запишите домашнее задание: п. 6.1 №2,4; п.6.2 №2; п.6.3 №3 пис.,№5 уст., №8 задача для успев.
Оценки за урок и установка на материал следующего урока.