Цель : изучение физических свойств, способов получения, распространение и применение водорода.
Задачи:
Образовательная – экспериментально получить и доказать свойства водорода.
Развивающая – развивать умения выделять главное, обобщать, классифицировать при работе с учебной и научной литературой.
Воспитательная – научить самостоятельно оценивать, наблюдать явления, развивать познавательный интерес к предмету.
Тип урока: урок усвоения новых знаний, с элементами лабораторно-практических учебных задач.
Методы: эвристическая беседа, поисковая деятельность, проблемные вопросы.
Оборудование и реактивы: аппарат Киппа, гранулы цинка, раствор соляной кислоты, спички, штатив, пробирки, резиновая пробка.
Подготовка к уроку:
1. Оформление доски.
2. Опережающие задания по темам:
- История открытия водорода
- Распространение и значение водорода
- Историческое значение водорода
3. Схема «Распространение и применение водорода» (см. приложение №1)
4. Алгоритм выполнение опыта (см. приложение №2)
I . Целеполагания и мотивации.
Учитель: Сегодня мы с вами начнём урок нетрадиционно. Посмотрите, на доске отсутствует запись темы урока. И это не случайно, так как тему урока вы, дети, назовете сами. А поможет вам сделать это сообщение одноклассника.
Первое сообщение: «История открытия водорода».
Странным на первый взгляд делом занялся однажды английский учёный Кавендиш: он стал пускать мыльные пузыри. Но это было не развлечение.
Перед этим Кавендиш заметил, что, когда железные опилки обливают серной кислотой, появляется много пузырьков какого-то газа. Что это за газ? Учёный вывел его по трубочкам из сосуда. Газ был невидим. Имеет ли он запах? Нет. Тогда Кавендиш наполнил им мыльные пузыри, и они легко поднялись вверх! А если поджечь газ? Он загорался голубоватым пламенем, но что удивительно – при горении получалась вода! Кавендиш назвал новый газ горючим воздухом. Ведь он, как и обычный воздух, был без цвета и запаха. Всё это происходило во второй половине 18-ого века. А позже французский химик Лавуазье сделал обратное: получил «горючий газ» из воды. Он же дал новому газу и другое имя – гидрогениум, т.е. водород или «рождающий воду».
Учитель: Как вы думаете, какова тема нашего урока?
Ученик: Водород.
Учитель: Верно. На сегодняшнем уроке мы изучим способы получения, применения и физические свойства водорода. Откройте Периодическую систему химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева, найдите в ней водород.
– Какой порядковый номер имеет водород?
– Какое место он занимает?
– Как вы думаете, почему именно водород занимает первое место в таблице химических элементов?
(учащиеся высказывают свои предположения)
Водород не случайно занимает такое почётное место в системе. Он обладает уникальными физическими и химическими свойствами, что обеспечивает ему право называться элементом № 1. А почему он получил это право, вы узнаете, прослушав ещё одно сообщение. На ваших столах лежат карточки с незаполненной схемой. Ваша задача: по ходу доклада заполнить ее, указав область распространения и применения водорода. (см. приложение №1).
Второе сообщение: «Распространение и значение водорода».
Водород – самый распространённый элемент вселенной. Он входит в состав всех живых существ, растений, горных пород. Он есть везде: не только на Земле, но и на других планетах и звёздах. Наше Солнце, по меньшей мере, на половину состоит из водорода. Всего на Солнце было обнаружено 69 химических элементов, но водород преобладает. Особенно много его в космическом пространстве. Превращения, которые происходят с водородом при гигантском давлении и температуре в десятки миллионов градусов дают возможность Солнцу излучать тепло и свет. Больше всего различных соединений образует водород с углеродом: нефть и горючие сланцы, бензин и черный асфальт. Такие соединения называются углеводородами. Водород широко применяется при сварке и резке металлов. Если к соединениям углерода и водорода добавить кислород, получаются новые соединения – углеводы, такие как крахмал и сахар. А если водород соединить с азотом получится тоже газ – аммиак. Он необходим для изготовления удобрений.
Учитель: Пользуясь вашими схемами, назовите область распространения и применения водорода?
Ученик:
– нефть, бензин;
– космическое пространство;
– солнце;
– сварка и резка металлов;
– крахмал, сахар;
– аммиак, удобрения.
Учитель: Молодцы! Мы рассмотрели применение водорода в наше время, но водород был открыт еще в 18-ом веке и уже тогда он находил практическое значение. Давайте узнаем, где же он применялся.
Третье сообщение: «Историческое значение водорода».
Водород легче воздуха в 14.5 раз, поэтому он нашёл широкое применение в воздухоплавании. Первыми, кто осуществил идею подняться на аппарате легче воздуха, были братья французы Монгольфье в 1783 году. Их воздушный шар был наполнен горячим воздухом. Однако такой шар после охлаждения терял свою подъёмную силу. В этом же году совершил полёт на воздушном шаре, наполненном водороде французский физик Шарль. Уже в 1794 году воздушные шары нашли практическое применение в воздушном деле. В битве французская армия одержала победу над австрийским войском благодаря искусным применениям дирижабля, наполненным водородом. Поднявшись на недосягаемою высоту для неприятельского огня французы в течение всей битвы наблюдали за передвижением противника. Русский химик Менделеев воспользовался воздушным шаром для наблюдения солнечного затмения. Однако применение водорода в воздухоплавании было слишком опасно, т.к. воспламенение водорода приводило к гибели аппарата.
II . Постановка учебной задачи и её решение через эксперимент.
Учитель: Как вы думаете, почему применение водорода было и остаётся опасным? Чтобы ответить на этот вопрос нужно знать свойства водорода, а для этого нам надо его получить. В лаборатории водород в больших количествах получают с помощью аппарата Киппа (рисунок в учебнике). Он состоит из двух частей: верхняя шарообразная воронка и нижняя часть, разделённая перетяжкой на два сосуда. В среднюю часть помещают твёрдое вещество( Zn ), а в верхнюю воронку наливают жидкость( HCl ). Нижняя часть служит для сливания отработанной жидкости. Нам с вами столько водорода не нужно, поэтому вы получите его сами в гораздо меньшем количестве. У вас на столах находятся необходимые реактивы и оборудование, там же находятся карточки с алгоритмом выполнения работы, чётко следуйте инструкции, только в том случае у вас получится опыт (см. приложение №2). Не забывайте о соблюдении правил техники безопасности. Приступайте к выполнению (учащиеся выполняют лабораторный опыт). Дети, сколько хлопков вы услышали?
Чем, отличается первый хлопок от второго? Как вы думаете, почему? (учащиеся высказывают предполагаемые ответы).
Первый раз в пробирке находился воздух, а в состав воздуха входит кислород. При получении водорода эти газы смешиваются, и образуется гремучий газ, состоящий из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода. В момент опускания горящей спички кислород сгорает, его становится меньше, соотношение газов изменяется, второй хлопок становится тише.
А почему вылетали пробки?
Ученик: Потому что водород легче воздуха в 14.5 раз.
Учитель: Теперь вы можете ответить, почему применение водорода опасно?
Ученик: Так как при смешивании его с кислородом образуется взрывоопасная гремучая смесь.
Учитель: Назовите свойства водорода, которые вы рассмотрели в ходе эксперимента (ученики называют свойства водорода для записи в тетрадь).
Ученик: Газ, без вкуса, цвета и запаха, легче воздуха.
Учитель: Однако в наше время в воздухоплавании используют воздушные шары для метеорологических исследований, но наполняют не чистым водородом, а смесью водорода и гелия. Ярким примером являются воздушные шары, которые запускают во время праздничных церемоний.
III . Практическая работа с учебником, поиск заданной информации.
Мы рассмотрели получение водорода в лаборатории, теперь разберем, как получают водород в промышленности. Работая в парах, используя материал учебника на страницах 118 и 80, определите пять промышленных способов получения водорода, выпишете уравнения химических реакций.
Учитель открывает доску с готовыми уравнениями. Учащиеся сверяют свои записи.
1. TiH2 
Ti + H2
2. CH4 + 2H2O CO2 + 4H2
3. 2H2O 2H2 + O2
4. CH4 C + 2H2
5. Разложение воздуха N2, O2, H2
IV . Рефлексия.
Подумайте и закончите предложения:
– Сегодня на уроке я узнал…
– На уроке я понял…
– Теперь я знаю как…
V . Оценивание работы учащихся.
VI . Домашнее задание.
§ 6.5. Решить задачу: Вычислить объём водорода, который я получил сегодня на уроке, если у меня было 1 г цинка.