Самый первый элемент. 9-й класс

Цели урока: систематизация и развитие знаний учащихся о водороде как химическом элементе и о простом веществе на основе сформированной предметной понятийно-теоретической базы и с использованием межпредметного материала.

• Образовательные: систематизировать и развить представления о водороде как химическом элементе и простом веществе, способах его получения и собирания; закрепить умения составлять реакции замещения; закрепить понятия “простое вещество” и “сложное вещество”, “изотопы”, умение обращения с приборами для получения и собирания газов.
• Развивающие: развивать самостоятельность мышления, развивать интеллектуальные умения (анализировать, сравнивать, устанавливать причинно-следственные связи, работать по аналогии, выдвигать предположения).
• Воспитательные: формировать научное мировоззрение, экологическое мышление, воспитывать культуру общения.

Методы: беседа, рассказ, постановка и решение проблемных вопросов, химический эксперимент.

Форма урока: урок – объяснение нового материала.

Оборудование и реактивы:

• аппарат Киппа, прибор для собирания газа демонстрационный,
• лабораторный штатив,
• широкий сосуд с водой,
• стаканы,
• пробирки,
• спиртовка,
• мыльный раствор,
• лучинка.
• на лабораторных столах учащихся: серная кислота (р-р 1:5) и цинк в гранулах, прибор для получения газов.

1. История открытия водорода.
2. Визитная карточка.
3. Положение водорода в Периодической таблице.
4. Нахождение водород в природе.
5. Получение и собирание водорода.
6. Техника безопасности при работе с водородом.
7. Закрепление и первичная проверка полученных знаний.

I. Мотивация деятельности.

В день, когда его запасы иссякнут, жизнь во Вселенной прекратится. Погаснут солнца, не станет воды... Вещество, без которого жизнь невозможна, “сидит” в самом центре нашей планеты — в ядре и вокруг него, и оттуда “мигрирует” наружу. Этот газ – начало всех начал. Его название — “водород”.

II. Изучение нового материала.

1. История открытия водорода (сообщение учащегося)

Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Прямо указывал на выделение его и Михаил Васильевич Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Генри Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его “горючим воздухом”. При сжигании “горючий воздух” давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик Антуан Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом, он установил, что “горючий воздух” входит в состав воды и может быть из неё получен.

2. Визитная карточка

Пользуясь периодической системой, запишите в тетради ответы на вопросы:

1. Каков порядковый номер водорода в ПС?
2. Чему равна относительная атомная масса водорода?
3. Водород – неметалл. Относительная электроотрицательность его атома должна быть больше или меньше 2? Укажите точное значение ЭО водорода, пользуясь справочной таблицей.
4. Какие частицы называются изотопами? Сколько изотопов у водорода? Назовите их.
5. Водород, как и кислород, – газ. Сколько атомов в его молекуле?
6. Как называется химическая связь, образованная атомами с одинаковой электроотрицательностью?

3. Положение в Периодической системе.

Назовите период, группу и подгруппу, в которой находится водород. Это единственный элемент, который занимает две клетки в Периодической системе. В одну подгруппу объединены элементы со сходным строением атома, а значит, и со сходными свойствами.

Два ученика у доски сравнивают строение атома водорода со строение атомов щелочных металлов (на примере натрия) и галогенов (на примере хлора), отмечают возможность отдачи и присоединения электрона. Делают вывод о сходстве водорода с металлами (восстановительные свойства) и галогенами (окислительные свойства). (Слайд 5)

4. Нахождение в природе (сообщение учащегося)

Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92 % всех атомов (8 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — менее 0,1 %). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов.

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 % (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52 %). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. Практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005 % по объёму).

Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %.(Слайд 6)

Проблемный вопрос:

Если бы перед вами стояла задача: получить большое количество водорода, – какое сырье вы бы выбрали и почему?

Да, 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.

Но этот способ сравнительно дорогой. В настоящее время наиболее экономичный способ производства водорода – конверсия метана (уравнение реакции записывает учитель).

В лаборатории для получения водорода используют кислоты. Например: HCl – соляная кислота или Н₂SO₄ – серная кислота. Водород из кислот вытесняют металлы, стоящие в ряду напряжений металлов до водорода.

Демонстрация опыта “Получение водорода”. Учащиеся делают предположение о способах собирания водорода, дают определение реакциям замещения и записывают уравнения реакций цинка с соляной и серной кислотой.

6. Техника безопасности при работе с водородом.

С кислородом воздуха водород образует взрывчатую смесь – гремучий газ. Поэтому при работе с водородом необходимо соблюдать особую осторожность. Чистый водород сгорает почти бесшумно, а в смеси с воздухом издает характерный громкий хлопок. Взрыв гремучего газа в пробирке не представляет опасности для экспериментатора, однако при использовании плоскодонной колбы или посуды из толстого стекла можно серьезно пострадать.

Вот какая история произошла с французским химиком, директором Парижского музея науки Пилатром де Розье (1756–1785). Как-то он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород; до него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, ученый решил убедиться, проник ли водород в легкие. Он еще раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в легких экспериментатора смешался с воздухом, и произошел сильный взрыв. “Я думал, что у меня вылетели все зубы вместе с корнями”, — так Розье характеризовал испытанные ощущения. Впрочем, он остался очень доволен опытом, который чуть не стоил ему жизни.

V. Закрепление и проверка полученных знаний

1. Водород – элемент с атомным номером 1. На внешнем энергетическом уровне находится 7 электронов, поэтому находится в подгруппе галогенов и проявляет окислительные свойства.
2. Относительная атомная масса водорода равна 1. В природе встречается в виде двух изотопов. Проявляет признаки сходства со щелочными металлами.
3. Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных ковалентной неполярной связью. Впервые исследовал свойства водорода английский ученый Г. Кавендиш. Водород – самый распространенный элемент на Земле.
4. В атоме водорода имеется один электрон. Водород обладает окислительно-восстановительной двойственностью. В лаборатории водород получают при взаимодействии цинка с соляной кислотой.

1) Н₂О + Сu
2) H₂O + Na₂O
3) H₂O + SO₃
4) H₂O +K

3. Масса водорода, который выделился при взаимодействии магния с 98 г раствора 10%-ного раствора серной кислоты, равна:

1) 0,2 г;
2) 0,2 моль;
3) 0,1 г;
4) 20 г.

VI. Домашнее задание:

1) §7 , упражнение 1 – 3 (химия-9, И. И. Новошинский, Н. С. Новошинская);
2) индивидуальное задание: приготовить сообщение (презентацию) об использовании водорода в качестве экологически чистого топлива.