Водород, его общая характеристика, нахождение в природе и получение

Разделы: Химия

Цель:

  • Познакомить учащихся с элементом водородом.
  • Сформировать важнейшие понятия и навыки по теме: “Водород, его общая характеристика, нахождение в природе, получение”.

Задачи:

  • Образовательные задачи: Охарактеризовать водород как элемент и как простое вещество, показать большое распространение водорода в природе, ознакомить учащихся с лабораторным и промышленным способами получения водорода и выяснить, какие свойства водорода лежат в основе методов его собирания.
  • Развивающие задачи: Развивать мышление учащихся, умение анализировать, сравнивать, обобщать, наблюдать, запоминать, работать в нужном темпе, осуществлять самоконтроль; формировать общеучебные умения и навыки.
  • Воспитательные задачи: воспитывать личностные качества, обеспечивающие успешность исполнительной деятельности (дисциплинированность, ответственность), творческой деятельности (активность, увлечённость, наблюдательность, сообразительность, способность к самооценке).
  • Развитие специальных умений и навыков: Наблюдать химические явления, обращаться с химическими приборами, реактивами, соблюдать технику безопасности при работе с химическим оборудованием, оформлять демонстрационный эксперимент, закрепить умения уравнивать химические уравнения и определять типы химических реакций, применять полученные знания для объяснения новых фактов.

Предполагаемые результаты обучения:

  • личностные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве в процессе образовательной деятельности;
  • метапредметные: формирование умения определять учебные задачи, организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с одноклассниками, осуществление самоконтроля, аргументирование своего мнения, умение наблюдать, оперировать понятиями, владеть различными формами устных и публичных выступлений, оценивать различные точки зрения;

предметные:

  • Учащиеся должны знать: план характеристики химического элемента и простого вещества, способы получения водорода.
  • Учащиеся должны уметь: характеризовать водород как химический элемент и как простое вещество, распознавать водород опытным путём.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний и умений.

Методы, методические приёмы. Беседа с учащимися, работа с инструктивными картами и материалами слайдов, демонстрационный эксперимент, частично-поисковый метод.

Формы работы учащихся: фронтальная, самостоятельная.

Оборудование: Раздаточный дидактический материал, таблица химических элементов Д.И. Менделеева, компьютер, медиапроектор; спички, пробирки, лабораторные штативы.

Реактивы: Цинк, соляная кислота.

Учебник: Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман. Химия 8.

Ход урока

Добрый день, друзья!
Прозвенел звонок,
Начинаем наш урок.
Чтобы химиками стать,
Нужно многое узнать.

Урок сегодня начнем не совсем традиционно.

Слайд 1. (Приложение 1). Посмотрите, на доске отсутствует запись темы урока. И это не случайно, т.к. тему вы сегодня назовете сами.

  1. Сколько всего известно химических элементов? (110).
  2. Какой элемент мы с вами недавно изучили? (Кислород)
  3. Что вы можете сказать об этом элементе? (Кислород – неметалл)
  4. Какое вещество образует элемент кислород?
  5. Что Вы можете сказать о веществе кислороде?

Сегодня мы с Вами будем рассматривать другой неметалл. А какой именно, мы узнаем из загадок.

Слайд 2. Загадки

  1. Первый я на белом свете:
    Во Вселенной, на планете,
    Превращаюсь в лёгкий гелий,
    Зажигаю солнце в небе.
  1. Гость из космоса пришёл,
    В воде приют себе нашёл.
  1. Я, газ легчайший и бесцветный,
    Неядовитый и безвредный.
    Соединяясь с кислородом,
    Я для питья даю вам воду.

Итак, тема урока: Водород. (Слайд 3)

Сегодня вы познакомитесь с удивительным веществом водородом. Перед Вами план исследования (Слайд 4)

  • А что вы знаете о водороде?

(Слайд 5, 6)

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 (Н2) =
  • Валентность -

Ответ запишите в тетрадь.

(Слайд 7-10). Распространение водорода (Сообщение учащихся)

По распространенности в нашей Вселенной водород занимает первое место. Из 1000 атомов во Вселенной на долю водорода приходится 930. Наше солнце более чем наполовину состоит из водорода.

Водород является одним из самых часто встречающихся элементов и на Земле. Массовая доля водорода в земной коре составляет 1% – это девятый по распространенности элемент, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества имеется в атмосфере (0,00005% по объему).

Основным соединением водорода является вода. Кроме того, большое его количество входит в состав многочисленных соединений с углеродом (органических веществ), составляющих основу нефти, природного газа (формула метана?), угля и др. Он непременная составная часть веществ, образующих живые организмы (–6,5% от сухой массы).

Вывод: Водород является самым распространённым элементом во Вселенной.

(Слайд 11). Открытие водорода (Сообщение учащихся)

Впервые этот газ в чистом виде выделил в 1766 г. английский химик Генри Кавендиш. Он получил водород действием серной и соляной кислот на цинк, железо или олово. Свойства полученного им газа были настолько удивительны, что ученый принял его за легендарный “флогистон”, “теплород” — вещество, по канонам науки того времени определявшее температуру тел. Он прекрасно горел (а огонь считался почти чистым флогистоном), был необычайно легок, в 15 раз легче воздуха, малорастворим в воде, без цвета, без запаха, хорошо впитывался металлами и так далее.

(Слайд 12). Однако другой великий химик, француз Антуан-Лоран Лавуазье, уже в 1787 году доказал, что полученное Кавендишем вещество — вполне обычный, хотя и очень интересный химический элемент. Свое название он получил оттого, что при горении давал не дым, сажу и копоть, а воду. Кстати, именно эта его особенность больше всего привлекает сегодняшних экологов и “зеленых”.

Получение водорода.

Генри Кавендиш получил водород взаимодействием кислот на металлы. Как же мы с вами можем получить водород в лабораторных условиях?

Водород в лаборатории можно получить взаимодействием соляной или разбавленной серной кислот с металлами, стоящими до водорода, в первую очередь цинка, используя аппарат Киппа. Аппарат Киппа — универсальный прибор для получения газов (ППГ) действием растворов кислот на твёрдые вещества. Прибор изобрёл голландский аптекарь Петер-Якоб Кипп в 1853 году.

Просмотр видеофрагмента.

Физпауза. Согласны ли вы? (Если да, то хлопают в ладоши)

Известно: химия – наука
О веществах, о веществах. (Да)

Прощай, губительная скука,
Займёмся химией в стихах!
Начнём же список с водорода,
Поскольку первый элемент. (Да)

(Он образует, кстати воду –
Весьма существенный момент!) (Да)

В науке просто обозначен
Латинской буквой, знаком Н. (Да)

Нельзя науке жить иначе –
Без знаков был бы ералаш!
Молекулу его представим
Удобной формулой Н2. (Да)

Многозначительно добавим:
Нет в мире легче вещества! (Да)

Наполни шарик водородом,
Держи за ниточку пока.
Ну, отпускай его! И с ходу
Он улетел за облака! (Да)

  • Как можно обнаружить кислород?
  • Как можно обнаружить водород?

По характерному хлопку. Если водород смешан с воздухом, то хлопок со свистом, а если чистый – хлопок глухой.

Лабораторный опыт: взаимодействие кислот с металлами (краткий инструктаж по технике безопасности при работе с кислотами). Уравнение реакции записать в тетрадь. Определить к какому типу химических реакций оно относится.

Задание: Используя учебник, с. 93, укажите ещё один способ получения водорода в лаборатории. Укажите тип реакции.

(Слайд 13)

1) В лаборатории:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

2) В настоящее время водород в промышленности получают:

Из углеводородов: СН4 = С + 2Н2

Взаимодействием угля с водой: С + Н2О = СО + Н2

Метана с водой: СН4 + Н2О = СО + 3Н2

Электролизом воды: 2Н2О = 2Н2 + O2

Для получения водорода в промышленных масштабах перспективная реакция разложения сероводорода, т.к. энергозатраты на этот процесс в 15 раз меньше, чем на разложение воды.

(Слайд 14). Охарактеризуйте свойства водорода. Запишите в тетради физические свойства простого вещества по плану на слайде:

Агрегатное состояние:

  • Цвет:
  • Вкус:
  • Запах:
  • Растворение в воде:
  • Температура кипения:

Водород – газ без цвета, запаха и вкуса. Это самый легкий газ. В воде водород плохо растворим, поэтому его можно собирать вытеснением воды. А в некоторых металлах водород растворим очень хорошо. Например, в одном объеме палладия растворяется до 900 объемов водорода. Это свойство водорода используется для создания водородных аккумуляторов.

  • Температура кипения -  252,60С
  • Температура плавления -  259,10С

(Слайд 15-16). Применение водорода.

- Если шар объемом 22,4 м? наполнить водородом, то в воздухе он может поднять груз массой 27 кг. Это свойство водорода было использовано в первой половине ХХ века для строительства летательных аппаратов большой грузоподъемностью – дирижаблей, которые наполняли водородом. Однако водород – взрывоопасный газ, и в 1930 – е гг. с дирижаблями произошло несколько крупных аварий. После этого строительство дирижаблей во всем мире на многие годы прекратилось.

(Слайд 17).

В ракетной технике водород используется как топливо. К числу наиболее перспективных применений водорода относится производство топливных элементов.

Водородное пламя используется в кислородно-водородных горелках для сварки и резки металлов. Изотопы водорода дейтерий и тритий необходимы в термоядерной технике, призванной в будущем обеспечить человечество неисчерпаемой энергией.

Водород используется при производстве аммиаки и соляной кислоты, при получении особо чистых металлов.

(Слайд 18). Водородная бомба. 1959г. Семипалатинский полигон.

Произведены испытания первого термоядерного заряда (водородная бомба). Поражающие факторы этого заряда:

- Ударная волна;

- Световое излучение;

- Проникающая радиация;

- Радиоактивное заражение местности;

- Электромагнитный импульс.

Против населения водородная бомба не применялась. В военных действиях не использовалась. Были проведены только испытания на полигонах (космические взрывы, воздушные, подземные, наземные). Термоядерные заряды у нас есть, но они законсервированы до нужного времени. В настоящее время испытания запрещены.

Согласны ли вы с мнением водорода о самом себе?

Вы со мною уже встречались -
Я космический скиталец,
Элементов прародитель,
И отважный предводитель.
Я любитель кислорода, 
Вместе с ним даю я воду.

Делаем вывод, что это за вещество такое водород. Составляем Синквейн. (Слайд 19).

Водород

  • Лёгкий, взрывоопасный
  • Горит, восстанавливает, взаимодействует
  • Самый распространённый элемент во Вселенной
  • Экологически чистое топливо

III. Самоконтроль. Выполнение тестов, используя электронный учебник:

- Водород.

- Молекулярная формула водорода.

- Реакция замещения.

- Учёный, открывший водород.

IV. Закрепление.

Тест с.96.

V.  Домашнее задание: параграф 28, вопрос 3, 5 с.96.

VI. Рефлексия.

  • Что вы знали о водороде до изучения материала и что узнали нового в течение урока? Закончите предложение: Меня удивило _________.
  • Если бы вы вносили интересные факты в Книгу рекордов Гиннеса, водород попал бы туда по своим характеристикам? Дайте обоснованный ответ.

VII. Итог урока.