СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Урок изучения нового материала по теме «Гидроген как химический элемент и простое вещество», 8 класс

Категория: Химия

Нажмите, чтобы узнать подробности

Просмотр содержимого документа
«Урок изучения нового материала по теме «Гидроген как химический элемент и простое вещество», 8 класс»

Автор: Идрисова-Фомина

Людмила Ивановна

Должность: учитель химии

высшей квалификационной

категории, учитель- методист,

отличник образования.

Учебное заведение:

Муниципальное общеобразова-

тельное учреждение «Школа №9

г. Донецка».

Донецкая Народная Республика.

Урок изучения нового материала по теме

«Гидроген как химический элемент и простое вещество», 8 класс.

Форма обучения: лекция с элементами химических демонстраций опытов и фронтальной беседой (крупноблочная подача материала).

План

1. Гидроген как химический элемент (химический символ, относительная атомная масса, валентность).

2. Водород как простое вещество (химическая формула, относительная моле-кулярная масса).

3. Водород в природе, физические свойства водорода. Получение водорода в лаборатории и промышленности. Реакции замещения.

4. Химические свойства водорода: взаимодействие водорода с кислородом и оксидами металлов. Предупредительные меры во время работы с водородом.

5. Применение водорода как экологически чистого топлива и сырья для химической промышленности. Понятие о восстановлении. Окисление и восстановление-два момента окислительно-восстановительного процесса.

Химический элемент-Н (лат. Hydrogеnium). В трудах химиков 16-17 столетий неоднократно указывалось о выделении горючего газа в результате действия кислот на металлы.

В 1786 году английский ученый Г. Кавендиш собрал и исследовал этот газ, назвав его «горючим воздухом».

В 1783 году французский химик А. Лавуазье путем анализа и синтеза доказал, что вода-сложное вещество.

В 1787 году Лавуазье определил «горючий воздух» как новый химический элемент и дал ему название Hydrogеnе (греч. «хюдор»-вода, «геннао»- рождаю, т.е. водород- «тот, что рождает воду».

Химический элемент-Н-первый химический элемент Периодической системы. Атомная масса 1,0079. Атом Гидрогена состоит из одного ядра (протона) и одного электрона.

Молекула водорода состоит из двух атомов. М(Н2) = 2,016.

В соединениях водород одновалентный.

При обычных условиях водород имеет плотность 0,0899 г/л. Это наилегчайший газ - он почти в 15 раз легче воздуха. Водород сжижается при -252,6 °С, и затвердевает при -259°С, только гелий сжижается при более низкой температуре. Жидкий водород – также самое лёгкое из известных жидкостей. Водород чрезвычайно необыкновенный благодаря своей высокой теплопроводности: нагретое тело, расположенное в атмосфере водорода, охлаждается в 6 раз быстрее, чем на воздухе. Это свойство формально сравнивает водород с металлами. Причина такой высокой теплопроводности состоит в том, что его лёгкие молекулы имеют очень высокую среднюю скорость теплового движения. И ещё одно необычное свойство имеет свободный водород: невзирая на то, что в воде он растворяется очень плохо (около 0,02 объёма на 1 объём воды при обычных условиях), его растворимость в некоторых металлах чрезвычайно высока. Например, 1 объём палладия может поглотить до 900 объёмов водорода.

ВОДОРОД В ПРИРОДЕ

Водород в природе – самый распространённый элемент Космоса. Он составляет около половины массы Солнца и большинства звёзд, а также основную часть межзвёздного пространства и туманностей. В недрах звёзд при температуре в сотни миллионов градусов и давлении в миллионы атмосфер водород содержится в виде протонов – ядер атомов 11H. Здесь происходит реакция слияния атомных ядер (реакция термоядерного синтеза: из четырёх протонов 11H образуется ядро атома Гелия 24He, а также два позитрона и два нейтрона). Энергия, которая выделяется при этом, огромна: она позволяет звёздам и Солнцу светить миллиарды лет.

Содержание Гидрогена в земной коре составляет 1,5•10-12 % по массе. Гидроген входит в состав самого распространённого на Земле вещества – воды. Общее содержание водорода на Земле составляет по массе около 1%, а по числу атомов – 16%.

Содержится он и в соединениях, которые входят в состав угля, нефти, природного газа, глины, а также организмов животных и растений. Но в свободном состоянии водород встречается редко; небольшие количества его содержатся в вулканических и других природных газах. Незначительное количество свободного водорода (0,0001% по числу атомов) присутствует в атмосфере. В природных водах H+ - не больше 0,0001 г/л. Но значение их величайшее.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Химическая активность молекулярного водорода при обычных условиях незначительна. Но при высоких температурах он распадается (диссоциирует) на атомы, которые чрезвычайно активны. Диссоциация легче происходит при наличии катализаторов (палладий, платина и др.).

Атомарный водород образуется также вследствие различных химических реакций, например, при взаимодействии цинка с хлоридной кислотой:

Zn+2HCl=H2+ZnCl2

Но такой водород существует очень короткое время, а потом соединяется в молекулы H2. Поэтому в химии часто используют водород именно в момент его выделения.

При обычных условиях молекулярный водород взаимодействует только с самыми активными элементами: фтором (взрывается даже в темноте и при сильном охлаждении), хлором (только на ярком свету, ещё лучше – при нагревании), бромом и йодом (не полностью и только при нагревании). Во всех случаях образуется галогеноводороды НХ.

H2+Cl2=2HCl

Синтез хлористого водорода из водорода и хлора осуществляется в промышленности.

При нагревании водород с кислородом образует воду:

2H2+O2=2H2O

Горение водорода в атмосфере кислорода сопровождается выделением значительного количества тепла. Смесь водорода с кислородом в соотношении 2:1 при поджигании сильно взрывается и потому её называют гремучим газом.

С азотом водород реагирует при наличии катализатора (железо):

3H2+N2=2NH3

С помощью этой реакции при нагревании и повышенном давлении в промышленности получают аммиак.

При повышенной температуре водород реагирует также с серой, селеном и телуром

H2 +S H2

Взаимодействие водорода со щелочными и щелочноземельными металлами приводит к образованию гидридов:

H2+2Li = 2LiH

В реакциях со сложными веществами водород ведёт себя как восстановитель. Например, в реакциях с оксидами металлов:

CuO+H2=Cu+H2O

Оксид меди (2)-окислитель, он восстанавливается. Водород-восстановитель, он окисляется.

Вещества, которые отнимают кислород, называются восстановителями, а вещества, которые отдают кислород, называются окислителями.

Процессы окисления и восстановления взаимосвязаны (если один элемент окисляется, то другой восстанавливается и наоборот).

Восстанавливает водород и органические соединения, но только в присутствии катализаторов (палладий, платина и др.).

ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА

  1. В лабораторных условиях водород получают в аппаратах Киппа реакцией взаимодействия цинка с разбавленной серной кислотой (1:5 по объему):

Zn + 2HCl = Zn Cl2+ Н2

Знакомим учащихся с аппаратом Киппа, его строением и назначением.

Способы собирания водорода:

а) методом вытеснения воздуха;

б) методом вытеснения воды.

Демонстрация.

Реакциями замещения называются реакции, которые протекают между простыми и сложными веществами, при которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в молекуле сложного вещества:

Fe+CuCl2=Cu+ Fe Cl2

Fe+ 2HCl= Fe Cl2+ H2

  1. Можно получать водород также при разложении воды под действием постоянного электрического тока:

2H2O=2H2 + O2

  1. Чистый водород можно получать, пропуская пары воды над раскаленными железными опилками:

4 H2O+3 Fe= Fe3О4+ 4H2

  1. Водород выделяется также при проведении реакции замещения между активными металлами (Li, Na, K, Ca) и водой:

2 Na+2 НОН=2 NaОН+Н2

Ca+ 2 НОН =Ca (ОН) 2+ Н2

Демонстрации.

Эти реакции протекают бурно, иногда даже со взрывом. Поэтому для проведения опыта следует брать небольшие кусочки металлов, а пробирку-накрывать воронкой.

  1. В полевых условиях очень удобно получать водород с помощью действия воды на гидрид лития:

LiН + H2O=LiОН+ Н2

Этот способ не дёшев, но хорош благодаря тому, что из малого количества реагента получается большой объём водорода. Так, 1 кг LiН

Дает около 1 м3 водорода.

  1. В технике водород получают либо из природного газа, либо из воды.

Распознается водород во время его собирания путем его поджигания. Водород без примесей горит спокойно с характерным звуком «п-пах». Если же водород содержит примеси воздуха, то сгорает со взрывом. Во время работы с водородом следует придерживаться правил техники безопасности. Прежде чем поджигать водород, нужно проверить его на чистоту, собрав в пробирку.

ПРИМЕНЕНИЕ ВОДОРОДА

Вначале водород использовали для наполнения воздушных шаров и дирижаблей. Однако со временем от этого отказались, поскольку водород крайне небезопасен в плане пожарном. Сейчас водородом наполняют только исследовательские шары-зонды, которые несут научную аппаратуру.

Вспыхнув в закрытом резервуаре, смесь водорода и воздуха может привести к взрыву страшной силы, подобному тому, который в 1937 году уничтожил немецкий дирижабль «Гинденбург».

И все же водород продолжает принимать участие в полётах, но не воздушных шаров, а как ракетное топливо. Здесь используется способность водорода сгорать в атмосфере кислорода с выделением большого количества теплоты. Перспективным является сжигание водорода в так называемых топливных элементах, которые непосред-ственно превращают в электроэнергию химическую энергию топлива.

Водород как топливо очень перспективен. Эта тема обговаривается учеными всего мира. Ведь у водорода большая теплопроводная способность, он также сгорает «чисто» не загрязняя окружающую среду, так как при сжигании образует только воду, в отличие от бензина, керосина.

Взаимодействие водорода с кислородом применяется для резки и сварки металлов (температура до 2800°С). А в так называемых атомарно-водородных горелках, которые дают температуру до 4000°С, используется способность водорода поглощать большое количество тепла при диссоциации на атомы, а потом снова выделять его при соединении его атомов в молекулы. Большие перспективы открывает применение изотопов водорода-дейтерия и трития-как термоядерного топлива. Эти изотопы в будущем обеспечат человечество неисчерпа-емым источником энергии.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Василега М.Д. Интересная химия.- К.: Радянська школа, 1980.

  2. . Николаев А.Л. Первые в рядах элементов.-М.: Просвещение,1983.

3.Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия, 8 класс.- М.: Просвещение, 2016.

4. Сидельников В.П. Эта всесильная химия.- Донецк: Донбасс,1979.

5. Серегин А.В. Путь в космос.-М.: Просвещение, 1974.

6. М.Трифонов Д.Н., Трифонов В.Д. Как были открыты

химические элементы.-М.: Просвещение,1980.

7. Энциклопедия школьника. Неорганическая химия.-М.:

Советская энциклопедия, 1982.








Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!