9 класс
Учитель: Смирнова Екатерина Сергеевна
Тема урока: Водород.
Цель урока: активизировать и систематизировать знания о нахождение в природе. Физические свойства. Химические свойства водорода:
реакции с неметаллами и металлами. Реакции водорода с оксидами металлов. Получение водорода в лаборатории и промышленности.
Применение водорода. (слайд 2)
Тип урока: усвоение новых знаний, умений и навыков, и творческого применения их на практике.
Формы работы: лекция, демонстрация презентации.
Оборудование: проектор, учебник.
Ход урока.
Организационный момент: приветствие, проверка готовности к уроку.
Проверка домашнего задания.
Актуализация опорных знаний.
Фронтальная беседа:
1. Что вам известно о водороде как о простом веществе?
2. Найдите водород в ПС.
3. По положению в ПС о каких свойствах водорода вы можете сказать?
Изучение нового материала.
В диссертации М.В.Ломоносова «О металлическом блеске» в 1745г. впервые было описано получение водорода действием кислоты на железо и другие металлы и была выдвинута гипотеза о том, что водород (горючий пар) представляет собой флогистон.
(слайд 3)
Содержание водорода в земной коре составляет 1% по весу и 17% общего числа атомов. (слайд4)
Водород самый легкий из всех элементов. Он входит в состав воды, которая покрывает около ¾ земной поверхности, в состав многих минералов и горных пород, а также всех органических соединений. В свободном состоянии водород встречается в небольших количествах в верхних слоях атмосферы и в некоторых природных горючих газах. (слайд 5)
Физические свойства. Водород при обычных условиях представляет собой газ без цвета и запаха. Он в 14,5 раза легче воздуха, слабо растворим в воде (в 100 объемах воды растворяется 2 объема водорода). При температуре -2530 С и атмосферном давлении переходит в жидкое состояние, а при -2590С затвердевает. Из-за малой молекулярной массы он легко диффундирует (проходит) через пористые перегородки и даже через нагретую металлическую перегородку. При повышенной температуре водород хорошо растворим во многих металлах (никеле, платине, палладии). (слайд 6)
Водород существует в виде трех изотопов: протия – с массовым числом 1, дейтерия – с массовым числом 2 и трития – с массовым числом 3. Основную часть природного водорода (99,98%) составляет протий. (слайд 7)
Химические свойства.
Атом водорода имеет один электрон. При образовании химических соединений он почти всегда отдает электрон, приобретая заряд +1. Из-за малого заряда ядра атом водорода сравнительно слабо притягивает электроны и может присоединить их только тогда, когда другой элемент легко их отдает. В этом случае атом водорода образует устойчивую двухэлектродную оболочку инертного газа гелия. (слайд 8)
Взаимодействие с щелочными и щелочноземельными металлами.
Щелочные и щелочноземельные металлы легко отдают электроны водороду. Реакция протекает при нагревании металлов в атмосфере водорода и сопровождается образованием солеобразных соединений – гидридов.
2Na + H2 = 2Na H – гидрид натрия
Ca + H2 = CaH2 – гидрид натрия (слайд 9)
Взаимодействие с неметаллами.
Более характерны соединения водорода, в которых он проявляет положительную степень окисления, он взаимодействует почти со всеми неметаллами, причем в зависимости от активности неметалла реакция протекает с различной скоростью. Так, с фтором водород взаимодействует всегда со взрывом:
H2 + F 2 = 2HF
С хлором он взаимодействует более спокойно. Водород хорошо горит в атмосфере хлора:
H2 + Cl = 2HCl
(слайд 10)
Получение водорода в лаборатории.
В лабораторных условиях водород получают:
1) взаимодействием металла с соляной или разбавленной серной кислотой (реакцию проводят в аппарате Киппа):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
2) взаимодействием со щелочами металла, гидроксид которого обладает амфотерными свойствами (алюминий, цинк):
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2 Na[Al (OH4)] + 3H2↑
Zn + 2KOH + 2H2O → K2[Zn (OH4)] + H2↑ (слайд 11)
3) электролизом воды. Для увеличения электропроводимости воды к ней прибавляют электролит – щелоч или сулфат щелочного металла. Хлориды для этой цели менее пригодны. Так как при их разложении на аноде выделяется хлор.
Получение водорода в промышленности.
1) как побочный продукт при производстве хлора и гидроксидов щелочных металлов методом электролиза растворов их хлоридов;
2) конверсией (превращением) углерода и водяных паров. Для этого в специальных газогенераторах в результате взаимодействия водяных паров с раскаленным углеродом (углем) получают смесь водорода с монооксидом углерода:
C + H2O = CO + H2
Образующуюся газовую смесь вместе с парами воды пропускают над раскаленным монооксидом железа, играющим роль катализатора:
СО + H2O = СО2 + H2 ,
А затем – через воду или раствор щелочи для поглощения СО2;
3) конверсией метана с водяным паром, углекислым газом или смесью водяных паров и углекислого газа:
CH4 + СО2 = 2CO + 2H2
CH4 + H2O = CO + 3H2
3CH4 + СО2 + 2H2O = 4CO + 8H2
Эти процессы протекают при температуре около 10000 С. Катализирует их никель с добавками оксидов магния, алюминия и других металлов. (слайд 12)
Применение.
Водород является ценным сырьем для химической промышленности. Его используют для получения аммиака и синтетического метилового спирта, для гидрогенизации твердого топлива и жиров. Значительное количество водорода используется для получения различных металлов и неметаллов (германий, галлий, вольфрам, молибден и др.) в промышленности путем восстановления их оксидов или галогенидов. Используя высокую температуру горения водорода в кислороде, его применяют при резке и сварке металлических конструкций.(слайд 13)
Проверка усвоения знаний.
Выберите верное определение. Физические свойства водорода:
А)газ без цвета и запаха.
Б) он в 16,4 раз легче воздуха.
В) растворим в воде.
2. Дайте названия изотопам водорода:
1Н -
2Н -
3Н -
3. Вставите пропущенные слова.
Атом водорода имеет один _________. При образовании химических соединений он почти всегда ______ электрон, приобретая заряд ___. Из-за ______ заряда ядра атом водорода сравнительно ______ притягивает _______ и может присоединить их только тогда, когда другой элемент легко их отдает. В этом случае ________ водорода образует устойчивую двухэлектродную оболочку ________ _________ _______. (слайд 15)
Итоги урока. Домашнее задание: учить п.19, выполнить задания к параграфу письменно в тетради.
