Урок на тему "Водород"
план-конспект урока по химии (9 класс) по теме
Урок получения новых знаний представлен в кейс-технологии для учащихся 9 класса.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
urok_po_teme_vodorod.doc | 103 КБ |
Предварительный просмотр:
Урок на тему «Водород»
9 класс
Цель: рассмотрение свойств водорода как химического элемента и простого вещества.
Задачи:
Образовательные:
рассмотреть положение водорода в Периодической системе;
изучить физические, химические свойства, способы получения и применение водорода.
Развивающие:
развивать умения выделять главное, обобщать, анализировать, сравнивать, наблюдать.
Воспитательные:
воспитывать умение работать в коллективе,
воспитывать умение оценивать свои знания;
прививать интерес к предмету химия, к процессам, происходящим в окружающем мире.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Методы: поисковая деятельность, проблемные вопросы.
Форма организации учебной деятельности: групповая деятельность на основе кейс-технологии.
Приемы деятельности учителя:
выступает в роли координатора в процессе усвоения нового материала, ведет беседу, совместно с учащимися ставит и обсуждает проблемные вопросы.
Приемы деятельности учащихся
участвуют в беседе, выполняют необходимые задания, проводят химические опыты, работают в группе, анализируют, сравнивают, делают выводы, оценивают себя.
Планируемые результаты:
расширение знаний о водороде как химическом элементе и простом веществе.
1. Организационный момент
2. Целеполагание и мотивация
Сегодня у нас необычный урок. Урок-поиск.
Доводы, до которых человек додумывается сам,
Обычно убеждают его больше, нежели те,
Которые пришли в голову другим.
Б. Паскаль
Придерживаясь высказывания Паскаля, проведем мы сегодня урок, на котором многое вы усвоите в ходе собственных исследований, решений и выводов. И начнем мы его нетрадиционно. Посмотрите, на доске отсутствует запись темы урока. И это не случайно, т.к. тему вы сегодня назовете сами.
У вас у всех на столах лежат информационные и инструктивные карточки. Просмотрите содержание этих листочков и скажите, что мы будем изучать на этом уроке? (Правильно. Тема сегодняшнего урока-«Водород»).
Цель нашего урока - изучить свойства водорода. Как достичь этой цели? Изучив историю открытия, распространенность элемента, положение элемента в периодической системе, получение, свойства простого вещества и применение.
Как видите, нам предстоит очень большая работа. Чтобы нам успеть со всем этим справиться, я разделила вас на группы. Каждая группа будет выполнять определенную работу. Обобщать итоги работы каждой группы будем в виде общей таблицы, в которую будем заносить ответы на ваших карточках с заданиями.
Посмотрите на схему в своей инструктивной карточке. Она вам показывает, какие знания вы должны получить о водороде, с чем познакомиться и что узнать. Работать мы будем по группам с использованием инструктивной карты. Та группа, которая в процессе работы будет наиболее активной, убедительной в конце урока получит оценку. Кроме этого оценку можно получить и индивидуально.
Сейчас вы приступаете к самостоятельной работе с вашим информационным материалом.
На эту работу я даю вам 15 минут. Вы должны изучить предложенную вам информацию и ответить на вопросы. После того, как вы ответите на вопросы, вы будете знакомить нас с ответами.
3. Работа по кейс-технологии.
Кейс №1 (группа №1):
Характеристика элемента водорода по его положению в таблице Менделеева: Характеризуя водород по положению в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, следует обратить внимание на особенности строения атома водорода — самого простейшего из химических элементов (состоит из ядра, представляющего собой один протон, и одного электрона. В ядре атома водорода нейтронов нет).
Наиболее распространенная степень окисления водорода +1(H2O, CH4-метан, H2S-сероводород). В соединениях с металлами водород проявляет степень окисления, равную -1(NaH, CaH2-гидриды металлов).
Молекула водорода двухатомная, связь ковалентная неполярная. Схема образования молекулы водорода: H:H или H-H.
Водород — газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, в 14,5 раз легче воздуха.
Так же как и у щелочных металлов (Li, Na, К и др.), у Н на внешнем электронном слое один электрон, с другой стороны, так же как и элементам VII группы, водороду не хватает одного электрона до его завершения (поэтому водород расположен одновременно и в I, и в VII группе.
Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле водород содержится в воде, природном газе, нефти.
История
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 М. В. Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Г. 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 А. 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.
Происхождение названия
Лавуазье дал водороду название hydrogène (от др.-греч. ὕδωρ — «вода» и γενναω — «рождаю») — «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году — по аналогии с ломоносовским «кислородом».
Распространённость во Вселенной
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 и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.
Земная кора и живые организмы
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. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, 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 %.
Геохимия водорода
На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем, гигантскими планетами и первичными метеоритами, из чего следует, что во время образования Земля была значительно дегазирована и водород вместе с другими летучими элементами покинул планету во время аккреции или вскоре после неё.
Свободный водород H2 относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах.
В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксид-иона и кристаллической воды.
В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением. Имея малую массу, молекулы водорода обладают высокой скоростью диффузионного движения (она близка ко второй космической скорости) и, попадая в верхние слои атмосферы, могут улететь в космическое пространство.
Кейс №2(группа №2).
Физические свойства
Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.
Молекула водорода двухатомна — Н2. При нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н.у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120.9·106 Дж/кг, малорастворим в воде — 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре.
Изотопы
Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия: 1H — протий (Н), 2Н — дейтерий (D), 3Н — тритий (радиоактивный) (T).
Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2. Содержание их в природе соответственно составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 %. Это соотношение может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода.
Изотоп водорода 3Н (тритий) нестабилен. Его период полураспада составляет 12,32 лет. Тритий содержится в природе в очень малых количествах.
Природный водород состоит из молекул H2 и HD (дейтероводород) в соотношении 3200:1. Содержание чистого дейтерийного водорода D2 ещё меньше.
Из всех изотопов химических элементов физические и химические свойства изотопов водорода отличаются друг от друга наиболее сильно. Это связано с наибольшим относительным изменением масс атомов. .
Особенности обращения
Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — так называемый гремучий газ. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближённо 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21 %. Также водород пожароопасен. Жидкий водород при попадании на кожу может вызвать сильное обморожение.
Химические свойства
Молекулы водорода Н2 довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:
Н2 = 2Н − 432 кДж
Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:
Ca + Н2 = СаН2
и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:
F2 + H2 = 2HF
С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении:
О2 + 2Н2 = 2Н2О
Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:
CuO + Н2 = Cu + Н2O
Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.
N2 + 3H2→ 2NH3
С галогенами образует галогеноводороды:
F2 + H2 → 2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,
Cl2 + H2 → 2HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.
С сажей взаимодействует при сильном нагревании:
C + 2H2 → CH4
Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами
При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:
2Na + H2 → 2NaH
Ca + H2 → CaH2
Mg + H2 → MgH2
Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:
CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2↑
Взаимодействие с оксидами металлов
Оксиды восстанавливаются до металлов:
CuO + H2 → Cu + H2O
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Кейс №3.
Получение
Промышленные способы получения простых веществ зависят от того, в каком виде соответствующий элемент находится в природе, то есть что может быть сырьём для его получения. Так, кислород, имеющийся в свободном состоянии, получают физическим способом — выделением из жидкого воздуха. Водород же практически весь находится в виде соединений, поэтому для его получения применяют химические методы. В частности, могут быть использованы реакции разложения. Одним из способов получения водорода служит реакция разложения воды электрическим током.
Основной промышленный способ получения водорода — реакция с водой метана, который входит в состав природного газа. Она проводится при высокой температуре (легко убедиться, что при пропускании метана даже через кипящую воду никакой реакции не происходит):
СН4 + 2Н2O = CO2↑ + 4Н2 −165 кДж
В лаборатории для получения простых веществ используют не обязательно природное сырьё, а выбирают те исходные вещества, из которых легче выделить необходимое вещество. Например, в лаборатории кислород не получают из воздуха. Это же относится и к получению водорода. Один из лабораторных способов получения водорода, который иногда применяется и в промышленности, — разложение воды электротоком.
Обычно в лаборатории водород получают взаимодействием цинка с соляной кислотой.
В промышленности:
1.Электролиз водных растворов солей:
2NaCl + 2H2O → H2↑ + 2NaOH + Cl2
2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:
H2O + C ⇄ H2↑ + CO↑
3.Из природного газа:
Конверсия с водяным паром:
CH4 + H2O ⇄ CO↑ + 3H2↑ (1000 °C)
Каталитическое окисление кислородом:
2CH4 + O2 ⇄ 2CO↑ + 4H2↑
4. Крекинг и риформинг углеводородов в процессе переработки нефти.
В лаборатории:
1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и разбавленную соляную кислоту:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
2.Взаимодействие кальция с водой:
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑
3.Гидролиз гидридов:
NaH + H2O → NaOH + H2↑
4.Действие щелочей на цинк или алюминий:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Zn + 2KOH + 2H2O → K2[Zn(OH)4] + H2↑
5.С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода.
Применение
Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки.
Химическая промышленность:
При производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс
Пищевая промышленность
При производстве маргарина из жидких растительных масел
Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ)
Авиационная промышленность
Водород очень лёгок и в воздухе всегда поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, когда дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием.
Топливо
Водород используют в качестве ракетного топлива.
Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водородные двигатели не загрязняют окружающей среды и выделяют только водяной пар.
В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.
4. Физкультминутка.
Исходное положение - сидя за партой, руками схватиться за стул, стопы ног на полу.
1. Развернуть грудную клетку, соединить лопатки и локти назад - вдох.
Наклонились вперед - выдох. Повторить 2-3 раза.
2. 1-2 – сцепив пальцы рук, подняли руки вверх, потянулись(вдох).
3-4 – ладонями нажали на грудную клетку, наклонились вперед (выдох).Повторить 3-4 раза.
5. Обобщение знаний в виде таблицы.(Из каждой группы по 1 представителю выходят к интерактивной доске)
№ | Основные вопросы | Содержание |
1. | Характеристика элемента по его положению в ПСХЭ им. Д. И. Менделеева |
2. | Открытие простого вещества |
3. | Распространенность: во Вселенной в земной коре |
4. | Способы получения: В промышленности В лаборатории |
5. | Физические свойства | Агрегатное состояние | Цвет | Запах | Плотность | Температура кипения | Температура плавления |
6. | Химические свойства |
7. | Применение |
6. Составление синквейна на тему «Водород»
7. Закрепление изученного материала:
Тест по теме “Водород. Химический элемент и простое вещество” (10 мин)
1. Водород в ПС находится:
А) во 2 А группе
Б) в 7 А группе
В) в 6 А группе
Г) в 1 А группе
2.Водород проявляет степень окисления в соединениях:
А) +2 и - 2
Б) +1 и -1
В) 0 и + 1
3. Водород это газ:
А) без цвета, вкуса, запаха, тяжелее воздуха
Б) без цвета, запаха, вкуса, легче воздуха
В) без цвета, вкуса, с запахом, легче воздуха
4. Водород – как химический элемент во вселенной занимает:
А) Второе место
Б) Первое место
В) Третье место
5. Водород в химической реакции с металлами является:
А) восстановителем
Б) окислителем
6. Водород в химической реакции с галогенами является:
А) окислителем
Б) восстановителем
Ответ запишите ввиде последовательности букв ___________________
8. Рефлексия. Вспомните, какую цель мы поставили в начале урока. Подумайте, достигли ли мы поставленных целей?
А теперь в своих тетрадях закончите предложение:
Меня удивило, что…..
9. Домашняя работа.
а)Составить презентацию по изученной теме.
б)Решить задачу:
Вычислите объем водорода, который выделится при взаимодействии цинка с 60 г раствора соляной кислоты, в которой массовая доля кислоты составляет 20%.
10. Итог. Самооценка
Фамилия имя | Оценка |
Андриянова Анастасия Васильев Александр Васильев Сергей Васильева Даша Кабицын Михаил Корытников Николай Петров Иван Подкаура Юлия Порфирьева Ксюша Федорова Света Чувайкин Михаил Явохин Станислав |
Приложение
Инструктивная карта для I группы:
1. Дайте характеристику элементу водороду по следующему плану:
- положение в таблице Менделеева
- электронная формулы
- кол-во протонов, нейтронов, электронов
- степень окисления,
- Металл или неметалл
- Соединение с кислородом
- Кем и когда был открыт водород?
- Что означает название элемента?
- В виде чего находится водород во Вселенной и земной коре? Где водорода содержится больше: на Земле или в космосе?
- Сколько % от общего числа всех атомов элементов содержится водорода во Вселенной и на Земле?
- Составьте синквейн на тему: «Водород».
Инструктивная карта для II группы:
1.Заполните таблицу:
Агрегатное состояние | Цвет | Запах | Плотность | Температура кипения | Температура плавления |
2. С какими веществами взаимодействует водород. Напишите уравнения реакций.
2. Какие изотопы есть у водорода?
3. Почему опасен водород?
5. Составьте синквейн на тему «Водород».
Инструктивная карта для III группы:
- Встречается ли водород в в природе в чистом виде?
- Из чего получают водород в промышленности? Напишите 3 уравнения реакции.
- Как получают водород в лаборатории? Напишите не менее 3-х уравнений реакций.
- Сероводород в большом количестве находится в водах Черного моря. Из-за того, что он в основном находится на глубине 100 м и более, видовой состав рыб в водах этого моря не так богат, как. например, в Каспийском. Вычислите массовую долю водорода в сероводороде H2S.
- Составьте синквейн на тему «Водород».
6. Где применяется водород?
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Методическая разработка: предполагаемый план проведения урока - При подготовке к уроку использовать как вспомпгательный ориентир для каждого этапа урока. Презентация отражает создание условий для учебных действий на уроке.
При подготовке к уроку использовать как вспомпгательный ориентир для каждого этапа урока. Презентация отражает создание условий для учебных действий на уроке....
Методическая разработка урока литературы по теме «Творчество Сергея Есенина»(11 класс). Тема урока - «Голубая Русь» Сергея Есенина. Тип урока –урок-исследование.
Знакомство со стихотворениями С.Есенина, посвящёнными теме родины, с творческим методом поэта....
Конспект открытого урока по технологии в 6 классе. Тема урока: Игровые технологии на уроках обслуживающего труда. Одежда и требование к ней. Снятие мерок для построения чертежа юбки. (Презентация к уроку)
Разработка урока с презентацией помогает учителю более доступно и понятно познакомить учащихся с историей юбки. На уроке используются игровые технологии, что помогают учащимся лучше усвоить материал у...
Урок изобразительного искусства в 5-ом классе.Тема урока: « Деревья как люди». Вид работы: рисование по представлению Тип урока: комбинированный, урок – сказка
Тема урока: « Деревья как люди».Вид работы: рисование по представлениюТип урока: комбинированный, урок – сказка Цель урока:ü Средствами изобразительного языка ...
Класс 9 Урок №24. Тема урока: Системы счисления. Перевод чисел Тип урока; Урок «построения » системы знания.
Урок для учащихся 9 класса по теме "Системы счисления. Перевод чисел". Урок в разделе программы по счету третий. Цель:Образовательная: систематизация и расширение знаний обучающихся о операциях п...
Урок обобщающего повторения по теме Южная Америка.Урок-игра.Особый колорит уроку придаёт просмотр ролика"Танго и футбол", вопрос от шеф повара с угощением мамалыгой и синквейн. Легенда рассказанная в начале урока настраивает ребят на работу.
Урок географии в 7-м классе по теме "Южная Америка". Подготовила и провела: учитель географии 1квалификационной категории Васильева Елена Тихоновна в МБОУ СОШ №21 г. Коврова, в рамках подго...
Сходства и различия уроков с метапредметным подходом с интегрированными уроками и уроками с межпредметными связями (на примере уроков русского языка в 8 классе) Метапредметный подход на уроке русского языка в 8 классе
Сходства и различия уроков с интегрированными уроками и уроками с межпредметными связями (на примере уроков русского языка в 8 классе)...