Водород, его общая характеристика и нахождение в природе
план-конспект урока по химии (8 класс)

 Химия 8 кл.

Дата проведения:_____________

 Урок № 17.

ТЕМА Водород, его общая характеристика и нахождение в природе. Получение водорода.    Физические  и химические  свойства водорода.  Применение водорода

Цель: сформировать у обучающихся представление о водороде.

Задачи:

А) образовательная: 

• обеспечить усвоение учащимися понятий: “водород – химический элемент”, “водород – простое вещество”,
• изучить физические  и химическиек свойства водорода,
• изучить методы получения водорода в промышленности и в лаборатории,
• совершенствовать химический язык, путем введения новых терминов.

Б) развивающая:

• развитие умений учебного труда (умение работать в должном темпе – читать, делать четкие записи в рабочей тетради);
• развитие умений наблюдения (умение наблюдать за демонстрационными опытами, делать выводы по результатам опытов);
• развитие познавательных умений (формировать умение выделять главное, вести конспект, делать выводы);
• развитие мышления (развитие аналитического мышления – формирование умения выделять существенные признаки и свойства веществ).

В)  воспитательная:

 воспитание мотивов учения, положительного отношения к занятиям,  стремления добиваться наилучших результатов.

Планируемые результаты обучения:

Предметные: Знать состав молекулы водорода, способы получения в лаборатории и промышленности. Уметь характеризовать   свойства водорода, собирать водород методом вытеснения воздуха, доказывать его наличие, проверять водород начистоту. Изучить правила ТБ при работе с водородом.

Метапредметные: Развивать умения организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем; формулировать, аргументировать и отстаивать своё мнение.

Личностные: Формировать осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, умение слушать, самостоятельность.

Форма урока:  урок изучения нового материала

Методы и методические приемы: объяснительно-иллюстративные (рассказ с элементами беседы, демонстрация презентации), создание проблемной ситуации, лабораторная работа.

Оборудование: пробирки – 4 штук; компьютер, мультимедийный проектор, презентация «Водород»   индивидуальные рабочие тетради

Вещества:  Na, HCl, Zn,  

Ход урока           

I. Организационный момент. Смайлики «Определи свое эмоциональное настроение»  1 смайлики.

II. Мотивационный этап. Проверка домашнего задания

 Приветствие. Проверка готовности к уроку, (Загадка)

Я важнейший элемент,
Без меня и Солнца нет.
Я без запаха и цвета,
Легче газа в мире нету.
Я вхожу в состав воды,
Нефти, всяческой еды
На планете я пришелец,
Космос вот где я умелец.
Я источник света звезд,
Жизнь на земле я принес.

В начале урока я предлагаю вам выполнить задание на внимательность, для того чтобы настроиться на активную работу.

Проведем химический диктант.  Я буду читать вам стихотворение, а вам необходимо  записать все элементы, которые будут встречаться, указывая валентность.

  Постоянная их валентность

  Калий, литий – единица,                                 Алюминия валентность

  Кальций, барий – в них по два,                      Трем равна – то знают все,

   А валентность знаешь цинка?                       А у марганца, уж верно

  У него ведь тоже два,                                      Два, четыре, шесть и семь.

  Лишь одно у водорода,                                   Медь и ртуть – один и два.

  Дальше там железо, бор,                           Дальше нам нетрудно вроде

  У обоих два да три.                                          Вновь один у серебра.

  Углерод? – два, четыре валентность,            Пять различных азота валентность,

  А у серы равна – два, четыре и шесть.          Но особо запомним - три и пять.

  Три, пять – переменны у фосфора                Кислород двухвалентен, заметим.

  Хлор нечетные все до семи.                          Фтор - один, это все надо знать.

Проверка, самооценка. 

Игра «Третий лишний» 

СаО, СН4, SО2,

 О2, Н2О , КОН,

СО2, ZnО,  НNО3,

 AI(OН)3, Fe(OH)2, Na2 O

III. Изучение нового материала.

Постановка цели и задачи.

-  скажите мне какой химический элемент, соединяясь с кислородом, для питья дает нам воду.  (Водород).

-Да, это - водород,  второй химический элемент, который мы сегодня изучим.

Запишите тему  нашего урока в тетрадь и план, по которому мы сегодня будем работать.   (Записывают).

Для раскрытия темы урока сформулируем цели нашего урока 

- освоить знания о …

- выработать умения составлять   …  

- вырабатывать умения  применять …..

Составим план, по которому будем изучать нашу новую тему «Водород» 

1. Общая характеристика.
2. Нахождение в природе.

3.  Характеристика физических  и химических свойств водорода. Сравнение их с кислородом.

4.  Способы получения водорода.

5 . Применение водорода.

6. Химические свойства

Начнем с 1 пункта  «Общая характеристика» 

Что вы можете сказать о водороде, как о химическом элементе?

• Химический знак – Н
• Относительная атомная масса = 1 (самый легкий элемент)
• Валентность в соединениях = I

Водород как простое вещество.

Элемент водород образует простое вещество водород.

•  Химическая формула – Н2.
• Относительная молекулярная масса – 2.

-Перейдем к рассмотрению 2 пункта нашего плана «Нахождение в природе». 

-Водород - самый распространенный в природе элемент. Массовая доля элемента водорода в земной коре составляет 1%, но во Вселенной он самый распространённый – 92%. А в космосе по распространенности он занимает 1 место. Он является главной составной частью Солнца – 50%    приходится на водород, а так же  многих звезд.  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.

-Как вы считаете, водород входит в состав атмосферного воздуха? (Отвечают).  

-Водород в атмосферном воздухе находится только  в соединениях.  В свободном виде водорода  в земной коре нет, в химически связанном состоянии он содержится  в воде, природном газе, нефти, каменном угле, входит в состав некоторых горных пород и минералов.

 -Ребята, как вы думаете, водород входит в состав тела человека? (Да, в виде  воды, которая составляет   70% от массы тела человека.)

-Водород- органоген, вместе с углеродом, азотом, кислородом, серой и другими элементами-органогенами он входит в состав тканей  всех растений и животных. Он входит в состав белков, жиров, углеводов, НК.

-А сейчас рассмотрим 3 пункт нашего плана «Физические  и химические свойства».

Сейчас я прочитаю вам стихотворение, а вы внимательно слушайте и выберите из него физические свойства.

Я самый легкий газ на свете,

   И в Галактике я есть,

   На воздушном шаре с газом

   Можно к звездам улететь.

   Я газ без запаха, бесцветный

   Неядовитый и безвредный

   Соединяясь с кислородом,

   Я для питья даю вам воду. Слайд  11

Недостающие свойства давайте посмотрим в учебнике на стр. 74 и допишем.

Слайд  12

-Водород плохо растворим  в воде еще хуже в органических растворителях,  а в некоторых металлах водород растворим очень хорошо. Так, в 1 объеме палладия растворяется 850 объемов водорода.  Но палладий дорог, и как аккумулятор водорода для практических целей (например, для двигателя работающего на экологически чистом водородном топливе) его использовать не выгодно. Слайд  13

 «История открытия водорода».

Странным на первый взгляд делом занялся однажды английский учёный Кавендиш: он стал пускать мыльные пузыри. Но это было не развлечение.

Перед этим Кавендиш заметил, что, когда железные опилки обливают серной кислотой, появляется много пузырьков какого-то газа. Что это за газ? Учёный вывел его по трубочкам из сосуда. Газ был невидим. Имеет ли он запах? Нет. Тогда Кавендиш наполнил им мыльные пузыри, и они легко поднялись вверх! А если поджечь газ? Он загорался голубоватым пламенем, но что удивительно – при горении получалась вода! Кавендиш назвал новый газ горючим воздухом. Ведь он, как и обычный воздух, был без цвета и запаха. Всё это происходило во второй половине 18-ого века. Слайд  14 А позже французский химик Лавуазье сделал обратное: получил «горючий газ» из воды. Он же дал новому газу и другое имя – гидрогениум, т.е. водород  или «рождающий воду».

Русское название "водород" было предложено уже в 19 веке химиком М.Соловьевым; название сразу прижилось и в дальнейшем не менялось.

   Водород самый лёгкий газ – 1 литр водорода весит 0,09 г (1 литр воздуха весит 1,3 г). Мыльные пузыри, наполненные водородом, быстро взлетают вверх. Слайд  15

Первые воздушные шары также наполняли водородом. В настоящее время для этих целей используют другой газ. Почему вы узнаете, когда изучите свойства водорода

Химические свойства

Водород будет продолжать гореть, а зелёный цвет хлора обесцветится, потому что образуется хлороводород: H2+Cl2 = 2HCl

3. Что получится, если пропустить через трубку водород в сосуд с расплавленной серой? Чем будет пахнуть?

Образуется сероводород, который пахнет тухлыми яйцами: H2+S = H2S

4. Какой будет запах, если в сосуд поместить смесь водорода с азотом и сильно нагреть?

Специфический запах аммиака: N2+3H2 = 2NH3

5. Что произойдёт, если пропускать водород над активным металлом, например, натрием?

Образуется нитрид натрия: H2+2Na = 2NaH(Гидриды)

6. Водород можно использовать для восстановления металлов из их оксидов: H2+CuO = H2O + Cu   Понятие о процессе восстановлении.

Можно ли водород применять в металлургии (при производстве металлов)? Для чего?

7. Применение водорода. Большое значение может иметь применение водорода как экологически чистого топлива, так как при его сгорании образуются водяные пары, не загрязняющие атмосферу. Для осуществления этой идеи потребуется разработать экономически выгодные условия проведения реакции разложения воды: 2Н2О = 2Н2⭡ + О2

Зависимость между свойствами водорода и его применением

Доказать, что водород легче воздуха можно и практическим путем. Поэтому, я предлагаю вам перейти к четвертому пункту «Получение водорода» и отправиться в химическую лабораторию.

Но перед путешествием давайте отдохнем.

Психологическая пауза. Слайд  16

 Проводится под музыку, имитирующую звуки в лаборатории - кипение, бурление и т. д.

«Сядьте прямо, наклонитесь на спинку стула, опустите руки, расслабьтесь, закройте глаза и представьте, что вы оказались в 18 веке в химической лаборатории. Это старое здание, стены выложены светло-зеленым камнем, везде множество светильников. В центре – стол с различным оборудованием и склянками с реактивами. Это рабочая комната английского ученого Генри Кавендиша, который сидит за столом возле небольшого окна и пишет в своем дневнике: «Я знаю лишь три металла, а именно: цинк, железо и олово, которые производят «горючий воздух», при растворении их в серной и соляной кислоте»»

Получение Слайд  17

а) в промышленности: электролизом  воды

2H2O = 2H2↑ + O2↑   Вопрос: Что такое- Электролиз?

(Электролиз - физико-химическое явление, состоящее в выделении на электродах веществ в результате электрохимических реакций, сопровождается прохождением электрического тока через раствор либо расплав электролита.)

б) в лаборатории:

1) взаимодействием  цинка с кислотами

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑

Zn + H2SO4 = Zn SO4 + H2↑

Действие на цинк соляной кислотой.  (Демонстрация опыта, проверка водорода на чистоту).

-Ребята, что вы увидели в результате проведения реакции? ( Выделение газа)

- Какой звук вы слышали при проверке водорода на чистоту? ( П-пах)

2.Действие на цинк серной кислотой 20%.

Вышеуказанные  реакции удобно проводить в аппарате Киппа ( демонстрация аппарата).

2) взаимодействием  натрия с водой

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

Учащиеся наблюдают за ходом эксперимента, отвечают на вопросы учителя.

 Как мы доказывали, что газ в пробирке – кислород?

А как мы узнаем, что в пробирке водород?

Для того, чтобы доказать наличие водорода, необходимо поднести к отверстию пробирки зажженную лучину (опыт проводит один из учащихся). При этом, если водород - чистый, то раздается характерный хлопок (мини взрыв, вот почему водород - горючий воздух), а если водород содержит примеси других газов – то раздается «лающий» свист.

При наполнении водородом летательных шаров метеорологических аппаратов, на которых устанавливают специальные датчики для определения температуры, давления, скорости ветра и других данных на определенной высоте – 300, 500м. и т. д.

Но необходимо помнить, что водород не всегда бывает так безопасен. При определенных условиях водород может принести очень большой вред и бывает очень взрывоопасен (н-р: водородная бомба). При соединении с кислородом воздуха в соотношении 2:1 образуется «гремучий газ» (огнеопасен). Слайд  18

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ Слайд  19

Перейдем  к пятому пункту   Применение водорода. Слайд  20

  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.

 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.

IV. ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Ответим на вопросы

1. Из предложенных положений неверно лишь то, что водород:

а) имеет приятный запах;

б) немного тяжелее воздуха;

в) самый распространенный химический элемент во Вселенной;

г) валентность водорода  два;

д) самый легкий газ; 

2. В двух сосуда находятся водород и кислород. Как установить где что находится?

3. Почему водорода в нижних слоях атмосферы мало, а в верхних много?

V Рефлексия. Оценки за урок

- Над какой темой мы сегодня работали? 

- Расскажите мне о нем по нашему плану?

- Какие умения приобрели

Оценивание работы учащихся на уроке.

VI. Домашнее задание.

Параграф 25-27, выполнить упражнения №2,5,9 Подготовить сообщение «История открытия водорода» «Применение водорода»