Тема: Химические свойства водорода. Применение

Урок№28 Дата: химия 8 класс Тема: Химические свойства водорода. Применение

Цель урока: изучить химические свойства водорода, научиться обнаруживать водород и рассмотреть области применения водорода.

Задачи: Образовательная - в процессе исследования изучить химические свойства водорода и его соединений.

Развивающая - развивать дальнейшие умения составлять уравнения химических реакций; учить сравнивать, обобщать, анализировать и делать выводы.

Воспитательная - развивать познавательную деятельность.

Планируемые результаты обучения:

В результате изучения данной темы учащиеся:

• Получают знания о свойствах и значении водорода на Земле.

• Приобретают знание химических свойств водорода.

• Приобретают умение объяснить причину опасности работы с водородом.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: учебник, тетради, раздаточный материал, презентация.

Ход урока

1.Оргмомент.

2.Актуализация знаний.

Беседа:

1. С каким веществом мы познакомились на прошлом уроке?

2. Где в природе встречается водород?

3. Какие ученные внесли вклад в открытие водорода?

4. Дайте характеристику водороду по положению в ПСХЭ.

5. Можно ли водород получить в лаборатории?

6. Как собирают водород?

7. Как можно обнаружить водород?

3.Формулирование темы и цели урока.

Четверостишие о водороде :

Я, газ!

Легчайший и бесцветный,

Неядовитый и безвредный,

Соединяясь с кислородом,

Я для питья даю вам воду!

Проблемный вопрос: О каких свойствах водорода идет речь? 

Обучающие отвечают на вопрос. Записывают тему урока. Ставят цели урока .

1. Изучить физические и химические свойства водорода;

2. Рассмотреть области применения водорода;

3. Изучить правила техники безопасности при работе с водородом.

4.Изучение нового материала.

-Тема нашего урока «Химические свойства водорода».

-Когда-нибудь настанет время и это время не за горами, когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. И тогда изотопы водорода спасут человечество от надвигающегося энергетического голода: в управляемых термоядерных процессах каждый литр природной воды будет давать столько же энергии, сколько ее дают сейчас 300 л бензина. (Д.И.Щербаков)

-Сначала, вспомним, что мы знаем о физических свойствах водорода и способах его получения. Какие методы собирания водорода вам известны? (ответ учащихся)

- А теперь изучим химические свойства водорода. Молекулы водорода довольно прочны. Для того, чтобы водород мог вступать в химические реакции, должна быть затрачена большая энергия. Поэтому при комнатной температуре водород реагирует только с очень активными металлами и фтором. Остальные реакции идут при повышенной температуре.

Взаимодействие с активными металлами.

При комнатной температуре

2K + H₂ → 2KH (гидрид калия)

Ca + H₂ → CaH₂ (гидрид кальция)

При нагревании водород реагирует с менее активными металлами

2Al + 3H₂ → 2AlH₃ (гидрид алюминия)

Вывод: в соединениях с металлами. Водород образует гидриды – бинарные соединения, твердые вещества.(KH, CaH₂, AlH₃)

Взаимодействие с металлами

При комнатной температуре водород реагирует с фтором

F₂ + H₂ → 2HF (фтороводород), реакция протекает со взрывом при любой температуре

Водород хорошо горит в атмосфере хлора (газ желто – зеленого цвета), который постепенно обесцвечивается, так как образуется бесцветный газ – хлороводород.

Cl₂ + H₂ → 2HCl (хлороводород), реакция протекает на свету.

Если пропускать струю водорода в пробирку с расплавленной серой, то ощущается запах тухлых яиц. Это запах газообразного сероводорода.

H₂ + S → H₂S↑ (сероводород)

При высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора (железо) с азотом:

3N₂ + 3H₂ → 2NH₃↑ (аммиак)

Вывод: в результате реакций образуются газообразные вещества.

Реакция горения.

При взаимодействии водорода с кислородом образуется вода. Водород без примесей сгорает спокойно.

2H₂ + O₂ = 2H₂O + 573 кДж (экзотермическая)

Однако смесь водорода с кислородом или воздухом взрывается. Наиболее взрывчата смесь, состоящая из двух объемов водорода и одного объема кислорода, - гремучая смесь. Реакция протекает со взрывом.

Из истории: Вот какая история произошла с французским химиком, директором парижского музея науки Пилатом де Розье. Как-то он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород. До него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, учёный решил убедиться, проник ли водород в лёгкие? Он ещё раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в лёгких экспериментатора смешался с воздухом и произошёл сильный взрыв. « Я думал, что у меня вылетели все зубы вместе с корнями», - так Розье характеризовал испытанные ощущения. Эксперимент чуть не стоил ему жизни.

Поэтому, прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его чистоту.

Взаимодействие с оксидами не активных металлов.

Реакции идут при нагревании и применяются для получения чистых металлов: меди, вольфрама и особо чистого железа. Водород проявляет при этом восстановительные свойства. Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H₂ = H₂O + Cu + 130 кДж (порошок меди)

Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

Способ получения металлов из оксидов и изготовление деталей из них называется порошковой металлургией.

Вывод: водород восстанавливает металлы из их оксидов, поэтому водород является восстановителем.

5.Проверка первичного усвоения знаний.

Вопросы к выводам по химическим свойствам водорода:

1).С какими веществами водород вступает в реакцию при обычных условиях?

2).Какое агрегатное состояние приобретают вещества, образованные в результате взаимодействия водорода с неметаллами?

3).При каких условиях обычно происходят химические реакции с водородом?

4).Какой газ поддерживает горение? А водород?

5).Кем является водород при взаимодействии с оксидами не активных металлов?

Вывод по химическим свойствам водорода:

1)В обычных условиях молекулярный водород взаимодействует лишь с наиболее активными веществами - фтором, натрием, кальцием.

2).Соединения водорода с неметаллами в большинстве являются газами. Исключение составляет вода.

3).Химические реакции с водородом обычно протекают при повышенной температуре, давлении или в присутствии катализатора.

4).Водород горит, а кислород поддерживает горение.

5).Водород в реакциях с оксидами не активных металлов является восстановителем.

Применение водорода в промышленности.

Ученые предполагают, что в середине XXI века должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт – вода, а углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, не выделяется.

Реакцию горения водорода в кислороде используют в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Например, самая мощная ракета «Энергия» использует более 2000 тонн топлива, большую часть которого составляют жидкий водород и кислород. Водород применяют для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам, необходимые в производстве нитей накаливания электролампочек. Реакцию горения водорода в кислороде применяют для сварочных работ. Температура водородно-кислородного пламени достигает 3000 °C. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами. Водород является активным газом и в соединениях с азотом может использоваться в производстве листового, полого стекла и оптического волокна. Водород используется в пищевой промышленности. В производстве маргарина используют растительные масла, но их искусственно насыщают водородом при высокой температуре. Поэтому масла становятся похожими на сливочное масло. Более половины получаемого водорода идет на переработку нефти. Четверть производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH₃. В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты.

6.Закрепление

-Решение задач.

• Какая масса водорода потребуется для его взаимодействия с 64 г серы.

• Какой объём водорода израсходуется на восстановление оксида меди (II) если в результате реакции образуется 13 г меди.

• По термохимическому уравнению

2H₂ + О₂ =2Н₂+573 кДж рассчитайте количество теплоты, которая выделится при сжигании 10 литров водорода.

7. Рефлексия.

-Ребята, чему каждый из вас научился на сегодняшнем уроке?

-Освоены ли вами понятия: «гидриды», «гремучая смесь», «восстановитель»?

-Были ли моменты непонимания?

-Смогли ли мы их разрешить в ходе разговора?

-Что вам понравилось или не понравилось на уроке и почему?

Учащиеся отвечают на вопросы, оценивают полноту полученных знаний, производят самооценку своей работы. Выявляют наиболее интересные и полноценные ответы, обосновывают свою точку зрения.

Выявляется степень выполнения учебных целей.

8. Д/З п.27, вопрос 6 -10