Урок: "Гидроген и водород. Физические свойства и получение водорода"

Урок: "Гидроген и водород. Физические свойства и получение водорода"

Цель: изучение физических свойств, способов получения, распространение и применение водорода.

Задачи:

Образовательная – экспериментально получить и доказать физические свойства водорода.

Развивающая – развивать умения выделять главное, обобщать, классифицировать при работе с учебной и научной литературой.

Воспитательная – научить самостоятельно оценивать, наблюдать явления, развивать познавательный интерес к предмету.

Тип урока: урок усвоения новых знаний, с элементами лабораторных учебных задач.

Методы: эвристическая беседа, поисковая деятельность, проблемные вопросы.

Оборудование и реактивы: аппарат Киппа, гранулы цинка, раствор соляной кислоты, спички, штатив, пробирки, резиновая пробка.

Подготовка к уроку:

1. Оформление доски.

2. Опережающие задания по темам:

• История открытия водорода

• Распространение и значение водорода

• Историческое значение водорода

3. Схема «Распространение и применение водорода»

4. Алгоритм выполнение опыта

I . Целеполагания и мотивации.

Учитель: Сегодня мы с вами начнём урок нетрадиционно. Посмотрите, на доске отсутствует запись темы урока. И это не случайно, так как тему урока вы, дети, назовете сами. А поможет вам сделать это сообщение одноклассника.

Первое сообщение: «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. 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».

Учитель: Как вы думаете, какова тема нашего урока?

Ученик: Водород.

Учитель: Верно. На сегодняшнем уроке мы изучим способы получения, применения и физические свойства водорода. Ответим на три вопроса: знаем, хотим узнать, узнали.

Откройте Периодическую систему химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева, найдите в ней химические элементы Гидроген и Оксиген и заполните табличку.

Поменяйтесь тетрадями и сделайте проверку

– Как вы думаете, почему именно водород занимает первое место в таблице химических элементов?

(учащиеся высказывают свои предположения)

Водород не случайно занимает такое почётное место в системе. Он обладает уникальными физическими и химическими свойствами, что обеспечивает ему право называться элементом № 1. А почему он получил это право, вы узнаете, прослушав ещё одно сообщение. На ваших столах лежат карточки с незаполненной схемой. Ваша задача: по ходу доклада заполнить ее, указав область распространения и применения водорода.

Второе сообщение: «Распространение и значение водорода».

Водород – самый распространённый элемент вселенной. Он входит в состав всех живых существ, растений, горных пород, воды. Он есть везде: не только на Земле, но и на других планетах и звёздах. Наше Солнце, по меньшей мере, на половину состоит из водорода. Всего на Солнце было обнаружено 69 химических элементов, но водород преобладает. Особенно много его в космическом пространстве. Превращения, которые происходят с водородом при гигантском давлении и температуре в десятки миллионов градусов дают возможность Солнцу излучать тепло и свет. Больше всего различных соединений образует водород с углеродом: нефть и горючие сланцы, бензин и черный асфальт. Такие соединения называются углеводородами. Водород широко применяется при сварке и резке металлов. Если к соединениям углерода и водорода добавить кислород, получаются новые соединения – углеводы, такие как крахмал и сахар. А если водород соединить с азотом получится тоже газ – аммиак. Он необходим для изготовления удобрений.

Учитель: Пользуясь вашими схемами, назовите область распространения и применения водорода?

Ученик:

– нефть, бензин;

– космическое пространство;

– солнце;

– сварка и резка металлов;

– крахмал, сахар;

– аммиак, удобрения.

Учитель: Молодцы! Мы рассмотрели применение водорода в наше время, но водород был открыт еще в 18-ом веке и уже тогда он находил практическое значение. Давайте узнаем, где же он применялся.

Третье сообщение: «Историческое значение водорода».

Водород легче воздуха в 14.5 раз, поэтому он нашёл широкое применение в воздухоплавании. Первыми, кто осуществил идею подняться на аппарате легче воздуха, были братья французы Монгольфье в 1783 году. Их воздушный шар был наполнен горячим воздухом. Однако такой шар после охлаждения терял свою подъёмную силу. В этом же году совершил полёт на воздушном шаре, наполненном водороде французский физик Шарль. Уже в 1794 году воздушные шары нашли практическое применение в воздушном деле. В битве французская армия одержала победу над австрийским войском благодаря искусным применениям дирижабля, наполненным водородом. Поднявшись на недосягаемою высоту для неприятельского огня французы в течение всей битвы наблюдали за передвижением противника. Русский химик Менделеев воспользовался воздушным шаром для наблюдения солнечного затмения. Однако применение водорода в воздухоплавании было слишком опасно, т.к. воспламенение водорода приводило к гибели аппарата.

II . Постановка учебной задачи и её решение через эксперимент.

Учитель: Как вы думаете, почему применение водорода было и остаётся опасным? Чтобы ответить на этот вопрос нужно знать свойства водорода, а для этого нам надо его получить. В лаборатории водород в больших количествах получают с помощью аппарата Киппа (рисунок в учебнике). Он состоит из двух частей: верхняя шарообразная воронка и нижняя часть, разделённая перетяжкой на два сосуда. В среднюю часть помещают твёрдое вещество( Zn ), а в верхнюю воронку наливают жидкость( HCl ). Нижняя часть служит для сливания отработанной жидкости. Нам с вами столько водорода не нужно, поэтому мы получим его сами в гораздо меньшем количестве.( Выполнение демонстрационного опыта). Дети, сколько хлопков вы услышали?

Чем, отличается первый хлопок от второго? Как вы думаете, почему? (учащиеся высказывают предполагаемые ответы).

Первый раз в пробирке находился воздух, а в состав воздуха входит кислород. При получении водорода эти газы смешиваются, и образуется гремучий газ, состоящий из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода. В момент опускания горящей спички кислород сгорает, его становится меньше, соотношение газов изменяется, второй хлопок становится тише.

Каким способом мы получали водород? Почему?

Ученик: Потому что водород легче воздуха в 14.5 раз.

Учитель: Теперь вы можете ответить, почему применение водорода опасно?

Ученик: Так как при смешивании его с кислородом образуется взрывоопасная гремучая смесь.

Учитель: Назовите свойства водорода, которые вы рассмотрели в ходе эксперимента (ученики называют свойства водорода для записи в тетрадь). Давайте сравним их со свойствами кислорода.

Ученик: Газ, без вкуса, цвета и запаха, легче воздуха.

Учитель: Однако в наше время в воздухоплавании используют воздушные шары для метеорологических исследований, но наполняют не чистым водородом, а смесью водорода и гелия. Ярким примером являются воздушные шары, которые запускают во время праздничных церемоний.

III . Практическая работа с учебником, поиск заданной информации.

Мы рассмотрели получение водорода в лаборатории, теперь разберем, как получают водород в промышленности. Водород можно получить разложением воды и метана.

1. 2H₂O 2H₂ + O₂

2. CH₄ C + 2H₂

Выясните, какое из этих веществ богаче водородом, рассчитав массовые доли водорода в метане и воде.

Учащиеся выполняют задание, затем проверяют правильность решения.

Учитель: Ребята, я получила письмо от Барона Мюнхгаузена. Вы знаете кто он такой? Давайте прочтем письмо и выясним, нет ли в нем ошибок.

Учитель читает, дети слушают и поправляют неточности.

Какая клевета! Я никогда не допускаю ошибок! Во всех моих рассказах нет ни слова лжи! Ложь мне отвратительна, и я счастлив, что все мои близкие считают меня самым правдивым человеком. Кроме того, я, несомненно, самый великий и выдающийся химик. Для того, чтобы хорошенько изучить строение веществ (а все вещества состоят из молекул, не так ли?), я решил провести свои собственные исследования. Дня этого я наполнил колбы самым легким газом кислородом, ароматным газом азотом, ярко-рыжим газом водородом. Однако по рассеянности я забыл закрыть колбы пробками, и все газы улетучились. Поэтому, чтобы получить водород, я принялся прилежно нагревать оксид ртути, а для получения кислорода поместил кусочек цинка в раствор соляной кислоты.

Каждое слово в моем рассказе есть чистейшая истина, а если вы не верите мне и смеетесь, то отправляйтесь сами в химическую лабораторию и повторите мои опыты. Там вы увидите, что я не выдумываю и рассказываю вам одну только правду.

Учитель предлагает пояснить, что означают записи.

Выполнить задания тестов.

1. Химический знак водорода:

А) Н б) О в) Р

2. В соединениях водород:

А) трехвалентен б) одновалентен в) двухвалентен

3. Водород не получают следующим способом:

А) разложением воды под действием постоянного электрического тока.

Б) взаимодействием некоторых металлов с кислотами

В) взаимодействием активных металлов с водой

Г) при разложении оксида алюминия (Al₂O₃)

4. Собирают водород:

А) методом вытеснения воздуха и воды

Б) методом разложения воды

5. Водород впервые получил:

А) Менделеев

Б) Бутлеров

В) Кавендиш.

6. Реакция получения водорода из цинка и соляной кислоты относится к типу:

А) соединения Б) разложения В) замещения

7. Водород:

А) тяжелее воздуха Б) легче воздуха В) такой как воздух

8. Гремучий газ это соотношение объема водорода к кислороду:

А) 2 : 1 Б) 4 : 5 В) 2 : 2

9. В лаборатории водород получают при взаимодействии соляной кислоты с:

а) Pt;
б) Cu;
в) Au;
г) Zn.

10. Когда водород собирают способом вытеснения воздуха, то сосуд держат:

а) вверх дном;
б) вниз дном;
в) горизонтально;
г) не имеет значения

IV . Рефлексия.

Подумайте и закончите предложения:

– Сегодня на уроке я узнал…

– На уроке я понял…

– Теперь я знаю как…

V . Оценивание работы учащихся.

VI . Домашнее задание.