Водород. Его получение и свойства

План-конспект открытого урока

по химии для

9-го класса

на тему:

«Водород. Его получение и свойства».

Тема урока: Водород. Его получение и свойства.

Цели урока:

Образовательная – изучить состав, строение и свойства водорода как химического элемента и простого вещества. Ознакомиться со способами получения водорода в лаборатории и промышленности.

Воспитательная – формирование умений, устанавливать причины, следственные связи, логически мыслить и выражать свои мысли грамотным языком.

Развивающая – развитие познавательных интересов, умение обобщать изученные факты и делать выводы на основе полученных знаний.

Тип урока: Урок усвоения новых знаний.

Методы обучения: словесно – наглядный метод

Оборудование и реактивы: лабораторный прибор для получения газов, лабораторный штатив, горелка, пробирки, гранулы цинка, раствор соляной кислоты, порошок оксида меди (II).

План урока:

1. Открытие водорода

2. Обобщение опорных знаний о составе, строении и свойствах водорода

3. Обсуждение проблемных вопросов

4. изучение свойств водорода и способов его получения

5. закрепление материала

6. домашнее задание

I. Открытие водорода.

Еще в XVI в. было замечено, что при действии кислот на металлы выделяется газ, который средневековые химики называли « горючим воздухом». Сам же воздух считался элементарной материей, единой и неделимой. Правильному трактованию многих наблюдаемых явлений мешала и господствующая в то время теория флогистона, согласно которой горение считалось реакцией разложения, при которой металл теряет «огненную материю».

Ученые, получавшие неизвестный горючий газ, считали его этой самой «огненной материей», или флогистоном.

В 1766 г. Генри Кавендиш получил «горючий воздух» взаимодействием цинка, олова и железа с серной и соляной кислотами. Он установил, что «горючий воздух» отличается от обычного: не растворяется в воде и щелочах; образует взрывчатые смеси с обычным воздухом.

К сожалению, и Кавендиш находился под влиянием распространенной тогда теории и принял «горючий воздух» за флогистон.

В 1777г. А.Л. Лавуазье предложил новую теорию горения, отрицающую теорию флогистона. Он в 1783 – 1784гг., выясняя состав воды, поставил опыты по разложению ее раскаленным железом и древесным углем и выделил два газа. Для «горючего воздуха» было введено название «водород», то есть рождающий воду. Это название предложил французский химик Л.Б. Гитон де Морво.

II. Обобщение опорных знаний о составе, строении и свойствах водорода.

Атом Н: Z=1, p⁺=1, n⁰=0, e=1, A_r=1.008

Электронная формула: 1s¹

Графическая схема

s- Элемент, неметалл.

В ядре атома водорода один протон, масса которого равна 1 a.e.m. Почему же масса химического элемента водорода равна 1.008 a.e.m.?

Масса не равна единице, так как кроме обычного водорода, называемого протий, существуют изотопы водорода с большей массой: дейтерий и тритий.

Какая вода называется «мертвой»? – Воду в состав которой вместо изотопа протия входит дейтерий, с полным основанием можно считать «мертвой» по влиянию на живые организмы.

Водород – простое вещество.

Молекула Н₂: электронная формула

Молекула водорода состоит из двух атомов и образована ковалентной неполярной химической связью.

Валентность водорода равна =1, степень окисления равна =0.

Это самый легкий из газов, он более чем в 14 раз легче воздуха, поэтому водород собирают в перевернутый вверх дном сосуд.

III. Обсуждение проблемных вопросов.

1. Почему водород в периодической системе химических элементов записан дважды: в Ia и VIIa группах?

2. В каком случае водород напоминает галогены, а в каком - щелочные металлы?

3. Как узнать, когда при взаимодействии с другими элементами водород играет роль восстановителя, а когда – окислителя?

Водород имеет один неспаренный электрон, который он способен отдавать более электроотрицательному элементу, получая при этом степень окисления +1. Поведение его в этом случае подобно щелочным металлам.

При взаимодействии с металлами Ia и IIa групп водород ведет себя, как галоген, отбирая у металлов их валентные электроны, получая в результате степень окисления –1, к тому же, как фтор и хлор, он является газом при нормальных условиях.

3H₂⁰ + N₂⁰ = 2NH₃⁺¹

восстановитель окислитель

2Li⁰ + H₂⁰ = 2LiH^-1

восстановитель окислитель

При взаимодействии с активными металлами водород ведет себя как окислитель.

При взаимодействии с большинством неметаллов водород ведет себя как восстановитель.

Восстановитель – это тот,

Кто электроны отдает,

Сам отдает грабителю,

Злодею – окислителю.

IV. Изучение свойств водорода и способов его получения.

Испарившаяся отметка.

На экзамене академик Иван Алексеевич Каблуков просит студента рассказать, как в лаборатории получают водород.

«Из ртути», - отвечает тот.

«Как это из ртути?! Обычно говорят «из цинка», а вот из ртути – это что – то оригинальное. Напишите –ка реакцию». Студент пишет:

Hg = H + g

и говорит: «Ртуть нагревают, она разлагается на H и g. H – водород, он легкий и поэтому улетает, а g – ускорение силы тяжести, тяжелое остается».

«За такой ответ надо ставить пятерку, - говорит Каблуков. – Давайте зачетку. Только пятерку я сначала тоже подогрею. «Три» улетает, а «два» остается».

Водород в лаборатории можно получить взаимодействием соляной или разбавленной серной кислот с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, в первую очередь цинка:

Zn + HCl = ZnCl₂ + H₂

Это – реакция замещения: металл замещает водород в кислоте.

В промышленности водород получают превращением водяных паров с углем или метаном:

C + H₂O = CO + H₂

CH₄ + H₂O = CO + 3H₂

А как получали водород в прошлом?

Один из самых старых способов – взаимодействие водяного пара с раскаленным железом – способ Лавуазье.

3Fe + 4H₂O  Fe₃O₄ + 4H₂

Таким способом его получали в России в царской армии

для наполнения воздушных шаров, пропуская пар через раскаленные дула пушек.

Восстановительные свойства водорода.

Реакция горения водорода: 2H₂ + O₂ = 2H₂O

Одна история произошла с французским химиком Пилатром де Розье (XVIII в.). Он заинтересовался, что будет если вдохнуть водород. Дважды набирал он в легкие газ, но ничего не чувствовал. На столе стояла свеча, и он выдохнул прямо на нее. Позже он писал, что ему показалось, будто бы зубы его вылетели вместе с корнями.

(Смесь водорода и кислорода называется « гремучем газом», потому что при этом высвобождается большое количество энергии, реакция протекает со взрывом.)

Водород можно использовать для восстановления металлов из их оксидов, например:

CuO + H₂ = Cu + H₂O

Реакции водорода с неметаллами, например:

Cl₂ + H₂ = 2HCl

Окислительные свойства водорода.

Проявляются при его взаимодействии с металлами, в результате которого образуются твердые соединения – гидриды:

2Na + H₂ = 2NaH

V. Закрепление материала.

1. WO₃ + H₂…

2. H₂ + Br₂ …

3. Ca + H₂ …

4. Fe₂O₃ + H₂ …

5. H₂ + S …

VI. Домашнее задание: Применение водорода.