Урок химии на тему Водород

Теоретическое занятие по дисциплине «Химия» в 19 группе

Исупова Г. В., преподаватель химии и биологии ГБ ПОУ «БМТ»

Тема урока: Водород. Двойственное положение водорода в Периодической системе Д.И. Менделеева. Изотопы водорода. Окислительно- восстановительные свойства водорода, его получение и применение

Цель: Создать условия для формирования знаний о водороде

Задачи:

Образовательные:

• привести в систему знания обучающихся о водороде;

• закрепить умения применять полученные знания при объяснении новых фактов;

• продолжить формирование умения составлять формулы веществ, уравнения реакций на основании знания степени окисления элементов

Развивающие:

• продолжать развивать обще-учебные умения - охарактеризовать свойства вещества на основе его положения в ПСХЭ, умения составлять уравнения реакций (ОВР) на примере химических свойств водорода;

• развивать интеллектуальные умения - устанавливать причинно-следственные связи, строить рассуждения, делать выводы по теме, систематизировать материал;

• закреплять речевые умения - строить связные высказывания в учебно-научном стиле при работе в группах;

• развивать коммуникативные умения - высказывать свою точку зрения, выслушивать мнение своего товарища

Воспитывающие:

• воспитывать определенные черты личности: усидчивость, умение работать в группе;

• воспитывать качества, обеспечивающие успешность исполнительной деятельности (дисциплинированность, ответственность);

• воспитывать творческую личность, обладающую такими качествами как активность, увлечённость, наблюдательность, сообразительность, способность к самооценке.

Учащиеся должны уметь:

• записывать уравнения реакций получения водорода;

• записывать уравнения взаимодействия водорода с простыми веществами.

• разбирать уравнения с точки зрения окислительно-восстановительных процессов.

• Уметь работать самостоятельно и в коллективе - по командам, уметь выделять главное, составлять схемы, алгоритмы ответов, сравнивать, делать выводы.

Оборудование: учебник Химия 11 О.С.Габриелян, компьютер, мультимедийный проектор, раздаточный дидактический материал, таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

План урока:

1. Организационный момент
2. Этап подготовки учащихся к активному сознательному усвоению знаний
3.Этап усвоения новых знаний
4. Этап закрепления новых знаний
5. Этап информации учащихся о домашнем задании и инструкции по его выполнению.

Методы, методические приёмы: беседа с учащимися, работа с инструктивными картами и материалами слайдов, демонстрационный эксперимент, частично-поисковый метод, тестирование

Ход урока

I. Мотивация

Преподаватель: Сколько всего известно химических элементов?

Студент: 118.

Преподаватель: Сколько химических элементов входит в состав веществ, образующих клетки всех живых организмов?

Студент: более 70.

Преподаватель: Основу жизни составляют 6 элементов первых трёх периодов (Н, С, N, О, Р, S), на долю которых приходится 98% массы живого вещества. Один из них мы сегодня будем изучать. А вот какой именно мы узнаем из загадок, которые приготовили мои помощники (Слайд 2.).

Загадки

1. Первый я на белом свете:
   Во Вселенной, на планете,
   Превращаюсь в лёгкий гелий,
   Зажигаю солнце в небе.

2. Гость из космоса пришёл,
   В воде приют себе нашёл.

3. Я, газ легчайший и бесцветный,
   Неядовитый и безвредный.
   Соединяясь с кислородом,
   Я для питья даю вам воду.

Студент: Водород. (Слайд 3.)

Преподаватель: Итак, тема урока: «Водород, его положение в Периодической системе Д.И. Менделеева. Изотопы водорода. Окислительно- восстановительные свойства водорода, его получение и применение» (Слайд 4)

II. Этап подготовки учащихся к активному сознательному усвоению знаний (3 мин.)

Проблемные вопросы для формулировки темы и цели урока учащимися:

- Как вы думаете, где используется водород?
- Каково практическое значение водорода?
- Где можно использовать знания по данной теме?

III. Актуализация знаний

Студент: Историческая справка. В трудах химиков 16 и 17 веков неоднократно упоминалось о выделении горючего газа при действии кислот на металлы. Английский ученый Генри Кавендиш в 1766 г. получил водород действием цинка, олова или железа с серной или соляной кислотой. Водород до Кавендиша получали и другие ученые, но они и не пытались изучить его свойства. Интересно отметить, что водород принимали за разновидность воздуха или флогистон. Ломоносов в своей диссертации "О металлическом блеске" писал: "При растворении какого-либо неблагородного металла, особенно железа, в кислотных спиртах из отверстия склянки вырывается горючий пар, который представляет собой флогистон".

Большинство исследователей, в том числе и Кавендиш, принимали водород за флогистон, и называли его "горючий газ (Слайд 5.). Кавендиш первым подробно описал способы получения, а так же физические и химические свойства водорода. Он установил, что водород не растворяется в воде и щелочах, при смешивании его с воздухом образуется взрывчатая смесь. Поэтому Кавендиш новому газу дал название "горючий воздух". Поскольку при действии кислот на различные металлы выделялся один и тот же газ, Кавендиш утвердился в своем мнении что водород - это флогистон. В 1781 году английский ученый, наблюдая горение водорода на воздухе: Н₂ + О₂ = 2Н₂О установил, что водород при горении превращается в чистую воду. Но он сделал неверный вывод, посчитав, что вода, вещество элементарное, т.е. простое. В 1783-1784 гг. А. Лавуазье совместно с Ж. Менье осуществили термическое разложение воды и установили, что она состоит из кислорода и водорода (Слайд 6.).

Данные Лавуазье: 85 частей кислорода и 15 частей водорода.

Современные данные: 88,9% кислорода и 11,2% водорода.

Современное название водороду дал французский физик и химик А. Гитон де Морво в 1787 году. Он предложил латинское название гидрогениум, означающее "рождающий воду". Русское название (по смыслу такое же): вода род(Слайд 7.).

Водород стал первым известным простым газообразным веществом. Его открытие имело огромное значение для становления современной научной химии.

Современное русское наименование "Водород" было предложено М. Ф. Соловьевым в 1824 году (Слайд 8.).

IV. Этап усвоения новых знаний

- Назовите «адрес проживания» водорода.

Водород, водород - элемент наоборот!
От щелочных металлов он отстал,
А к галогенам не пристал!

Водород - легчайший газ,
У него мельчайший атом.
Водород на первом месте
В менделеевской системе.

Давайте с вами разберемся почему водород занимает двойственное положение в ПСХЭ.

Студент: Элемент водород находится в I группе, главной подгруппе, I периоде, порядковый № 1, Аг=1.(Слайд 9,10.).

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).
Символ - Н; порядковый номер - 1; массовое число - 1.

Наиболее распространенная степень окисления водорода + 1(редко -1). Водороду свойственна валентность, равная единице.

Строение атома:

1s¹

↑

Преподаватель: Строение атома обусловливает разнообразие свойств водорода, его двойственное положение в системе Д. И. Менделеева - в I и VII группах. Отличие электронного строения водорода от металлов той же группы главной подгруппы в том, что он может проявлять степень окисления -1. Водород имеет изотопы (Слайд11.):

¹₁Н -протий

²₁Д -дейтерий

³₁Т -тритий

Преподаватель: 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.

Преподаватель: Водород в промышленности получают:

а) разложением природного газа - метана:

1000°С

СН₄ → С + 2Н₂;

б) электролизом воды:

2Н₂О= 2Н₂ + О₂

в) в лаборатории - взаимодействием цинка с соляной кислотой:

Zn + 2НС1 = ZnСl₂ + Н₂ ↑ (слайд 12.)

Преподаватель: Водород легче воздуха, а каким методом нужно воспользоваться, чтобы собрать его?

Студент: Водород можно собирать методом вытеснения воды и воздуха из сосуда, перевернутого вверх дном (Слайд 13.).

Преподаватель: Расскажите, что вы знаете о строении молекулы водорода? Какой тип химической связи в его молекуле?

Студент: Молекула водорода двухатомна, связь в ней простая, ковалентная неполярная (слайд 14.).

Преподаватель: Н₂ - газ, без цвета, вкуса и запаха, мало растворимый в воде, намного легче воздуха, растворяется в некоторых металлах, например в железе, никеле, платине.

Преподаватель: Почему водород поместили и в 1 группу главную подгруппу и в 7 группу главную подгруппу Периодической системы?

Студент: Водород может проявлять и окислительные и восстановительные свойства.

Преподаватель: Чему равна степень окисления у водорода?

Студент: +1, -1, 0.

Преподаватель: Электроотрицательность водорода невелика, поэтому в большинстве реакций водород - восстановитель. Только с активными металлами (I - Ш групп главных подгрупп) водород может выступать окислителем. Заполним таблицу, отражающую химические свойства водорода:

Химические свойства водорода

Окислительные свойства

Восстановительные свойства

Ме+ Н₂ →Ме ^{+ №гр}Н^-1n

Na + Н₂ = …

Са + Н₂ =…

Al + Н₂ = …

Cu + Н₂ ≠

Соединения металла с водородом называются гидридами

Неме+Н₂→Неме^№гр-8Н_№⁺¹ летучее водородное соединение

Н₂ + О₂ =

Н₂+ S =

Н₂ +N₂=

Н₂ + С=

Н₂ + Сl₂ =

МеО + Н₂ = Н₂О + Ме

Кроме Ме I - III групп главных подгрупп

СuО + Н₂ = Сu + Н₂О

Al₂О₃ + Н₂ ≠

Fe₂O₃+ Н₂ =

Аg₂О + Н₂ =

Учитель: Водород может гореть и взрываться. (Видеоемонстрация горения чистого водорода и взрыва гремучего газа).

V. Рефлексия.

Преподаватель: Раньше водород использовался для заполнения дирижаблей и аэростатов. Сейчас его заменили более безопасным гелием. Водород используется в химической промышленности для восстановления металлов, получения летучих водородных соединений, в частности аммиака и его производных. В будущем водород будет использоваться как экологически чистое топливо. Изотопы водорода имеют огромное значение в атомной энергетике.

Преподаватель: Прочтите текст и ответьте на вопрос: Почему водород самый первый, но второй?

По распространенности в нашей Вселенной водород занимает первое место. На его долю приходится около 92% всех атомов (8% составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых - менее 0,1% ). Таким образом, водород - основная составная часть звезд и межзвездного газа. В условиях звездных температур (например, температура поверхности Солнца - 6000 °С) и межзвездного пространства, пронизанного космическим излучением, этот элемент существует в виде отдельных атомов.

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1% - это девятый по распространенности 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 состоянии, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества имеется в атмосфере (0,00005% по объему).

Основным соединением водорода является вода. Кроме того, большое его количество входит в состав многочисленных соединений с углеродом (органических веществ), составляющих основу нефти, природного газа, угля и др. Он непременная составная часть веществ, образующих живые организмы (-6,5% от сухой массы).

VI. Закрепление знаний

Преподаватель: Выполните тестовое задание. Работайте самостоятельно. Выберите один правильный ответ:

1. Водород является продуктом взаимодействия:

1) Cu + HCl;
2) Zn + HCl;
3) Cu + H₂O;
4) S + NaOH

2. Укажите валентность фосфора в водородном соединении:

1) I;
2) II;
3) III;
4) V

3. Индивидуальным веществом является:

1) чугун;
2) водород;
3) соляная кислота;
4) воздух.

4. Водород не реагирует с:

1) N₂;
2) S;
3) O₂;
4) HCl

5. Химические свойства водорода используются при:

1) получении сверхнизких температур;
2) наполнении стратостатов и шаров-зондов;
3) получении металлов из их оксидов;
4) отводе теплоты в электрических машинах.

6. Водород в лаборатории получают взаимодействием:

1) железа с водой;
2) натрия с водой;
3) оксида кальция с водой;
4) цинка с соляной кислотой.

7. Формула продукта реакции и коэффициент перед ней в уравнении реакции взаимодействия водорода с хлором:

1) HCl;
2) 2HCl;
3) 3HCl;
4) 4HCl

8. Водород реагирует:

1) только с простыми веществами;
2) с простыми и сложными веществами;
3) только со сложными веществами;
4) только с неметаллами.

9. Водород реагирует с:

1) Н₂О;
2) SO₃;
3) Cl₂;
4) Au

10. В промышленности водород не получали и не получают взаимодействием:

1) метана с водой;
2) железа с водой;
3) электролизом воды;
4) цинка с соляной кислотой.

Ученики: выполнив задание, меняются тетрадями друг с другом, проверяют и выставляют оценки.

Преподаватель: Правильные ответы:

1-2

Критерии оценок: (слайд 12)

2-3

"5" - 0-2 ошибки

3-2

"4" - 3-4 ошибки

4-4

"3" - 5-6 ошибок

5-3

"2" - более 6 ошибок

6-4

7-2

8-2

9-3

10-4

Преподаватель: Некоторые из вас изучали вопрос применения водорода, расскажите о самых интересных случаях, встретившихся вам.

Студент: В промышленном масштабе водород стали получать в конце 18 века для наполнения воздушных шаров. В настоящее время водород широко применяют в химической промышленности, главным образом для производства аммиака. Крупным потребителем водорода является также производство метилового и других спиртов, синтетического бензина и других продуктов, получаемых синтезом из водорода и оксида углерода (II). Водород применяют для гидрогенизации твердого и тяжелого жидкого топлив, жиров и других, для синтеза HCl, для гидроочистки нефтепродуктов, в сварке и резке металлов кислородо-водородным пламенем (температура до 2800°С) и в атомно-водородной сварке (до 4000°С). Очень важное применение в атомной энергетике нашли изотопы водорода - дейтерий и тритий. Говоря о применении водорода, стоит рассказать о его использовании в синтезе НСl и NH₃, а также резке, сварке и получении металлов, в переработке нефти и жиров.

Преподаватель: Выполните задания

а) общего уровня (проверка заданий устно и у доски)

Запишите уравнения реакций получения водорода конверсией водяных паров:

А) с углём;
Б) с метаном.

б)Задания продвинутого уровня (проверка заданий устно и у доски)

Запишите уравнения реакций следующих переходов: Н₂SO₄ → Н₂ → Н₂О → КОН

в) Творческое задание: мыльные пузыри, наполненные водородом, поднимаются вверх. Объясните это явление.

VII. Подведение итогов урока

VIII. Информация о домашнем задании

Преподаватель: параграф 17; упр. № 3,4 на стр.103.

дифференцированное задание по карточкам.

Вариант -1

1. Составьте формулы гидридов кальция, лития.

2. Закончить уравнения реакции взаимодействия водорода с углеродом и калием.

Вариант -2

1. Составьте формулы гидридов алюминия, натрия.

2. Закончить уравнения реакции взаимодействия водорода с литием, азотом.

Раздаточный материал

Прочтите текст и ответьте на вопрос: Почему водород самый первый, но второй?

По распространенности в нашей Вселенной водород занимает первое место. На его долю приходится около 92% всех атомов (8% составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых - менее 0,1% ). Таким образом, водород - основная составная часть звезд и межзвездного газа. В условиях звездных температур (например, температура поверхности Солнца - 6000 °С) и межзвездного пространства, пронизанного космическим излучением, этот элемент существует в виде отдельных атомов.

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1% - это девятый по распространенности 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 состоянии, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества имеется в атмосфере (0,00005% по объему).

Основным соединением водорода является вода. Кроме того, большое его количество входит в состав многочисленных соединений с углеродом (органических веществ), составляющих основу нефти, природного газа (формула метана?), угля и др. Он непременная составная часть веществ, образующих живые организмы (-6,5% от сухой массы).

Карта-инструкция ……………… Дата:

Тема: 1.Строение атома: Элемент …………… расположен в ……..группе; ……подгруппе; .......периоде; порядковый номер……; Ar……. Валентность..... Степень окисления ......(редко...;.....) Электронно-графическая формула………………………………………………..……………………………….... ……………………………………………………………………………………………

2. Химическая связь в молекуле.......................................................... 3. Строение молекулы водорода: Молекула ………………………. состоит из…. ….......... атомов. Структурная формула ..........; в молекуле ………… ...........связь, т.к. в образование связи участвуют...... электроны, то это ...................................связь.

4. Агрегатное состояние (при н.у.):....................................,........................................... 5.Кристаллическая решетка:......................................................................................... 6.Классы неорганических соединений, в состав которых входит элемент:.............

7. Содержание:

а) в земной коре.............................

б) в воде......................................

8.Получение:

а) в промышленности.......................................................................................

б) в лаборатории получают в результате реакций разложения или замещения:

1) Пиролиз метана……………………………………………………………………………..

2) Электролиз воды……………………………………………………………………..……

3) Взаимодействие цинка с соляной кислотой…………………………………………

Можно собирать методом вытеснения .............................. или .................................. из сосуда.

9. Физические свойства: При н.у……………… - мало, хорошо, практически не растворимый в ………(нужное подчеркнуть),тяжелее, чуть тяжеле, легче …………….. (t°кип ⁼ -……°С) - ………… цвета, твердый (t°пл. = -………°С) - ……………цвета.

10.Изотопы:..........................................................................................................................11.В реакциях проявляет:.....................................и........................................свойства.

Ме+ Н₂ →Ме ^{+ №гр}Н^-1n -……………………………………………………………свойства

Na + Н₂ = … Са + Н₂ =… Al + Н₂ =

Cu + Н₂ ≠

Соединения металла с водородом называются………………………………………

Неме + Н₂ → Неме^№гр-8Н_№⁺¹ летучее водородное соединение………………-проявляет……..………………свойства

Н₂ + О₂ = Н₂+ S = Н₂ +N₂=

Н₂ + С= Н₂ + Сl₂ =

МеО + Н₂ = Н₂О + Ме (Кроме Ме I - III групп главных подгрупп)

СuО+ Н₂ = Сu + Н₂О Al₂О₃ + Н₂ ≠ Fe₂O₃+ Н₂ = Аg₂О + Н₂ =

12. Применение:

Литература

1. Габриелян О.С. Химия. 11 кл.: рабочая тетрадь к учебнику О.С.Габриеляна "Химия. 11 класс"/ О.С.Габриелян, А.В.Яшукова. - 6-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2007.

2. Габриелян О.С. Химия. 11 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждений/ О.С.Габриелян. - 12-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2007.

3. Горковенко М.Ю. Химия. 11 класс: Поурочные разработки к учебникам О.С.Габриеляна; Л.С.Гузея, В.В.Сорокина, Р.П.Суровцевой; Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана. - М.: ВАКО, 2004.

4. Гузей Л.С. и др. Химия. 11 класс: учеб для общеобразоват. учреждений/ Л.С.Гузей, В.В.Сорокин, Р.П.Суровцева. - 6-е изд., перереб. и доп. - М.: Дрофа, 2001.

5. Единый государственный экзамен 2001: Тестовые задания: Химия/ М.Г.Минин, Н.С.Михайлова, В.Ф.Гридаев и др.; М-во образования РФ. - 2-е изд. - М.: Просвещение, 2002.

6. Катаева Л.Г., Толкачева Т.К. Химия: Карточки-задания по неорган. химии: 11 кл.: Кн. для учителя. - М.: Просвещение, 1998.

7. Научно-теоретический и методический журнал "Химия в школе", №10 2002год, №3 2004 год, №4 2008 год.

8. Суровцева Р.П. Химия. 11 кл.: Поурочные разработки с дидактическим материалом к учебнику Л.С.Гузея, В.В.Сорокина, Р.П.Суровцевой "Химия. 11"/ Р.П.Суровцева, М.И.Виноградова. - 2-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2004.

9. Тесты по химии. - 11 кл.: Учебно-метод. Пособие/ Р.П.Суровцева, Л.С.Гузей, Н.И.Останний, А.О.Татур. - 4-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2000.

10. Учебно-методическая газета для учителей "Химия" Издательский дом " Первое сентября": №10, 24 2012 год: № 2 2013 год.