Урок 12. Водород и кислород

Тема урока “Кислород и водород. Получение, свойства, применение”

Разделы: Химия

(Презентация. Слайд 1)

Цель урока: закрепить знания учащихся о кислороде и водороде как химических элементах и простых веществах, способах их получения и практическом использовании.

Задачи урока:

  1. Обучающие:
    закрепить на уровне атомно-молекулярной теории представления о кислороде и водороде, как химических элементах, простых веществ; понятии аллотропия, катализатор;
    продолжить формировать практические умения по обращению с химическим оборудованием и реактивами.
  2. Развивающие: развивать познавательные умения (умение наблюдать, сравнивать, делать выводы).
  3. Воспитывающие:
    воспитывать аккуратность при выполнении эксперимента;
    воспитывать коммуникативные умения.

Оборудование и реактивы: раствор перекиси водорода 3%, оксид марганца (IV), приборы для получения кислорода и водорода, спички, спиртовка, лучинка, гранулы цинка, соляная кислота. Таблицы “Кислород в природе”, “Электрохимический ряд металлов”, CD диск “Виртуальная лаборатория”.

Девиз: “Незнающие пусть научатся, а знающие вспомнят еще раз”

Учитель: Сегодня предметом нашего внимания будут кислород и водород, которые имеют большое значение для жизни на нашей планете. Мы повторим их способы получения, свойства и области применения. Начнем урок с устного химического диктанта. Я буду задавать вопросы, а вы должны определить о каком химическом элементе или образованном им веществе идет речь.

Узнай “Кто я?”. (Слайд 2; 3)

Самый распространенный химический элемент на Земле?
Самый распространенный химический элемент во Вселенной?
Массовая доля этого элемента в организме человека составляет 61%?
В твердом состоянии притягивается магнитом?
Самый легкий газ на нашей планете?
Образуется в результате реакций замещения между металлом и кислотой?
Этот элемент образует два простых вещества, одно из которых имеет запах свежести?
Является хорошим восстановителем?
В составе воздуха на него приходится 21%?
Необходим для дыхания?
Его открыл Лавуазье?
Его открыл Кавендиш?

Учитель: А теперь вспомним, как получаются эти газы (на столе стоят приборы для собирания газов).

Каким прибором необходимо воспользоваться для получения и собирания водорода? Почему?

Что нужно взять для получения водорода?

А любой ли металл для этого подходит?

Игра “Третий лишний”.

Какой металл не будет вытеснять водород из кислот? (Слайды 4; 5)

А) Mg, AI, Cu. Б) Ag, Fe, Na.

Давайте проведем опыт по получению водорода. Как доказать его наличие? Почему необходимо проверять водород на чистоту? (ученик получает водород и доказывает его наличие).

Каким прибором необходимо воспользоваться для получения и собирания кислорода? Почему?

Какими способами можно собирать кислород? Почему?

Из какого вещества мы на практической работе получали кислород?

Как мы доказываем, что получили кислород?

Из какого еще вещества можно получить кислород? (Из перекиси водорода). Какое вещество необходимо добавить к перекиси водорода? Чем оно является? Что называется катализатором?

Один ученик проделывает опыт по получению кислорода из перекиси водорода. Учащиеся записывают уравнение реакции его получения.

Учитель: Так как получение кислорода в больших количествах дорогостоящий процесс, мы воспользуемся “Виртуальной лабораторией”, чтобы продемонстрировать свойства кислорода. (Ученики работают с CD диском. Проделывают реакции горения угля, серы и железа в кислороде и записывают уравнения реакций).

Учитель: С какими веществами взаимодействует кислород? (С неметаллами, металлами, сложными веществами). Что при этом образуется? Что называется оксидами?

Игра в “крестики-нолики” (Слайд 6)

CaO HCI PH3
S BaO Cu
H2O H2S AI2O3

(Выигрышный путь – формулы оксидов.)

На доске написаны уравнения химических реакций. Найдите допущенные там ошибки: (Слайды 7; 8)

Чем является водород в химических реакциях с оксидами металлов?

К нам поступила телеграмма: “Пропали вещества, вместо них появились многоточия” Текст этой телеграммы перед Вами. Напишите пропавшие вещества и расставьте коэффициенты.

ТЕЛЕГРАММА (Слайд 9; 11)

Осуществите цепочку превращений. (Слайд 10; 12)

H2 O→ O2 →CuO →Cu KMnO4 → O2 → H2 O→ H2

А как получали водород в прошлом? Один из самых старых способов – взаимодействие водяного пара с раскаленным железом – способ Лавуазье.

Таким способом его получали в России в царской армии для наполнения воздушных шаров, пропуская пар через раскаленные дула пушек. Таким же способом его получали в блокадном Ленинграде для наполнения аэростатов воздушного заграждения.

Вычислите объем выделившегося водорода, если в реакцию вступило 2 моль воды?

Где сейчас используются водород и кислород?

Водород: (Слайды 13–18)

Протекающие в звездах (и на Солнце) превращения атомов водорода в атомы гелия сопровождаются выделением огромного количества тепла и света. Без них жизнь на Земле была бы невозможна.

Значительная часть расходуется на производство аммиака, являющегося сырьем для получения пластмасс, синтетических волокон, лекарственных препаратов.

Небольшое количество водорода используется в пищевой промышленности для преобразования жидких растительных масел в маргарин.

Жидкий водород применяется как ракетное топливо. Исследуется возможность использования водорода в двигателях внутреннего сгорания. Создано множество вариантов водородных двигателей для автомобилей. Но пока водород в 4 раза дороже бензина. Возможно, что в будущем топливом номер один будет “металлический” водород.

Кислород: (Слайды 19–25)

Необходим для дыхания. Достаточно 7–8 минут прекращения поступления кислорода в кровь, чтобы в коре головного мозга произошли необратимые изменения и восстановление жизни стало практически невозможным.

Читайте также:
Урок 15. Сера

Используют в химической промышленности для получения оксидов, кислот, пластмасс.

Используется при выплавке чугуна и стали.

Жидкий кислород используется в ракетных двигателях.

На высоте 15–25 км образует озоновый слой, состоящий из атомов кислорода, который защищает Землю от жестких ультрафиолетовых лучей.

Используется при сварке и резке металлов.

Применяется для ускорения процессов окисления (горения).

В санаториях больным предлагают кислородный коктейль, который готовят путем пропускания сильной струи кислорода через фруктовые соки. Применение кислородного коктейля снимает усталость, повышает производительность труда, улучшает общее самочувствие и способствует нормализации сна.

Учитель: Знакомство с соединениями, в которые входят кислород и водород, мы продолжим на последующих уроках.

Урок химии “Кислород. Водород”

Описание разработки

ЦЕЛЬ: Обобщить и систематизировать материал по темам « Кислород и водород».

Повторить основные определения по данным темам. Закрепить знания типов химических реакций, умения в составлении химических уравнений, определении относительной молекулярной массы сложных веществ, сравнении и характеристике химического элемента и простого вещества, а также умения отличать оксиды от других сложных веществ.

Закрепить знания и умения по способам получения, собирания и обнаружения кислорода и водорода в лабораторных условиях. Повторить области применения кислорода и водорода, основанные на их свойствах.

ЗАДАЧА: Умение работать в группах, общаться друг с другом, находить сообща правильное решение , оказывать помощь друг другу, объективно оценивать свои ответы и ответы своих товарищей, правильно обращаться с лабораторным оборудованием.

Грамотно излагать свои мысли, доказывать свою точку зрения, соблюдать правила по технике безопасности.

4 команды сформированы учителем по успеваемости. В каждой группе есть сильные, средние и слабые учащиеся.

1 ТУР. РАЗМИНКА (каждый правильный ответ – 1балл)

1. Самый распространённый элемент земной коры…

2. Содержание кислорода в воздухе по объёму…

3. Основной составной частью солнца является…

4. Водород впервые открыл…

5. Слово кислород означает…

6. Слово водород означает…

7. Кислород впервые был получен из…

8. Самый лёгкий газ – это…

9. Самый распространённый элемент Вселенной…

10. Газ, который поддерживает горение – это…

11. Газ, который является горючим – это…

12. Окисление – это…

14. Горение – это…

15. Катализаторы – это…

16. Реакции, протекающие с выделением теплоты…

17. Количество теплоты, которое выделяется при хим. реакции называется…

18. Уравнение, в котором указан тепловой эффект называется…

19 Реакции, протекающие с поглощением теплоты называются…

20. Медленное окисление – это…

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ТУР (5баллов за каждый правильный ответ)

1. Сравните водород и кислород как простое вещество и химический элемент.

Что у них общего и в чём различия?

2. Что общего и в чём различия между физическими свойствами кислорода и водорода?

3. Из каких веществ можно получить водород и кислород?

3. ПРАКТИЧЕСКИЙ ТУР (5баллов за каждое правильно выполненное задание)

1. Получить кислород, собрать, доказать его наличие.

2. Получить водород, собрать, доказать его наличие

3. Какая ошибка допущена при сборке прибора для получения водорода?

4. Какая ошибка допущена при сборке прибора для получения кислорода?

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ТУР ( 1балл за правильный ответ)

1. Какое вещество является лишним?

А)оксид алюминия Б) оксид магния В) соляная кислота Г) угарный газ

2. У какого из оксидов наибольшая относительная атомная масса?

А) оксид серы (4) Б) оксид кремния В) углекислый газ Г) оксид свинца(4)

3. Выберите реакцию замещения:

А)разложение воды Б) углерод+ кислород В) цинк + серная кислота

Г) разложение бертолетовой соли

4. В каком уравнении неверно расставлены коэффициенты?

А) разложение пероксида водорода

Б) горение фосфора

В) взаимодействие железа с серной кислотой

Г) разложение перманганата калия

5. Составьте уравнения реакций горения:

А)алюминия Б)водорода В)серы Г)железа

6. Где применяются водород и кислород, на каких свойствах основано их применение?

7. Почему общая масса кислорода не изменяется в воздухе?

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ (каждая группа самостоятельно подсчитывает количество заработанных баллов и самостоятельно выставляет оценки каждому ученику своей группы).

Конспект урока по теме “Кислород”,”Водород”

Обобщение по темам Кислород и Водород (8 класс)

Содержимое разработки

Конспект урока по химии по темам «Кислород», «Водород» 8 класс

Намсараева Сэсэг Галсановна, учитель химии и биологии

МБОУ «Чесанская СОШ»

Цель урока: Повторение, углубление и обобщение знаний по темам «Кислород», «Водород». (4 слайд)

Задачи урока:

Образовательная. Повторить, углубить и обобщить и привести знания о свойствах водорода и кислорода; научить сравнивать элементы и простые вещества (кислород, водород) и их соединения по строению и свойствам, объяснить сходства и отличия, доказывать химические свойства простых веществ кислорода и водорода и их соединений, записывать уравнения реакций, применять полученные знания при решении расчетных задач.

Развивающая. Развитие “химического” мышления, умения использовать терминологию, ставить и разрешать проблемы, анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать информацию.

Читайте также:
Урок 11. Железо

Воспитательная. Формирование интереса к учению, стремления добиваться успеха в учебе за счет добросовестного отношения к своему труду, создание положительной психологической атмосферы, воспитание чувства взаимного уважения между ребятами для максимального раскрытия их способностей на уроке.

Форма урока: Беседа с элементом самостоятельной работы обучающихся, работа у доски, индивидуальная, групповая работа.

Техническое оборудование урока: компьютер, мультимедийный проектор.

Оборудование и реактивы: на столах учеников: опорные схемы, дидактические карточки с заданиями, чистые листы.

Девиз урока: “Повторение – мать учения”.

Организационный момент.

Вступительное слово учителя о целях урока.

Здравствуйте. Садитесь. На слайде загадки, нам нужно их отгадать.

Я коварный поджигатель.

Вы огня хотите – нате!

Я всесильный окислитель

(если только дров дадите) (Кислород)

2)Вы со мною уже встречались-

Я космический скиталец

И отважный предводитель.

Я любитель кислорода,

Вместе с ним даю я воду. (Водород) (1слайд)

Ребята, сегодня мы повторим химические элементы Кислород и Водород. На слайде записана тема: “Кислород ”, «Водород». Сегодня на уроке мы посмотрим, насколько хорошо вы разобрались с этим материалом. И если у кого-то еще остались вопросы по этой теме, то, надеюсь, к концу урока вы их для себя решите. Давайте пожелаем друг другу удачи. (Слайд 2.)

На 3 слайде: эпиграф

“Человек рождается на свет,
Чтоб творить, дерзать, а не иначе,
Чтоб оставить в жизни добрый след
И решить все трудные задачи”.

Учитель. Целью сегодняшнего урока является повторение и обобщение знаний по темам кислород и водород в занимательной форме.

У каждого из вас на столе лежит оценочный лист. Подпишите их. В течение всего урока вы будете выполнять задания, и отмечать результаты своей работы в этих оценочных листах. Если ответили правильно, ставите себе в оценочном листе “+”, если неправильно, то “-”.

Мотивация и актуализация учебной деятельности учащихся

Повторение оксидов.

Учитель. Ребята, к нам в гости напрашивается одно вещество. Вы должны отгадать, кто это?

Сценка “Кто я?”.(5 слайд)

Я у древних химиков самым главным веществом считалась. “Начало всех начал”, – говорил греческий ученый Фалес, живший в VI в. до н.э. и утверждавший, что окружающий мир возник из меня – “первичной материи”. Я в древности считалась матерью жизни и смерти. Мне поклонялись, а по преданиям древней Руси во мне жили русалки и водяные.

Я у древних народов Азии в прошлом служила причиной войн и борьбы.

Я являюсь вечным двигателем, который не ломается, не ржавеет, не горит, не гниет и никем не уничтожается. Кто я? (Ответ: Вода.)

В состав воды что входит? (2 атома водорода и один атом кислорода)

Учитель. (Слайд 5.) Как называется соединение Н2О? (оксид водорода)

Какие вещества называются оксидами?

Ответы обучающихся.

Самостоятельная работа “Крестики нолики”.

Выигрышный путь в обоих случаях составляют формулы оксидов. (После завершения работы – устная проверка ответов). Карточки с заданиями можно раздать каждому ученику, используя Слайд 7,8 можно проверить ответы.

Урок 12. Водород и кислород – HIMI4KA

СодержаниеВодородКислородВодаВыводы Водород Водород — самый распространённый химический элемент во Вселенной. Именно он составляет основу горючего вещества Звёзд. Водород — первый химический элемент Периодической системы Менделеева. Его атом имеет простейшее строение: вокруг элементарной частицы «протон» (ядро атома) вращается один-единственный электрон: Природный водород состоит из трех изотопов: протий 1Н, дейтерий 2Н и тритий 3Н. Задание 12.1. Укажите […]

  1. Водород
  2. Характеристики
  3. Простое вещество водород
  4. Производство
  5. Получение водорода
  6. Приложения
  7. Освещение
  8. Водородно-кислородная трубка
  9. Кислородно-водородная горелка
  10. Вода
  11. Крайняя наука

Водород

Водород — самый распространённый химический элемент во Вселенной. Именно он составляет основу горючего вещества Звёзд.

Водород — первый химический элемент Периодической системы Менделеева. Его атом имеет простейшее строение: вокруг элементарной частицы «протон» (ядро атома) вращается один-единственный электрон:

Природный водород состоит из трех изотопов: протий 1Н, дейтерий 2Н и тритий 3Н.

Задание 12.1. Укажите строение ядер атомов этих изотопов.

Имея на внешнем уровне один электрон, атом водорода может проявлять единственно возможную для него валентность I:

Вопрос. Образуется ли завершённый внешний уровень при приёме атомом водорода электронов?

Таким образом, атом водорода может и принимать, и отдавать один электрон, т. е. является типичным неметаллом. В любых соединениях атом водорода одновалентен.

Простое вещество «водород» Н2 — газ без цвета и запаха, очень лёгкий. Он плохо растворим в воде, но хорошо растворим во многих металлах. Так, один объём палладия Рd поглощает до 900 объёмов водорода.

Схема (1) показывает, что водород может быть и окислителем, и восстановителем, реагируя с активными металлами и многими неметаллами:

Задание 12.2. Определите, в каких реакциях водород является окислителем, а в каких — восстановителем. Обратите внимание, что молекула водорода состоит из двух атомов.

Читайте также:
Урок 14. Азот и фосфор

Смесь водорода и кислорода является «гремучим газом», поскольку при поджигании её происходит сильнейший взрыв, который унёс многие жизни. Поэтому опыты, в которых выделяется водород, нужно выполнять подальше от огня.

Чаще всего водород проявляет восстановительные свойства, что используется при получении чистых металлов из их оксидов*:

* Аналогичные свойства проявляет алюминий (см. урок 10 — алюминотермия).

Разнообразные реакции происходят между водородом и органическими соединениями. Так, за счёт присоединения водорода (гидрирование) жидкие жиры превращаются в твёрдые (подробнее урок 25).

Водород можно получить разными способами:

  • Взаимодействием металлов с кислотами:

Задание 12.3. Составьте уравнения таких реакций для алюминия, меди и цинка с соляной кислотой. В каких случаях реакция не идет? Почему? В случае затруднения см. уроки 2.2 и 8.3;

  • Взаимодействие активных металлов с водой:

Задание 12.4. Составьте уравнения таких реакций для натрия, бария, алюминия, железа, свинца. В каких случаях реакция не идёт? Почему? В случае затруднений см. урок 8.3.

В промышленных масштабах водород получают электролизом воды:

а также при пропускании паров воды через раскалённые железные опилки:

Водород — самый распространённый элемент Вселенной. Он составляет бОльшую часть массы звёзд и участвует в термоядерном синтезе — источнике энергии, которую эти звёзды излучают.

Характеристики

Кислородно-водород воспламеняется при достижении температуры самовоспламенения . Для стехиометрической смеси водород: кислород 2: 1 при нормальном атмосферном давлении самовоспламенение происходит примерно при 570 ° C (1065 ° F). Минимальная энергия, необходимая для воспламенения такой смеси искрой, составляет около 20 микроджоулей . При стандартной температуре и давлении кислородный водород может гореть, если он составляет от 4% до 95% водорода по объему.

При воспламенении газовой смеси , обращенные в водяной пар и высвобождает энергию , которая поддерживает реакцию: 241,8 кДж энергии ( LHV ) для каждого моля из H 2 сожжены. Количество выделяемой тепловой энергии не зависит от режима горения, но температура пламени меняется. Максимальная температура около 2800 ° C (5100 ° F) достигается с точной стехиометрической смесью, которая примерно на 700 ° C (1300 ° F) горячее, чем водородное пламя в воздухе. Когда любой из газов смешивается с превышением этого отношения или когда смешивается с инертным газом, таким как азот, тепло должно распространяться по большему количеству вещества, и температура будет ниже.

Простое вещество водород

Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью.
Физические свойства. Водород — бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. Молекула водорода не полярна. Поэтому силы межмолекулярного взаимодействия в газообразном водороде малы. Это проявляется в низких температурах кипения (-252,6 0С) и плавления (-259,2 0С).
Водород легче воздуха, D (по воздуху) = 0,069; незначительно растворяется в воде (в 100 объемах H2O растворяется 2 объема H2). Поэтому водород при его получении в лаборатории можно собирать методами вытеснения воздуха или воды.

Производство

Чистую стехиометрическую смесь можно получить электролизом воды , при котором для диссоциации молекул воды используется электрический ток :

электролиз: 2 H 2 O → 2 H 2 + O 2 горение: 2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O

Уильям Николсон был первым, кто разложил воду таким образом в 1800 году. Теоретически входная энергия замкнутой системы всегда будет равна выходной энергии, как гласит первый закон термодинамики . Однако на практике никакие системы не являются идеально замкнутыми, и энергия, необходимая для генерации кислородного водорода, всегда будет превышать энергию, выделяемую при его сжигании, даже при максимальной практической эффективности, как предполагает второй закон термодинамики (см. Электролиз воды # Эффективность ).

Получение водорода

В лаборатории :

1.Действие разбавленных кислот на металлы:
Zn +2HCl → ZnCl2 +H2↑

2.Взаимодействие щелочных и щ-з металлов с водой:
Ca +2H2O → Ca(OH)2 +H2↑

3.Гидролиз гидридов: гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:
NaH +H2O → NaOH +H2↑
СаH2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2↑

4.Действие щелочей на цинк или алюминий или кремний:
2Al +2NaOH +6H2O → 2Na[Al(OH)4] +3H2↑
Zn +2KOH +2H2O → K2[Zn(OH)4] +H2↑
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

5. Электролиз воды. Для увеличения электрической проводимости воды к ней добавляют электролит, например NаОН, Н2SO4 или Na2SO4. На катоде образуется 2 объема водорода, на аноде — 1 объем кислорода.
2H2O → 2H2+О2

Промышленное получение водорода

1. Конверсия метана с водяным паром, Ni 800 °С (самый дешевый):
CH4 + H2O → CO + 3 H2
CO + H2O → CO2 + H2

В сумме:
CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2

2. Пары воды через раскаленный кокс при 1000оС:
С + H2O → CO + H2
CO +H2O → CO2 + H2

Образующийся оксид углерода (IV) поглощается водой, этим способом получают 50 % промышленного водорода.

3. Нагреванием метана до 350°С в присутствии железного или нике­левого катализатора:
СH4 → С + 2Н2↑

4. Электролизом водных растворов KCl или NaCl, как побочный продукт:
2Н2О + 2NaCl→ Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH

Приложения

использовали кислородно-водородное пламя в качестве высокотемпературного источника тепла.

Читайте также:
Урок 8. Общие свойства металлов

Освещение

Описаны многие формы кислородно-водородных ламп , например, прожектор , в котором для нагрева извести до белого каления использовалось кислородно-водородное пламя . Из-за взрывоопасности кислородсодержащего водорода освещение в центре внимания было заменено электрическим .

Водородно-кислородная трубка

Кислородно-водородная трубка с сильфонным приводом девятнадцатого века, включающая два разных типа

Основы кислородно-водородной паяльной трубки были заложены Карлом Вильгельмом Шееле и Джозефом Пристли примерно в последней четверти восемнадцатого века. Сама кислородно-водородная трубка была разработана французом Бошаром-де-Сароном, английским минералогом Эдвардом Даниэлем Кларком и американским химиком Робертом Хэром в конце восемнадцатого и начале девятнадцатого веков. Он производил пламя, достаточно горячее, чтобы плавить такие тугоплавкие материалы, как платина , фарфор , огнеупорный кирпич и корунд , и был ценным инструментом в нескольких областях науки. Он используется в процессе Верней для производства синтетического корунда.

Кислородно-водородная горелка

Гремучие горелки (также известная как факел водорода ) представляет собой окси-газовая горелка , которая сжигает водород (The топливо ) с кислородом (The окислитель ). Он используется для резки и сварки металлов , стекла и термопластов .

Из-за конкуренции со стороны дуговой сварки и других газокислородных горелок, таких как резак, работающий на ацетиленовом топливе, кислородно-водородная горелка сегодня используется редко, но остается предпочтительным режущим инструментом в некоторых нишевых приложениях.

Когда-то для обработки платины использовался кислород-кислород , потому что в то время только он мог гореть достаточно горячо, чтобы расплавить металл до 1768,3 ° C (3214,9 ° F). Эти методы были заменены дуговой печью .

Воду нельзя ничем заменить — этим она отличается практически от всех других веществ, которые встречаются на нашей планете. Воду может заменить только сама вода. Без воды нет жизни: ведь жизнь на Земле возникла тогда, когда на ней появилась вода. Жизнь зародилась в воде, поскольку она является естественным универсальным растворителем. Она растворяет, а значит, измельчает все необходимые питательные вещества и обеспечивает ими клетки живых организмов. А в результате измельчения резко возрастает скорость химических и биохимических реакций. Более того, без предварительного растворения невозможно протекание 99,5 % (199 из каждых 200) реакций! (См. также урок 5.1.)

Известно, что взрослый человек в сутки должен получать 2,5–3 л воды, столько же выводится из организма: т. е. в организме человека существует водный баланс. Если он нарушается, человек может просто погибнуть. Например, потеря человеком всего 1–2 % воды вызывает жажду, а 5 % — повышает температуру тела вследствие нарушения терморегуляции: возникает сердцебиение, возникают галлюцинации. При потере 10 % и более воды в организме возникают такие изменения, которые уже могут быть необратимы. Человек погибнет от обезвоживания.

Вода — уникальное вещество. Её температура кипения должна составлять –80 °C (!), однако равна +100 °C. Почему? Потому что между полярными молекулами воды образуются водородные связи:

Поэтому и лёд, и снег — рыхлые, занимают больший объём, чем жидкая вода. В результате лёд поднимается на поверхность воды и предохраняет обитателей водоёмов от вымерзания. Свежевыпавший снег содержит много воздуха и является прекрасным теплоизолятором. Если снег покрыл землю толстым слоем, то и животные и растения спасены от самых суровых морозов.

Кроме того, вода имеет высокую теплоёмкость и является своеобразным аккумулятором тепла. Поэтому на побережьях морей и океанов климат мягкий, а хорошо политые растения меньше страдают от заморозков, чем сухие.

Без воды в принципе невозможен гидролиз, химическая реакция, которая обязательно сопровождает усвоение белков, жиров и углеводов, которые являются обязательными компонентами нашей пищи. В результате гидролиза эти сложные органические вещества распадаются до низкомолекулярных веществ, которые, собственно, и усваиваются живым организмом (подробнее см. уроки 25–27). Процессы гидролиза были нами рассмотрены в уроке 6. Вода реагирует со многими металлами и неметаллами, оксидами, солями.

Задание 12.6. Составьте уравнения реакций:

  1. натрий + вода →
  2. хлор + вода →
  3. оксид кальция + вода →
  4. оксид серы (IV) + вода →
  5. хлорид цинка + вода →
  6. силикат натрия + вода →

Изменяется ли при этом реакция среды (рН)?

Вода является продуктом многих реакций. Например, в реакции нейтрализации и во многих ОВР обязательно образуется вода.

Задание 12.7. Составьте уравнения таких реакций.

Крайняя наука

Газ Брауна связан с различными преувеличенными утверждениями. Его часто называют «HHO газом», термином популяризировал бахрома физик Руджеро Сантилли , который утверждал , что его HHO газ, произведенный с помощью специального аппарата, является «новой формой воды», с новыми свойствами, на основе его теории бахромы из « магнекулы ».

О газе Брауна было сделано много других псевдонаучных заявлений, таких как способность нейтрализовать радиоактивные отходы, способствовать прорастанию растений и многое другое. Однако хорошо известно, что ионы водорода составляют основу баланса pH в любом растворе, что может объяснить, почему эта форма воды может помочь семенам в некоторых случаях обрести всхожесть.

Оксигидроген часто упоминается в связи с транспортными средствами, которые утверждают, что используют воду в качестве топлива . Самый распространенный и решающий контраргумент против производства этого газа на борту для использования в качестве топлива или топливной добавки заключается в том, что для расщепления молекул воды всегда требуется больше энергии, чем возмещается путем сжигания образующегося газа. Кроме того, объем газа, который может быть произведен для потребления по требованию посредством электролиза, очень мал по сравнению с объемом, потребляемым двигателем внутреннего сгорания.

Читайте также:
Урок 13. Углерод и кремний

В статье в Popular Mechanics сообщается, что газ Брауна не увеличивает экономию топлива в автомобилях .

Автомобили, работающие на водном топливе, не следует путать с автомобилями , работающими на водороде, где водород производится в другом месте и используется в качестве топлива или где он используется в качестве топлива для улучшения качества топлива .

«Эти два удивительных газа». Обобщающий урок по теме «Водород и кислород» (8 класс)

Сысманова Н.Ю.
МОУ «Лицей №43» г.Саранска http://www.licey43.ru

Цели урока: сравнить физические и химические свойства двух газов, способы их собирания и распознавания; способы получения газов в лаборатории и промышленности; уметь составлять уравнения горения простых и сложных веществ; знать области применения этих газов и распространения их в природе.

Оборудование: таблицы «Распространение кислорода в природе», «Применение кислорода и водорода», «Способы переливания и собирания газов».

1.Открытие кислорода и водорода.

2. Сравнение физических свойств этих газов.

3. Распространение этих газов в природе.

4. Получение газов в лаборатории.

5. Химические свойства кислорода и водорода.

6.Решение расчётных задач по уравнениям реакций.

7. Применение кислорода и водорода.

1.Учитель: Угадайте, о каком газе идёт речь в стихотворении:

Примерно века два назад открыт он был случайно.

Сейчас знаком с ним стар и млад и он для нас не тайна.

Без газа этого на свете не жили б звери и народ.

Его б узнать могли бы дети, ведь это-кислород.

-Как вы догадались, что это кислород?

-Почему его так назвали?

-Кем и когда был открыт кислород?

А теперь строчки о водороде:

Я газ, легчайший и бесцветный, неядовитый и безвредный.

Соединяясь с кислородом, я для питья даю вам воду.

-Какие физические свойства газа описаны здесь?

-Почему водород носит такое название?

-Когда и кто его открыл?

2.Кодовый диктант (сравнение физических свойств газов)

Работа по вариантам. 1 вариант пишет про кислород, 2- про водород. Если ребята согласны с утверждением, то ставится знак «+», если не согласны, то знак «-».

1.Газ без цвета и вкуса.

2. Газ имеет неприятный запах.

3.Газ легче воздуха.

4.Обладает самой высокой электропроводностью.

5.Малорастворимый газ в воде.

6.Этот газ хорошо поддерживает горение.

8.Выделяется в процессе фотосинтеза.

3.Рассказ о нахождении газов в природе (по таблице).

1) в космосе-92% 1) в воздухе-21%

2) в земной коре-1% 2) в земной коре-92%

3) в виде соединений на земле 3) в гидросфере-89%

4) в атмосфере-0,0005% 4) в живых организмах-65%.

4. Получение газов в лаборатории.

Работа у доски и в тетрадях. Дописать уравнения реакций получения газов:

1) KClO3 –t– KCl + … 4) Zn + HCl — ZnCl2 + …

2) … –Эл. ток– H2 + O2 5) H2O2 –катализатор– H2O + …

3) TiH2 –t– Ti + … 6) …–t– K2MnO4 + MnO2 +O2

– Подчеркните сложные вещества.

– Как проверить, какой газ выделяется?

– Как собрать выделяемый газ?

– Как перелить выделяемый газ из одного сосуда в другой?

5. Химические свойства кислорода и водорода.

Запишите уравнения реакций, о которых говориться в стихотворении: Известно, что горят отлично в нём сера, фосфор, углерод, Железо, магний, энергично сгорает даже водород. -А как горят сложные вещества? Написать уравнения горения метана (СН4) и ацетилена (С2Н2)

– Как называются соединения элементов с кислородом?

-Дайте определение реакциям горения.

– Каков тепловой эффект реакций горения?

– Где используются реакции горения метана и ацетилена?

Осуществите цепочку превращений:

Н2–+WO3– Н2О –ток — Н2 —НСl — FeCl2 + …

– Какая реакция отражает восстановление металлов из их оксидов?

– Какие свойства при этом проявляет водород?

6. Решение расчетных задач по уравнениям реакций.

1) Сколько литров кислорода потребуется для окисления 1 моль кальция (н.у.)?

2) Какова масса оксида магния, полученного из 4 моль магния?

7. Применение кислорода и водорода (по таблице).

1.Получение удобрений. 1. Металлургия.

2. Получение химических веществ. 2. При сварке и резке металлов.

3.Ракетное горючее. 3. Химическое производство.

4. В сверхпроводниковой технике. 4. Производство взрывчатых веществ.

5. При сварке и резке металлов. 5. Окислитель ракетного топлива.

6. Получение тугоплавких металлов. 6. В медицине.

7. Гидрометеослужба. 7. В авиации и космической технике.8.

Домашнее задание: подготовиться к проверочной работе по теме «Водород и кислород».

«Эти два удивительных газа». Обобщающий урок по теме «Водород и кислород» (8 класс)

“Битва титанов: водород и кислород”

внеклассное мероприятие предназначена для учащихся 8 классов.

Читайте также:
Урок 16. Галогены

Просмотр содержимого документа
«”Битва титанов: водород и кислород”»

Тема урока: Битва титанов водород и кислород.

Девиз урока: “Зажечь, увлечь и повести”.

В нетрадиционной форме обеспечить восприятие и осмысление понятий “простое вещество”, “кислород и водород”; активизировать интерес учащихся к изучаемому предмету, формировать “химический” стиль мышления при обсуждении значимости кислорода и водорода”.

Обобщить и систематизировать знания учащихся о двух элементах (водород и кислород); об их строении и свойствах.

Продолжить формирование билингвистической культуры в изучении химии. Способствовать развитию эрудиции и познавательного интереса.

Образовательные:

Проверить глубину и прочность усвоения учащимися основных понятий данной темы.

Выявить типичные ошибки и пробелы в знаниях с целью их последующего устранения.

Закрепить умения обращаться с химической посудой и веществами

Учить умению обобщать и делать выводы.

Воспитательные:

Воспитывать доброжелательное отношение друг к другу, готовность к сотрудничеству и взаимопомощи.

Развивать самостоятельность, волю, умения преодолевать трудности в учении.

Содействовать формированию основных мировоззренческих идей через познавательную активность и творческую самостоятельность учащихся.

Развивающие:

Стимулировать познавательную деятельность при решении задач.

Развивать билингвистическую культуру применительно к химии.

Развивать навыки наблюдения и делать выводы.

Показать связь изучаемой темы с жизнью.

Развивать у учащихся интерес к химии.

Обеспечить эмоциональное восприятие происходящего, создавая в ходе смотра ситуации, вызывающие удивление, интерес и так далее.

Включить элементы опережающего обучения как базу для более легкого последующего усвоения знаний о строении и свойствах веществ.

Тип урока: обобщение знаний.

Вид урока: общественный смотр знаний.

Технология обучения

Методы, используемые на уроке:

Средства наглядности:

– Решение экспериментальных задач.

– от известного к неизвестному;

– от простого к сложному.

Виды контроля:

– работа по карточкам;

Материалы и оборудование к уроку:

– мультимедийный проектор, компьютер, экран;

– интерактивная доска с загруженными Интернет-ресурсами;

– презентация с заданиями;

– карточки с заданиями;

– экспериментальные задачи: получить кислород из пероксида водорода и перманганата калия; водород из цинка и соляной кислоты, и железа и соляной кислоты.

Подготовка к уроку: Готовятся маршрутные листы для учащихся. Класс делится на 4 группы. Каждый экипаж выбирает себе консультанта (ученика, имеющего прочные знания по предмету). После каждого задания ученики отмечают в маршрутном листе отмечает этапы прохождения урока

1. Вступительное слово учителя.

2. Подготовка и выполнение заданий группами.

3. Изучение основных свойств простых веществ –кислорода и водорода.

4. Составление обобщающей схемы и закрепление изученного материала.

5. Домашнее задание.

6. Заключительное слово учителя. Оценка работы учащихся на уроке.

Этапы урока

Date lesson. Дата урока ________ Good morning!

I’m glad to see you! Sit down, please.

Are you ready? Listen to me. What date is it today ? Today is ____ .

The theme of our lesson is “ Titans’ fight. Hydrogen and oxygen.”

Open your copybooks and write down the date, class work, and the theme of the lesson.

На экране основная презентация- интерактивный урок.

1. Органический момент.

2. Учащиеся класса разделяются на 4 группы. 2 группы (водород) и 2 группы (кислород).Учитель: Как называется ваша группа? Кто является лидером вашей группы?

How can you call your group? Who is the leader in your group?

I present you judges!

1 этап. Stage 1.Разминка (по 12 баллов).(12 marks)

Teacher: Oxygen and hydrogen are two elements. Both of them exist as gas at room temperature and they combine together to form water. Hydrogen is the most abundant element of the universe whereas oxygen is one of the most abundant elements on earth.

Учитель: Кислород и водород – это два важнейших химических элемента. Оба являются газами и образуют воду. Водород является важнейшим элементов во вселенной, а кислород –один из важнейших распространенных элементов на земле.

Children! Turn over you paper. You must write full description about your element. 2-3 minutes for this stage. The group’s leader takes papers and gives them judges.

Каждый ученик указывает характеристику элементу водород и кислород. (2-3 мин.).

Порядковый номер- [ 1 ]

Атомная масса – [ 1 ]

Группа, подгруппа – [ 1 ]

Число протонов- [ 1 ]

Число нейтронов – [ 1 ]

Число электронов – [ 1 ]

Число уровней – [ 1 ]

Распределение по уровням – [ 1 ]

Электронная конфигурация атома – [ 1 ]

Металл или неметалл- [ 1 ]

Atomic number- [ 1 ]

Atomic relative mass – [ 1 ]

Number of protons- [ 1 ]

Number of neutrons – [ 1 ]

Number of electrons – [ 1 ]

Number of levels – [ 1 ]

Electronic structure – [ 1 ]

Electronic configuration – [ 1 ]

Metal, non-metal or metalloid – [ 1 ]

2 этап. Stage 2.

Презентации (по 10 баллов). Presentations (10 marks)

Каждая группа заранее готовит презентацию на английском языке о кислороде и водороде.

(Приложение – презентации 1,2)

The next stage is presentation. One or two members from each group must say about your class of compounds.

1 группа – водород. Информация о характеристике водорода, строении, изотопах, свойствах и применении.

Читайте также:
Урок 9. Щелочные и щёлочноземельные металлы

Hydrogen is the simplest element known to exist, the first element of the periodic table and its symbol is H.

An atom of hydrogen has one proton and one electron around it.

Hydrogen as a gas is found only in compound form (H2), and it has the highest energy content of any common fuel by weight.

Hydrogen with a ratio of 80% is the main ingredient of the visible universe and is quite abundant on Earth too; many stars, including the Sun, generate energy by fusing hydrogen to helium. In fact the sun is basically a giant ball formed by these two elements.

In a process called fusion, four hydrogen atoms combine to form one helium atom, releasing energy as radiation.

This radiant energy is our most abundant energy source. It gives us light, heat, makes some plants grow, and causes wind to blow and rain to fall.

On earth the most familiar hydrogen compound is water where two atoms of Hydrogen combine with one atom of oxygen (H2O). All the complex molecules of life contain hydrogen too.

Why Hydrogen is the future energy source?

Because hydrogen is a high efficiency and low polluting fuel that can be used for transportation, heating and power generation in places where it is difficult to obtain electricity.

For this reason, hydrogen is the most promising energy carrier for the future. But what do you really know about hydrogen? Here are a few facts about hydrogen that may surprise you.

Водород простейший элемент, самый первый элемент периодической таблицы и имеет символ Н. Атом водорода имеет один протон и один электрон, вращающийся вокруг ядра. Водород- это газ, образованный только молекулами (Н2) и имеет высокую энергию связи внутри них.

Водород содержится примерно 80% во вселенной, и содержится также на Земле. Он содержится в составе многих звезд, включая Солнце, которое превращает водород в гелий. Поэтому солнце преимущественно состоит из этих двух элементов.

Процесс превращения водорода в гелий называется термоядерный синтез, при этом в процессе превращения водорода в гелий выделяется радиация.

Этот процесс дает свет, тепло, которые необходимы для роста растений и всех живых организмов.

На земле наиболее важным соединением водорода является вода. Которая состоит из двух атомов водорода и кислорода. Все соединения, необходимые для жизни также содержат водород. Кроме этого, водород необходим для получения в будущем энергии. Почему? Потому, что водород дает высокую энергию и эффективность водородного топлива для транспорта, энергоносителей.

Водород действительно очень важный элемент для будущего.Но сегодня вы узнаете много интересных фактов о водороде.

Isotopes are atoms that have the same number of protons but different number of neutrons. There are three important forms of hydrogen: hydrogen, deuterium, and tritium.

Изотопы водорода.

Изотопы – это разновидности элемента, содержащие разное число нейтронов. Есть три важных изотопа водорода: водород, дейтерий и тритий.

2 группа. Кислород. Информация о характеристике водорода, строении, изотопах, свойствах и применении.

Oxygen, from the Greek roots (oxys) (acid, literally “sharp”, from the taste of acids) and (-genes), is the element with atomic number 8 and represented by the symbol O. It is a member of the chalcogen group on the periodic table, and is a highly reactive nonmetallic period 2 element that readily forms compounds (notably oxides) with almost all other elements. O2 -Oxygen is colorless and odorless. It changes from a gas to a liquid at -183 degrees Celsius. Liquid oxygen can be solidified or frozen at -218.4 degrees Celsius. Oxygen is the third most abundant element in the universe by mass after hydrogen and helium and the most abundant element by mass in the Earth’s crust. Oxygen gas constitutes 20.9% of the volume of air. All major classes of structural molecules in living organisms, such as proteins, carbohydrates, and fats, contain oxygen, as do the major inorganic compounds that comprise animal shells, teeth, and bone. Another form (allotrope) of oxygen, ozone (O3), helps protect the biosphere from ultraviolet radiation with the high-altitude ozone layer, but is a pollutant near the surface where it is a by-product of smog. Oxygen was independently Priestley is often given priority because his publication came out in print first. The name oxygen was coined in 1777 by Antoine Lavoisier.

Without oxygen, no one would be here. In fact, nothing would be able to live on the earth without it.

Кислород, (от греческого слова кислотообразующий), элемент с атомным номером 8 и имеет символ О. Он, относится к халькогенам, элементам периодической системы, и является сильнейшим неметаллом своей группы. Он образует оксиды с большинством элементов. О2– это кислород газ, без цвета, запаха, вкуса. Он становится жидким при -183 градусах и замерзает при – 218,4 градусах Цельсия. Он является третьим по распространенности во вселенной, после водорода и гелия, но самым распространенным на Земле. Он составляет 20,9 % по объему воздуха. Все основные классы и важнейшие молекулы, образующие живые организмы, такие как белки, углеводы, жиры содержат в своем составе кислород. Он входит в состав животных, растений. Иная форма кислорода (аллотропия) это озон (О3). Озон защищает биосферу от радиации, ультрафиолетового излучения. Кислород был открыт Д.Пристли, а название ему дал Лавуазье в 1977г.

Читайте также:
Урок 10. Алюминий

Конечно, кислород очень важен, и без него, без преувеличения, нет жизни на земле.

Surprising Uses for Oxygen

The greatest amount of oxygen use comes from metal production. Oxygen is used to burn off carbon in iron to create steel. Carbon, along with other impurities, are all burned off in the process by blasting oxygen through molten iron. Oxygen is also used in rocket fuels by combining it with hydrogen inside rocket engines. Hydrogen and oxygen give off tremendous amounts of energy when they combine. This energy is what lifts the rocket into space.

Использование кислорода.

Кислород находит огромное применение для производства металлов. Он нужен для производства стали, так как в его присутствии горит углерод. Также он используется для ракет, обычно он нужен для горения при этом водорода, что дает им необходимую энергию.

Oxygen in Nature

Oxygen makes up 20.948 percent of the earth’s atmosphere. It also occurs in lakes, rivers, and oceans in the form of water. Its abundance in the earth is estimated to be nearly 45 percent. That makes oxygen almost twice as abundant as silicon, the second most common element. Oxygen occurs in many kinds of minerals including the carbonates, nitrates, phosphates, and sulfates. There are many amazing facts about oxygen, such as its role in plant life. Plants use the carbon dioxide that humans and animals breathe out after inhaling oxygen. It is easy to see why it is the most important element we have. From making metal to giving us what we need to breathe, oxygen helps us to survive in a way that no other element can match.

Кислород в природе.

Кислород входит в атмосферу, но он также образует воду. Он находится в природе, составляя 45 % от общего числа всех элементов. Вместе с кремнием, занимающим 2 место в природе, он образует множество соединений, минералов: карбонатов, фосфатов, сульфатов, нитратов. Кислород жизненно важен для живых организмов и людей. Мы поглощаем кислород при дыхании, и выделяет углекислый газ при выдохе.

Кислород безусловно очень важен для очень многих фактов нашей жизни.

Teacher: What is the difference between oxygen and hydrogen?

Oxygen is more heavier then Hydrogen, as for gases the density depends only upon the molar mass.

So H2 has a molar mass of 2 g/mole and that of oxygen O2 is 32. Thus Hydrogen gas is 16 times lighter than Oxygen gas.

Difference between Hydrogen and Oxygen. Oxygen is vital for human beings as we need it to breathe so that our brain cells get the oxygen necessary for their functioning. It is needed by the body to maintain metabolism and also to get rid of toxins from our bodies. We get hydrogen as a component of water. Hydrogen gas is mostly used in the manufacture of Ammonia gas and is also used as a source of fuel.

Both hydrogen and oxygen are necessary for our survival (oxygen for breathing and hydrogen in the form of water). They have different chemical and physical properties. While hydrogen is one of the lightest gases, oxygen is relatively heavier (15 times than hydrogen) which is why we are able to breathe. They are both reactive gases and their reaction produces water which is essential for our survival.

Both hydrogen and oxygen are most abundantly found elements on earth.

While hydrogen gas is very light oxygen is a heavy gas.

Life forms need oxygen for breathing to provide it to brain cells to function normally, to maintain metabolism and to remove toxins from our bodies.

Hydrogen being very light escapes from earth’s gravity and is used mainly in the form of its compounds such as ammonia, hydrocarbons and water.

3 этап. 3 Stage. Properties. Свойства.

Читайте также:
Урок 9. Щелочные и щёлочноземельные металлы

Table (8 marks) Приложение 2.

Проект Заряд

Автономное энергоснабжение. Свободная и альтернативная энергия будущего. Бестопливные генераторы и “вечные двигатели” в каждый дом!

Генератор водорода путем ослабления межатомных связей высокой температурой

Предложенный способо основан на следующем:

  1. Электронная связь между атомами водорода и кислорода ослабевает пропорционально повышению температуры воды. Это подтверждается практикой при сжигании сухого каменного угля. Перед тем как сжигать сухой уголь, его поливают водой. Мокрый уголь дает больше тепла, лучше горит. Это происходит от того, что при высокой температуре горения угля вода распадается на водород и кислород. Водород сгорает и дает дополнительные калории углю, а кислород увеличивает объем кислорода воздуха в топке, что способствует лучшему и полному сгоранию угля.
  2. Температура воспламенения водорода от 580 до 590 o C, разложение воды должно быть ниже порога зажигания водорода.
  3. Электронная связь между атомами водорода и кислорода при температуре 550 o C еще достаточна для образования молекул воды, но орбиты электронов уже искажены, связь с атомами водорода и кислорода ослаблена. Для того, чтобы электроны сошли со своих орбит и атомная связь между ними распалась, нужно электронам добавить еще энергии, но уже не тепла, а энергию электрического поля высокого напряжения. Тогда потенциальная энергия электрического поля преобразуется в кинетическую энергию электрона. Скорость электронов в электрическом поле постоянного тока возрастает пропорционально квадратному корню напряжения, приложенного к электродам.
  4. Разложение перегретого пара в электрическом поле может происходить при небольшой скорости пара, а такую скорость пара при температуре 550 o C можно получить только в незамкнутом пространстве.
  5. Для получения водорода и кислорода в больших количествах нужно использовать закон сохранения материи. Из этого закона следует: в каком количестве была разложена вода на водород и кислород, в таком же количестве получим воду при окислении этих газов.

Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами, осуществляемыми в трех вариантах установок.

Все три варианта установок изготавливаются из одинаковых, унифицированных изделий цилиндрической формы из стальных труб.

Первый вариант
Работа и устройство установки первого варианта (схема 1)

Во всех трех вариантах работа установок начинается с приготовления перегретого пара в незамкнутом пространстве с температурой пара 550 o C. Незамкнутое пространство обеспечивает скорость по контуру разложения пара до 2 м/с.

Приготовление перегретого пара происходит в стальной трубе из жаропрочной стали /стартер/, диаметр и длина которого зависит от мощности установки. Мощность установки определяет количество разлагаемой воды, литров/с.

Один литр воды содержит 124 л водорода и 622 л кислорода, в пересчете на калории составляет 329 ккал.

Перед пуском установки стартер разогревается от 800 до 1000 o C /разогрев производится любым способом/.

Один конец стартера заглушен фланцем, через который поступает дозированная вода для разложения на рассчитанную мощность. Вода в стартере нагревается до 550 o C, свободно выходит из другого конца стартера и поступает в камеру разложения, с которой стартер соединен фланцами.

В камере разложения перегретый пар разлагается на водород и кислород электрическим полем, создаваемым положительным и отрицательным электродами, на которые подается постоянный ток с напряжением 6000 В. Положительным электродом служит сам корпус камеры /труба/, а отрицательным электродом служит труба из тонкостенной стали, смонтированная по центру корпуса, по всей поверхности которой имеются отверстия диаметром по 20 мм.

Труба — электрод представляет собой сетку, которая не должна создавать сопротивление для входа в электрод водорода. Электрод крепится к корпусу трубы на проходных изоляторах и по этому же креплению подается высокое напряжение. Конец трубы отрицательного электрода оканчивается электроизоляционной и термостойкой трубой для выхода водорода через фланец камеры. Выход кислорода из корпуса камеры разложения через стальной патрубок. Положительный электрод /корпус камеры/ должен быть заземлен и заземлен положительный полюс у источника питания постоянного тока.

Выход водорода по отношению к кислороду 1:5.

Второй вариант
Работа и устройство установки по второму варианту (схема 2)

Установка второго варианта предназначена для получения большого количества водорода и кислорода за счет параллельного разложения большого количества воды и, окисления газов в котлах для получения рабочего пара высокого давления для электростанций, работающих на водороде /в дальнейшем ВЭС/.

Работа установки, как и в первом варианте, начинается с приготовления перегретого пара в стартере. Но этот стартер отличается от стартера в 1-м варианте. Отличие заключается в том, что на конце стартера приварен отвод, в котором смонтирован переключатель пара, имеющий два положения — «пуск» и «работа».

Полученный в стартере пар поступает в теплообменник, который предназначен для корректировки температуры восстановленной воды после окисления в котле /К1/ до 550 o C. Теплообменник /То/ — труба, как и все изделия с таким же диаметром. Между фланцами трубы вмонтированы трубки из жаропрочной стали, по которым проходит перегретый пар. Трубки обтекаются водой из замкнутой системы охлаждения.

Из теплообменника перегретый пар поступает в камеру разложения, точно такую же, как и в первом варианте установки.

Читайте также:
Урок 8. Общие свойства металлов

Водород и кислород из камеры разложения поступают в горелку котла 1, в которой водород поджигается зажигалкой, — образуется факел. Факел, обтекая котел 1, создает в нем рабочий пар высокого давления. Хвост факела из котла 1 поступает в котел 2 и своим теплом в котле 2 подготавливает пар для котла 1. Начинается непрерывное окисление газов по всему контуру котлов по известной формуле:

В результате окисления газов восстанавливается вода и выделяется тепло. Это тепло в установке собирают котлы 1 и котлы 2, превращая это тепло в рабочий пар высокого давления. А восстановленная вода с высокой температурой поступает в следующий теплообменник, из него в следующую камеру разложения. Такая последовательность перехода воды из одного состояния в другое продолжается столько раз, сколько требуется получить от этого собранного тепла энергии в виде рабочего пара для обеспечения проектной мощности ВЭС.

После того, как первая порция перегретого пара обойдет все изделия, даст контуру расчетную энергию и выйдет из последнего в контуре котла 2, перегретый пар по трубе направляется в переключатель пара, смонтированный на стартере. Переключатель пара из положения «пуск» переводится в положение «работа», после чего он попадает в стартер. Стартер отключается /вода, разогрев/. Из стартера перегретый пар поступает в первый теплообменник, а из него в камеру разложения. Начинается новый виток перегретого пара по контуру. С этого момента контур разложения и плазмы замкнут сам на себя.

Вода установкой расходуется только на образование рабочего пара высокого давления, которая берется из обратки контура отработанного пара после турбины.

Недостаток силовых установок для ВЭС — это их громоздкость. Например, для ВЭС на 250 МВт нужно разлагать одновременно 455 л воды в одну секунду, а для этого потребуется 227 камер разложения, 227 теплообменников, 227 котлов /К1/, 227 котлов /К2/. Но такая громоздкость стократ будет оправдана уже только тем, что топливом для ВЭС будет только вода, не говоря уже о экологической чистоте ВЭС, дешевой электрической энергии и тепле.

Третий вариант
3-й вариант силовой установки (схема 3)

Это точно такая же силовая установка, как и вторая.

Разница между ними в том, что эта установка работает постоянно от стартера, контур разложения пара и сжигания водорода в кислороде не замкнут сам на себя. Конечным изделием в установке будет теплообменник с камерой разложения. Такая компоновка изделий позволит получать кроме электрической энергии и тепла, еще водород и кислород или водород и озон. Силовая установка на 250 МВт при работе от стартера будет расходовать энергию на разогрев стартера, воду 7,2 м 3 /ч и воду на образование рабочего пара 1620 м 3 /ч/вода используется из обратного контура отработанного пара/. В силовой установке для ВЭС температура воды 550 o C. Давление пара 250 ат. Расход энергии на создание электрического поля на одну камеру разложения ориентировочно составит 3600 кВт/ч.

Силовая установка на 250 МВт при размещении изделий на четырех этажах займет площадь 114 х 20 м и высоту 10 м. Не учитывая площадь под турбину, генератор и трансформатор на 250 кВА — 380 х 6000 В.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ИМЕЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

  1. Тепло, полученное при окислении газов, можно использовать непосредственно на месте, причем водород и кислород получаются при утилизации отработанного пара и технической воды.
  2. Небольшой расход воды при получении электроэнергии и тепла.
  3. Простота способа.
  4. Значительная экономия энергии, т.к. она затрачивается только на разогрев стартера до установившегося теплового режима.
  5. Высокая производительность процесса, т.к. диссоциация молекул воды длится десятые доли секунды.
  6. Взрыво- и пожаробезопасность способа, т.к. при его осуществлении нет необходимости в емкостях для сбора водорода и кислорода.
  7. В процессе работы установки вода многократно очищается, преобразуясь в дистиллированную. Это исключает осадки и накипь, что увеличивает срок службы установки.
  8. Установка изготавливается из обычной стали; за исключением котлов, изготавливаемых из жаропрочных сталей с футеровкой и экранированием их стенок. То есть не требуются специальные дорогие материалы.

Изобретение может найти применение в промышленности путем замены углеводородного и ядерного топлива в силовых установках на дешевое, распространенное и экологически чистое — воду при сохранении мощности этих установок.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения водорода и кислорода из пара воды, включающий пропускание этого пара через электрическое поле, отличающийся тем, что используют перегретый пар воды с температурой 500 — 550 o C, пропускаемый через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения для диссоциации пара и разделения его на атомы водорода и кислорода.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: