Водород: химия водорода |

Водород: химия водорода и его соединений

Водород

Положение в периодической системе химических элементов

Водород расположен в главной подгруппе I группы и в первом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение водорода

Электронная конфигурация водорода в основном состоянии :

+1H 1s 1 1s

Атом водорода содержит на внешнем энергетическом уровне один неспаренный электрон в основном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома водорода — от -1 до +1. Характерные степени окисления -1, 0, +1.

Физические свойства

Водород – легкий газ без цвета, без запаха. Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью:

Н–Н

Соединения водорода

Основные степени окисления водорода +1, 0, -1.

Типичные соединения водорода:

вода H₂O и др. летучие водородные соединения (HCl, HBr)

кислые соли (NaHCO₃ и др.)

основания NaOH, Cu(OH)₂

Способы получения

Еще один важный промышленный способ получения водорода — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

Также возможна паровая конверсия угля:

C 0 + H₂ + O → C +2 O + H₂ 0

Химические свойства

1. Водород проявляет свойства окислителя и свойства восстановителя. Поэтому водород реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. С активными металлами водород реагирует с образованием гидридов :

2Na + H₂ → 2NaH

1.2. В специальных условиях водород реагирует с серой с образованием бинарного соединения сероводорода:

1.3. Водород не реагирует с кремнием .

1.4. С азотом водород реагирует при нагревании под давлением в присутствии катализатора с образованием аммиака:

1.5. В специальных условиях водород реагирует с углеродом .

1.6. Водород горит , взаимодействует с кислородом со взрывом:

2. Водород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Восстанавливает металлы из основных и амфотерных оксидов . Восстановить из оксида водородом можно металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений после алюминия. При этом образуются металл и вода.

Например , водород взаимодействует с оксидом цинка с образованием цинка и воды:

ZnO + H₂ → Zn + H₂O

Также водород восстанавливает медь из оксида меди:

СuO + H₂ → Cu + H₂O

Водород восстанавливает оксиды некоторых неметаллов .

Например , водород взаимодействует с оксидом кремния:

2.2. С органическими веществами водород вступает в реакции присоединения (реакции гидрирования).

Применение водорода

Применение водорода основано на его физических и химических свойствах:

как легкий газ, он используется для наполнения аэростатов (в смеси с гелием);
кислородно-водородное пламя применяется для получения высоких температур при сварке металлов;
как восстановитель используется для получения металлов (молибдена, вольфрама и др.) из их оксидов;
водород используется для получения аммиака и искусственного жидкого топлива;
получение твердых жиров (гидрогенизация).

Водородные соединения металлов

Соединения металлов с водородом — солеобразные гидриды МеН_х. Это твердые вещества белого цвета с ионным строением. Устойчивые гидриды образуют активные металлы (щелочные, щелочноземельные и др.).

Способы получения

Гидриды металлов можно получить непосредственным взаимодействием активных металлов и водорода.

Например , при взаимодействии натрия с водородом образуется гидрид натрия:

2Na + H₂ → 2NaH

Гидрид кальция можно получить из кальция и водорода:

Химические свойства

1. Солеобразные гидриды легко разлагаются водой .

Например , гидрид натрия в водной среде разлагается на гидроксид натрия и водород:

NaH + H₂O → NaOH + H₂

2. При взаимодействии с кислотами гидриды металлов образуют соль и водород.

Например , гидрид натрия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида натрия и водорода:

NaH + HCl → NaCl + H₂

3. Солеобразные гидриды проявляют сильные восстановительные свойства и взаимодействуют с окислителями (кислород, галогены и др.)

Например , гидрид натрия окисляется кислородом:

2NaH + O₂ = 2NaOH

Гидрид натрия также окисляется хлором :

NaH + Cl₂ = NaCl + HCl

Летучие водородные соединения

Соединения водорода с неметаллами — летучие водородные соединения.

Строение и физические свойства

Все летучие водородные соединения — газы (кроме воды).

CH₄ — метан	NH₃ — аммиак	H₂O — вода	HF –фтороводород
SiH₄ — силан	PH₃ — фосфин	H₂S — сероводород	HCl –хлороводород
AsH₃ — арсин	H₂Se — селеноводород	HBr –бромоводород
H₂Te — теллуроводород	HI –иодоводород

Способы получения силана

Силан образуется при взаимодействии соляной кислоты с силицидом магния:

Видеоопыт получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непрореагировавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Способы получения фосфина

В лаборатории фосфин получают водным или кислотным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов.

Например , фосфин образуется при водном гидролизе фосфида кальция:

Или при кислотном гидролизе, например , фосфида магния в соляной кислоте:

Еще один лабораторный способ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах.

Например , фосфор реагирует с гидроксидом калия с образованием гипофосфита калия и фосфина:

Способы получения сероводорода

1. В лаборатории сероводород получают действием минеральных кислот на сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа.

Например , при действии соляной кислоты на сульфид железа (II):

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑

Еще один способ получения сероводорода – прямой синтез из водорода и серы:

Еще один лабораторный способ получения сероводорода – нагревание парафина с серой.

Видеоопыт получения и обнаружения сероводорода можно посмотреть здесь.

2. Также сероводород образуется при взаимодействии растворимых солей хрома (III) и алюминия с растворимыми сульфидами. Сульфиды хрома (III) и алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: х лорид хрома (III) реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида хрома (III), сероводорода и хлорида натрия:

Химические свойства силана

1. Силан — неустойчивое водородное соединение (самовоспламеняется на воздухе). При сгорании силана на воздухе образуется оксид кремния (IV) и вода:

Видеоопыт сгорания силана можно посмотреть здесь.

2. Силан разлагается водой с выделением водорода:

3. Силан разлагается (окисляется) щелочами :

4. Силан при нагревании разлагается :

Химические свойства фосфина

1. В водном растворе фосфин проявляет очень слабые основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион фосфония. Основные свойства фосфина гораздо слабее основных свойств аммиака. Проявляются при взаимодействии с безводными кислотами .

Например , фосфин реагирует с йодоводородной кислотой:

Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются.

2. Фосфин PH₃ – сильный восстановитель за счет фосфора в степени окисления -3. На воздухе самопроизвольно самовоспламеняется:

3. Как сильный восстановитель, фосфин легко окисляется под действием окислителей.

Например , азотная кислота окисляет фосфин. При этом фосфор переходит в степень окисления +5 и образует фосфорную кислоту.

Серная кислота также окисляет фосфин:

С фосфином также реагируют другие соединения фосфора, с более высокими степенями окисления фосфора.

Например , хлорид фосфора (III) окисляет фосфин:

2PH₃ + 2PCl₃ → 4P + 6HCl

Химические свойства сероводорода

1. В водном растворе сероводород проявляет слабые кислотные свойства. Взаимодействует с сильными основаниями, образуя сульфиды и гидросульфиды:

Например , сероводород реагирует с гидроксидом натрия:

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O
H₂S + NaOH → NaНS + H₂O

2. Сероводород H₂S – очень сильный восстановитель за счет серы в степени окисления -2. При недостатке кислорода и в растворе H₂S окисляется до свободной серы (раствор мутнеет):

В избытке кислорода:

3. Как сильный восстановитель, сероводород легко окисляется под действием окислителей.

Химические свойства прочих водородных соединений

Кислоты образуют в водном растворе: водородные соединения VIA (кроме воды) и VIIA подгрупп.

Прочитать про химические свойства галогеноводородов вы можете здесь.

Физические свойства

Молекулы воды связаны водородными связями: nH₂O = (Н₂O)_n, поэтому вода жидкая в отличие от ее газообразных аналогов H₂S, H₂Se и Н₂Те.

Химические свойства

1. Вода реагирует с металлами и неметаллами .

1.1. С активными металлами вода реагирует при комнатной температуре с образованием щелочей и водорода :

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

с магнием реагирует при кипячении:

алюминий не реагирует с водой, так как покрыт оксидной плёнкой. Алюминий, очищенный от оксидной плёнки, взаимодействует с водой, образуя гидроксид:

металлы, расположенные в ряду активности от Al до Н , реагируют с водяным паром при высокой температуре, образуя оксиды и водород:

металлы, расположенные в ряду активности от после Н , не реагируют с водой:

Ag + Н₂O ≠

2. Вода реагирует с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов , образуя щелочи (с оксидом магния – при кипячении):

3. Вода взаимодействует с кислотными оксидами (кроме SiO₂):

4. Некоторые соли реагируют с с водой. Как правило, в таблице растворимости такие соли отмечены прочерком :

Например , сульфид алюминия разлагается водой:

5. Бинарные соединения металлов и неметаллов , которые не являются кислотами и основаниями, разлагаются водой.

Например , фосфид кальция разлагается водой:

6. Бинарные соединения неметаллов также гидролизуются водой.

Например , фосфид хлора (V) разлагается водой:

6. Некоторые органические вещества гидролизуются водой или вступают в реакции присоединения с водой (алкены, алкины, алкадиены, сложные эфиры и др.).

Конспект урока “Химические свойства водорода. Применение”
план-конспект урока по химии (8 класс)

В данном конспекте предлагается материал по изучению химических свойств водорода ( н-р, реакции с металлами,неметаллами, область применения).Это поможет сформировать представление о водороде как о восстановителе и экологически чистом топливе.

Скачать:

Вложение	Размер
konspekt_uroka_po_himii_8_klass.doc	154.5 КБ

Предварительный просмотр:

на тему «Химические свойства водорода. Применение»

Тема урока: Химические свойства водорода. Применение

Цель урока. Изучить химические свойства водорода. Сформировать представления о водороде как о восстановителе и экологически чистом топливе.

Основные понятия. Гремучий газ, восстановитель, восстановление, экологически чистое топливо.
Планируемые результаты обучения: Личностны е – оценивать жизненные ситуации с точки зрения безопасного образа жизни и сохранения здоровья; формировать экологическое мышление: умение оценивать свою деятельность и поступки других людей с точки зрения сохранения окружающей среды. Предметные – знать физические и химические свойства водорода, области его применения. Уметь составлять уравнения реакций, характеризующие химические свойства водорода, называть продукты реакций. Метапредметные – определение учебных задач, организация рабочего места. Использование информации для решения задач, формулирование проблемы и способов её решения. Определение объектов анализа, оперирование понятиями. Выслушивать мнения других, владение различными формами устных и публичных выступлений, оценка разных точек зрения.

Демонстрация. Взрыв смеси водорода с воздухом.

Лабораторный опыт. Взаимодействие водорода с оксидом меди(II)

Реактивы: цинк гранулированный, раствор соляной кислоты, порошок оксида меди.

Оборудование: пробирки, штатив, газоотводная трубка, спиртовка.

Оборудование: ноутбук, проектор.

Наглядные пособия: презентации, видео

Методы: репродуктивный, частично-поисковый

Тип урока: комбинированный урок

Используемая технология: модульная, информационно-коммуникативная

Организационный момент. Повторение предыдущей темы. Ответы на вопросы (8 мин)

Химический знак –
Порядковый номер –
Относительная атомная масса Ar (Н) =
Химическая формула –
Относительная молекулярная масса Mr (Н) =
Молярная масса –
Валентность – I

Сравнительная характеристика водорода и кислорода

Объяснение нового материала(15 мин)

Химические свойства водорода

При обычных условиях молекулярный Водород сравнительно мало активен, непосредственно соединяясь лишь с наиболее активными из неметаллов (с фтором, а на свету и с хлором). Однако при нагревании он вступает в реакции со многими элементами.

Водород вступает в реакции с простыми и сложными веществами:

– Взаимодействие водорода с металлами приводит к образованию сложных веществ – гидридов, в химических формулах которых атом металла всегда стоит на первом месте:

При высокой температуре Водород непосредственно реагирует с некоторыми металлами (щелочными, щелочноземельными и другими), образуя белые кристаллические вещества – гидриды металлов (LiН, NaН, КН, СаН 2 и др.):

Гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:

СаH 2 + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + 2Н 2 ↑

– При взаимодействии водорода с неметаллами образуются летучие водородные соединения. В химической формуле летучего водородного соединения, атом водорода может стоять как на первом так и на втором месте, в зависимости от местонахождения в ПСХЭ (см. табличку в слайде):

1). С кислородом Водород образует воду:

2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О + Q

При обычных температурах реакция протекает крайне медленно, выше 550°С – со взрывом (смесь 2 объемов Н 2 и 1 объема О 2 называется гремучим газом ) .

2). С галогенами Водород образует галогеноводороды, например:

Н 2 + Cl 2 = 2НСl

При этом с фтором Водород взрывается (даже в темноте и при – 252°С), с хлором и бромом реагирует лишь при освещении или нагревании, а с йодом только при нагревании.

3). С азотом Водород взаимодействует с образованием аммиака:

ЗН 2 + N 2 = 2NН 3

лишь на катализаторе и при повышенных температуpax и давлениях.

4). При нагревании Водород энергично реагирует с серой :

Н 2 + S = H 2 S (сероводород),

значительно труднее с селеном и теллуром.

5). С чистым углеродом Водород может реагировать без катализатора только при высоких температуpax:

2Н 2 + С (аморфный) = СН 4 (метан)

– Водород вступает в реакцию замещения с оксидами металлов , при этом образуются в продуктах вода и восстанавливается металл. Водород – проявляет свойства восстановителя:

Водород используется для восстановления многих металлов , так как отнимает кислород у их оксидов:

Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4Н 2 О, и т. д.

Закрепление (12 мин)

Составьте уравнения реакций взаимодействия водорода со следующими веществами: F2, Ca, Al2O3, оксидом ртути (II), оксидом вольфрама (VI). Назовите продукты реакции, укажите типы реакций.

Осуществите превращения по схеме:

H2O -> H2 -> H2S -> SO2

Вычислите массу воды, которую можно получить при сжигании 8г водорода?

Сообщения учащегося (5 мин)

Сегодня мы узнали …..; Было интересно …..; Было сложно …..; Мы поняли, что …..; Теперь мы знаем ….; Мы научились ….. ; Урок дал мне для жизни ….. ; Мне захотелось ….; Мне не понравилось ….

V этап. Домашнее задание(1 мин) Изучить § 29, упр.3, тест задания 1 – 3 (Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, 8 класс)

VI этап. Подведение итогов урока(1мин)

Сообщения учащегося «Применение водорода”

настоящее время водород получают в огромных количествах. Очень большую часть его используют при синтезе аммиака, гидрогенизации жиров и при гидрировании угля, масел и углеводородов. Кроме того, водород применяют для синтеза соляной кислоты, метилового спирта, синильной кислоты, при сварке и ковке металлов, а также при изготовлении ламп накаливания и драгоценных камней. В продажу водород поступает в баллонах под давлением свыше 150 атм. Они окрашены в тёмно-зелёный цвет и снабжаются красной надписью “Водород”.

Водород используется для превращения жидких жиров в твердые (гидрогенизация), производства жидкого топлива гидрогенизацией углей и мазута. В металлургии водород используют как восстановитель оксидов или хлоридов для получения металлов и неметаллов (германия, кремния, галлия, циркония, гафния, молибдена, вольфрама и др.).

Практическое применение водорода многообразно: им обычно заполняют шары-зонды, в химической промышленности он служит сырьём для получения многих весьма важных продуктов (аммиака и др.), в пищевой – для выработки из растительных масел твёрдых жиров и т. д. Высокая температура (до 2600 °С), получающаяся при горении водорода в кислороде, используется для плавления тугоплавких металлов, кварца и т. п. Жидкий водород является одним из наиболее эффективных реактивных топлив. Ежегодное мировое потребление водорода превышает 1 млн. т.

Список используемой литературы:

Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман Химия неорганическая химия 8 класс учебник для общеобразовательных организаций с приложением на электронном носителе, Москва «Просвещение»201 7г.
Р.П. Суровцева Из опыта преподавания неорганической химии в средней школе: книга для учителя. Изд. «Просвещение» 1985 г.

Разработка урока ” Химические свойства водорода”

Целью данной разработки является изучение химических свойств водорода, формирование представления о водороде как о восстановителе и экологически чистом топливе, продолжить формирование умений составлять уравнения химических реакций; прививать интерес к предмету, развивать мыслительные операции: сравнение, анализ, синтез, грамотный химический язык; устанавливать причинно-следственные связи.

Методы, методические приемы: беседа-диалог, рассказ с использованием информационно- коммуникационных технологий, фронтальная работа, индивидуальная работа

Просмотр содержимого документа
«Разработка урока ” Химические свойства водорода”»

Урок 27 химия 7 классс дата

Тема: “Химические свойства водорода. Применение водорода”

Цели урока:

-Образовательные: изучить химические свойства водорода, сформировать представления о водороде как о восстановителе и экологически чистом топливе, продолжить формирование умений составлять уравнения химических реакций.

-Развивающие: прививать интерес к предмету, развивать мыслительные операции: сравнение, анализ, синтез, грамотный химический язык; устанавливать причинно-следственные связи.

-Воспитательные: воспитывать умение работать в атмосфере поиска, творчества.

Основные понятия. Гремучий газ, восстановитель, восстановление, экологически чистое топливо.
Планируемые результаты обучения. Уметь составлять уравнения реакций водорода с кислородом и с оксидами металлов.

Организационный момент. Повторение предыдущей темы.

1.Ответы на вопросы

Относительная атомная масса Ar (Н) =

Относительная молекулярная масса Mr (Н) =

2.Работа с карточками

3.Химический диктант– для остальных

Пронумеруйте 10 строчек в столбик.

1 вариант выбирает из перечня утверждения, соответствующие кислороду,

2 вариант – водороду.

Газ, поддерживает горение

Газ, который при смешивании с кислородом взрывается при обычных условиях

Газ, который собирают вытеснением воздуха

Газ, который собирают вытеснением воды

Газ, который собирают в опрокинутый вверх дном сосуд

Газ, который собирают в сосуд, поставленный на дно

Получают электролизом воды

№п/п 1 вариант О2 2 вариантН2

Объяснение нового материала.

Химические свойства водорода

Водород вступает в реакции с простыми и сложными веществами:

– Взаимодействие водорода с металлами приводит к образованию сложных веществ – гидридов, в химических формулах которых атом металла всегда стоит на первом месте:

При высокой температуре Водород непосредственно реагирует с некоторыми металлами (щелочными, щелочноземельными и другими), образуя белые кристаллические вещества – гидриды металлов (LiН, NaН, КН, СаН₂ и др.):

– При взаимодействии водорода с неметаллами образуются летучие водородные соединения. В химической формуле летучего водородного соединения, атом водорода может стоять как на первом так и на втором месте, в зависимости от местонахождения в ПСХЭ (см. табличку в слайде):

1). С кислородом Водород образует воду:

Видео “Горение водорода”

При обычных температурах реакция протекает крайне медленно, выше 550°С – со взрывом (смесь 2 объемов Н₂ и 1 объема О₂ называется гремучим газом).

Видео “Взрыв гремучего газа”

Видео “Приготовление и взрыв гремучей смеси”

2). С галогенами Водород образует галогеноводороды, например:

3). С азотом Водород взаимодействует с образованием аммиака:

лишь на катализаторе и при повышенных температуpax и давлениях.

4). При нагревании Водород энергично реагирует с серой:

значительно труднее с селеном и теллуром.

5). С чистым углеродом Водород может реагировать без катализатора только при высоких температуpax:

– Водород вступает в реакцию замещения с оксидами металлов, при этом образуются в продуктах вода и восстанавливается металл. Водород – проявляет свойства восстановителя:

Водород используется для восстановления многих металлов, так как отнимает кислород у их оксидов:

Закрепление.

Задание №1

Задание №2

Осуществите превращения по схеме:

H2O – H2 – H2S – SO2

Сообщения учащихся

Применение водорода

В настоящее время водород получают в огромных количествах. Очень большую часть его используют при синтезе аммиака, гидрогенизации жиров и при гидрировании угля, масел и углеводородов. Кроме того, водород применяют для синтеза соляной кислоты, метилового спирта, синильной кислоты, при сварке и ковке металлов, а также при изготовлении ламп накаливания и драгоценных камней. В продажу водород поступает в баллонах под давлением свыше 150 атм. Они окрашены в тёмно-зелёный цвет и снабжаются красной надписью “Водород”.

Домашнее задание. Конспект выучить; повторить способы получения и собирания кислорода.

* Дополнительно : подготовить сообщения на тему: «Водород- топливо будущего»

Урок 22. Химические свойства водорода

Химические свойства водорода

При обычных условиях молекулярный водород сравнительно мало активен, непосредственно соединяясь лишь с наиболее активными из неметаллов (с фтором, а на свету и с хлором). Однако при нагревании он вступает в реакции со многими элементами.

Водород вступает в реакции с простыми и сложными веществами.

При взаимодействии водорода с неметаллами образуются летучие водородные соединения. В химической формуле летучего водородного соединения, атом водорода может стоять как на первом так и на втором месте, в зависимости от местонахождения в ПСХЭ

Гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:

Рассмотрим более подробно некоторые реакции:

1). При взаимодействии (в/д) с кислородом образуется вода:

При обычных температурах реакция протекает крайне медленно, выше 550°С – со взрывом (смесь 2 объемов Н₂ и 1 объема О₂ называется гремучим газом).

2). При взаимодействии (в/д) с галогенами образуется галогеноводороды, например:

При этом с фтором водород взрывается (даже в темноте и при – 252°С), с хлором и бромом реагирует лишь при освещении или нагревании, а с йодом только при нагревании.

3). При взаимодействии (в/д) с азотом образуется аммиак:

лишь на катализаторе и при повышенных температуpax и давлениях.

4). При взаимодействии (в/д) с серой образуется сероводород:

значительно труднее с селеном и теллуром.

5). При в/д с чистым углеродом водород может реагировать без катализатора только при высоких температуpax:

Водород вступает в реакцию замещения с оксидами металлов , при этом образуются в продуктах вода и восстанавливается металл. Водород – проявляет свойства восстановителя: используется для восстановления многих металлов , так как отнимает кислород у их оксидов:

Применение водорода

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Задание №1
Составьте уравнения реакций взаимодействия водорода со следующими веществами: Br₂, Mg, Al₂O₃, оксидом ртути (II), оксидом вольфрама (VI). Назовите продукты реакции, укажите типы реакций.

Задание №3.
Вычислите массу воды, которую можно получить при сжигании 4 г водорода?

Водород. Химия. 9 класс. Конспект урока

УМК «Химия. 9 класс» О. С. Габриеляна.

Цели урока: способствовать достижению обучающимися образовательных результатов.

Предметных: особенности положения водорода в периодической системе, строение молекулы, физические, химические свойства, способы получения и области применения.

Метапредметных: регулятивных-умение управлять и организовывать свою деятельность; коммуникативных – формирование навыков сотрудничества; познавательных-осуществлять поиск необходимой информации для выполнения учебных заданий с использованием учебной литературы и справочным материалом, выполнение логических операций анализа, обобщения, установления причинно-следственные связи.

Личностных: мотивация к получению нового знания.

Тип урока: создания нового знания.

Ход урока

I. Орг. момент

Проверка готовности учащихся к работе.

II. Мотивационный этап

В день, когда его запасы иссякнут, жизнь во Вселенной прекратится. Погаснут солнца, не станет воды. Вещество, без которого жизнь невозможна, «сидит» в самом центре нашей планеты — в ядре и вокруг него, и оттуда «мигрирует» наружу. Этот газ — начало всех начал. Его название — «водород».

Сегодня мы посвятим наш урок этому удивительному веществу – водороду.

Давайте вместе составим план изучения этого вещества.

(В процессе совместного обсуждения составляется план исследования темы «Водород»)

III. Этап создания нового знания

1. Положение водорода в Периодической системе

В 8 классе, знакомясь со структурой Периодической системы, мы сравнивали Периодическую систему с многоэтажным домом, в которой есть удивительный жилец, занимающий сразу 2 квартиры – это водород.

Задание: Используя текст учебника найдите аргументы за то, что водород должен находиться в первом периоде и аргументы за 7 период. (стр. 98 учебника)

(В процессе совместного обсуждения заполняется таблица № 1)

Таблица № 1 Положение водорода в Периодической системе

I группа главная подгруппа

VII группа главная подгруппа

1е на внешнем уровне

Не хватает 1 е на внешнем уровне

Отдает 1 е- восстановительные свойства

Принимает 1 е- окислительные свойства

Совместное формулирование вывода: Водород занимает в периодической системе двойственное положение, в связи с особенностями строения атома.

2. Простое вещество – водород

а) Задание: используя текст учебника, знания о типах химической связи запишите молекулярную, структурную и электронную формулу водорода, укажите тип химической связи.

б) Физические свойства водорода:

Демонстрация опыта по получению и собиранию водорода, доказательство его наличия.

Обсуждение: почему водород можно собирать способом вытеснения воды и способом вытеснения воздуха? Где можно использовать водород?

в) Химические свойства водорода.

В начале урока мы предположили, что водород должен проявлять окислительные и восстановительные свойства. При взаимодействии с какими веществами водород будет проявлять окислительные свойства? Восстановительные свойства?

Учащиеся записывают уравнения реакции в свете ОВР, доказывая окислительные и восстановительные свойства водорода.

1) Н₂ – восстановитель

а) Н₂ + НеМе → ННеМе

Ме + Н₂ → МеН (гидрид)

г) Получение водорода

Совместное обсуждение лабораторных и промышленных способов получения водорода, запись уравнений реакций.

д) Применение водорода

Проанализируйте физические и химические свойства водорода, предположите области его применения. Заполнение таблицы № 2

Воздушные шары, аэростаты во время ВОВ

Выделение большого количества теплоты при взаимодействии с О₂

Взаимодействие с оксидами металлов

Получение чистых металлов

Взаимодействие с неметаллами

Получение NH₃, HCl

IV. Этап первичного контроля знаний

Выполнение и самопроверка теста (приложение).

V. Этап подведения итогов урока и рефлексии

В начале урока мы составили план исследования темы «Водород». Все ли пункты этого плана мы выполнили? В результате в ваших тетрадях получился краткий конспект по теме «Водород».

Составление синквейна о водороде:

Водород
Бесцветный, легкий.
В реакции вступает, восстанавливает, сгорает.
В смеси с кислородом взрывоопасен.
Осторожно.

VI. Домашнее задание

Параграф 17 учебника, Творческое задание «Составить портрет водорода».

ТЕМА УРОКА: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА H 2, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ. – презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемАнатолий Ефимочкин

Презентация по предмету “Химия” на тему: “ТЕМА УРОКА: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА H 2, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ.”. Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

1 ТЕМА УРОКА: ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДОРОДА H 2, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

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

3 1. Реакция горения: При взаимодействии водорода с кислородом образуется вода. Водород без примесей сгорает спокойно. 2 Н 2 + О 2 = 2 Н 2 О к Дж (экзотермическая)

4 Гремучая смесь Наиболее взрывчата смесь, состоящая из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода – гремучая смесь. 2H 2 + O 2 = 2H 2 O, реакция протекает со взрывом. Вывод: прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его на чистоту.

5 практическая работа «Обнаружение водорода»

6 2. Взаимодействие с активными металлами. При комнатной температуре 2K+H 22KH (гидрид калия) Ca+H 2CaH 2 (гидрид кальция) При нагревании с менее активными металлами 2Al+3H 22AlH 3 (гидрид алюминия )

7 Вывод: В соединениях с металлами, водород образует гидриды – бинарные соединения, твердые вещества. (KH, CaH 2, AlH 3 )

8 3. Взаимодействие с неметаллами. При комнатной температуре водород реагирует с фтором F 2 +H 22HF (фтороводород), реакция протекает со взрывом. Водород хорошо горит в атмосфере хлора. Cl 2 + H 2 2HCl (хлороводород)

9 при нагревании водород взаимодействует с серой: Н 2 + SН 2 S (сероводород) при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора (железо) с азотом : 3N 2 + 3H 2 2NH 3 (аммиак)

10 Вывод: В результате реакций образуются газообразные вещества ( HF, HCl, Н 2 S, NH 3 ).

11 4. Взаимодействие с оксидами неактивных металлов Оксиды Оксиды восстанавливаются до металлов:металлов СuO + H 2 = H 2 O + Cu к Дж. Fe 2 О 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O Способ получения металлов из оксидов и изготовление деталей из них называется порошковой металлургией.

12 Вывод: Водород восстанавливает металлы из их оксидов, поэтому водород является восстановителем. H 2 восстановитель

13 Выводы: 1). В обычных условиях молекулярный водород взаимодействует лишь с наиболее активными веществами – фтором, натрием, кальцием. 2). Соединения водорода с неметаллами в большинстве являются газами. Исключение составляет вода. 3). Химические реакции с водородом обычно протекают при повышенной температуре, давлении или в присутствии катализатора. 4). Водород горит, а кислород поддерживает горение. 5). Водород в реакциях с оксидами не активных металлов является восстановителем.

14 Применение водорода в промышленности.

15 Использование водорода в качестве топлива автомобилей. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт – вода

16 Использование водорода в ракетных двигателях. Жидкий водород является распространенным компонентом ракетного топлива

17 Использование водорода в металлургической промышленности Водород как восстановитель, для получения металлов и неметаллов (кремния, вольфрама)

18 Сварка металла Смесь кислорода с водородом используют при сварке и резке металлов.

19 Производство стекла Водород является активным газом, в соединениях с азотом может использоваться в производстве листового, полого стекла и оптического волокна.

20 В пищевой промышленности Превращение растительных масел в твердые жиры – маргарин

21 H2H2 Резание и сварка металлов Синтез хлороводорода и аммиака Пищевая промышленность Восстановление металлов Топливо в двигателях Производство удобрений

22 Задачи: 1. Какая масса водорода потребуется для его взаимодействия с 64 г серы. 2. Какой объём водорода израсходуется на восстановление оксида меди (II) если в результате реакции образуется 13 г меди. 3. По термохимическому уравнению 2 Н 2 + О 2 = 2 Н 2 О к Дж рассчитайте количество теплоты, которая выделится при сжигании 10 литров водорода.

23 Домашнее задание: §27, вопросы и 11 – письменно.

Урок химии в 8-м классе с использованием ИКТ по теме “Водород”

Разделы: Химия

Цели урока: А) образовательная: обеспечить усвоение учащимися понятий: “водород – химический элемент”, “водород – простое вещество”, познакомить нахождением водорода в природе, с физическими свойствами водорода, методами получения водорода в промышленности и в лаборатории и способами собирания его.

Б) воспитательная: воспитание мотивов учения, положительного отношения к занятиям, умению рефлексировать, стремление добиваться наилучших результатов, воспитание дисциплинированности, эстетических вкусов.

В) развивающая: развитие умений учебного труда (умение работать в должном темпе – читать, писать); развитие умений наблюдения (умение наблюдать за демонстрационными опытами, делать выводы); развитие познавательных умений (формировать умение выделять главное, вести конспект, наблюдать, делать выводы, находить проблему и её решать); развитие мышления (развитие аналитического мышления – формирование умения выделять существенные признаки и свойства веществ), (развитие абстрактного мышления – выделять общие и существенные признаки, развитие умений применять знания на практике).

Оборудование: Презентация, аппарат Киппа, прибор для получения газов, цинк, соляная кислота, мыльный раствор.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Ход урока

1. Организационный момент (его задача – подготовить учащихся к работе на уроке). Педагог и ученики приветствуют друг друга, в журнале отмечаются отсутствующие, затем учитель проверяет, готовы ли ребята к занятию.

2. Подготовка учащихся к активному и сознательному усвоению материала. Учитель демонстрирует на интерактивной доске первый слайд со стихотворением:

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

Учащиеся зачитывают данное стихотворение и называют тему урока “Водород” и записывают её в рабочие тетради.

Второй слайд. План урока.

Водород в природе.
Историческая справка.
Водород – химический элемент.
Водород – простое вещество.
Получение и собирание водорода.
Физические свойства водорода.
Применение водорода.

Учитель предлагает записать план урока в рабочие тетради.

Целеполагание учащимися после записи плана урока.

3. Этап усвоения новых знаний.

Учитель: переходим к изучению первого вопроса плана (слайд 3)

Первый я на белом свете:
Во вселенной, на планете.
Превращаюсь в лёгкий гелий,
Зажигаю Солнце в небе.
Гость из космоса пришёл.
В воде приют себе нашёл!

(Объясните смысл стихотворения, изучив материал учебника нахождение водорода в природе стр. 71)

Учащиеся работают с материалом учебника и рассказывают о нахождении водорода в природе.

Учитель дополняет ответы учащихся и демонстрирует (слайд 4) Водород самый распространённый элемент в космосе. Основная масса звёзд состоит из водорода. В условиях звёздных температур и межзвёздного пространства это элемент существует в виде отдельных атомов. Водород входит в состав основного компонента Земли – вода. Хоть доля водорода в земной коре около 1% от массы, однако, его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых 17%. Многие органические вещества представляют собой соединения С,О, Н,: нефть, природный газ, углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты, витамины. В теле человека 10% атомов водорода.

Учитель: Обратимся к истории (Слайды 5,6,7) Рассказывает об учёных, которые получали водород. В 1766 году известный английский учёный Генри Кавендиш получил “искусственный воздух” действием цинка на разведённую соляную кислоту. Это было совершенно новое вещество, которое хорошо горело и получило название “горючего воздуха”. Лишь в 1787 году Антуан Лавуазье доказал, что “горючий воздух”, открытый в 1766 году входит в состав воды и дал ему название “гидрогениум”, т.е. “рождающий воду”, “водород”.

Мы узнали, почему водород получил такое название, а сейчас обратимся к периодической системе, где водород как химический элемент нашёл себе приют (слайд 8) Учащиеся по плану на слайде дают характеристику химического элемента водорода.

Учитель: Водород самый первый и самый лёгкий элемент. Он образует соединения с большинством химических элементов: Например: соединения водорода с металлами называются гидридами: NaH (гидрид калия), CaH₂(гидрид кальция);с неметаллами он также образует соединения: HCl (хлороводород), H₂S(сероводород). Во всех соединениях водород проявляет валентность равную 1. (запись на доске)

Слайд 9. Учитель: Разберём водород – как простое вещество. Охарактеризуете данную формулу.

Учащиеся: отмечают, что молекула водорода двухатомная, Mr(H₂) = 2 и одновременно заполняют таблицу сравнения химического элемента и простого вещества водорода.

Водород как простое вещество и как химический элемент.

Параметры сравнения	Водород – химический элемент	Водород – простое вещество
Химическая формула
Относительная атомная или молекулярная масса
Свойства

(Работа осуществляется в статистических парах) а затем, самоконтроль (слайд 10)

Учитель: Внимательно выслушайте предложения и определите, в каком из них речь идёт о химическом элементе, а в каком о простом веществе.

1. Водород входит в состав воды и нефти. 2. Водородом наполняют воздушные шары. 3 . Водород – самый лёгкий из всех газов. 4. Водород в земной коре в % по массе занимает 9-е место.

Учащиеся работают устно, отвечают на вопрос и делают выводы, чем отличается простое вещество и химический элемент.

Слайд 11. Учащиеся зачитывают проблемный вопрос на слайде и отвечают на него.

Учитель: Да, верно, вода – самый доступный источник водорода. В промышленности действительно водород получают из воды.

1 учащийся. Эксперимент по получению водорода из воды с помощью солнечной энергии проводился в Университете Нового Южного Уэльса в Австралии. В этой технологии солнечный свет сначала преобразуется в электричество, которое уже разлагает воду на кислород и водород в присутствии катализатора (слайд 12)

2 учащийся. Вплоть до конца XIX века получение водорода было делом достаточно хлопотным. Его добывали в мизерных количествах, растворяя обычные металлы в кислотах, а также щелочные и щелочноземельные металлы в воде. Только после того, как электричество начали производить в промышленных масштабах, появилась возможность легко добывать его тоннами. Но этот способ сравнительно дорогой. Т.к. из воды водород можно получить, только разложив его электрическим током.

Учитель: В настоящее время его получают в промышленности из природного газа – метана. В лаборатории водород получают из соединений класса кислот: соляной, серной. (слайды 13,14) Как же извлечь водород из кислот? Надо его в кислоте заместить металлом. Разберём способы собирания водорода, (слайд 15) работа с материалом слайда.

Демонстрационный опыт. Получение водорода в лаборатории и наполнение водородом мыльных пузырей. Правила техники безопасности. Проверка водорода на чистоту. Демонстрация аппарата Киппа. Водород можно получать и в аппарате Киппа, если его необходимо получить в большом количестве. Своё название аппарат Киппа получил по названию голландской фирмы производителя.

Физминутка под музыку. (слайд 16)

Учитель: При получении водорода необходимо соблюдать технику безопасности и обязательно проверять его на чистоту (слайд 17) Вот какая история произошла с французским химиком, директором парижского музея науки Пилатом де Розье. Как-то он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород. До него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, учёный решил убедиться, проник ли водород в лёгкие? Он ещё раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в лёгких экспериментатора смешался с воздухом и произошёл сильный взрыв. “ Я думал, что у меня вылетели все зубы вместе с корнями”, – так Розье характеризовал испытанные ощущения. Эксперимент чуть не стоил ему жизни.

Учитель: Познакомимся с физическими свойствами водорода. (слайд 18)

Все области применения водорода основаны в основном на физических свойствах водорода (слайд 19). У водорода самая высокая теплопроводность среди всех газов и это свойство находит применение в современной энергетике для охлаждения электрических машин.

В 1783 г. французский физик Ж.Шарль совершил полёт на воздушном шаре, наполненном водородом. В 1794г. такие воздушные шары нашли широкое применение в военном деле. С 1932 – 1937гг. стали использовать дирижабли (слайд 20)

Сообщения учащихся. (слайды 21,22)

3 учащийся. В 1944году американские военные попытались использовать водород в качестве ракетного топлива. Помешала делу высокая взрывоопасность газа: стоило совсем немного отклониться от нормальной работы двигателей или допустить малейшую протечку, и мирный водород мигом превращался в зловещий “гремучий газ”. В результате ракеты не долетали до цели, взрываясь прямо на старте. По той же причине американцам не удалось в 50-е годы прошлого века построить водородный самолёт, а в 70-е, во времена нефтяного кризиса, – водородный эсминец. В этом смысле дела в СССР, основном тогдашнем конкуренте Штатов в области водородной энергетики, были более успешны. Советские учёные решили добывать из водорода энергию в виде электричества, напрямую окисляя его в водной среде, а не поджигая в смеси с кислородом. Для этого они использовали топливные элементы, в которых водород на специальной ионообменной мембране соединялся с кислородом, в результате чего получались вода и электричество. Технология оказалась настолько удобной, что сейчас без участия топливных элементов не проходит ни одна серьёзная космическая экспедиция.

4 учащийся. Немного позже учёные всё же придумали, как использовать водород в качестве горючего и при этом не взорваться. В газ стали добавлять специальные присадки – ингибиторы. Например, пропилен. Всего 1% этого дешёвого газа – и водород из грозного оружия превращается в безопасный газ. В результате уже в 1979г. компания BMW выпустила первый автомобиль, вполне успешно ездивший на водороде, при этом не взрывавшийся и выпускавший из выхлопной трубы пар. Баварские автомобилестроители в рамках программы “Чистая энергия” приспособили под езду на водороде несколько “семёрок”. Оборудованная 4-литровым двигателем водородная “семёрка2 развивает мощность в 184 лошадиные силы и проходит на одной заправке (170литров жидкого водорода) – 300 км.

4. Этап закрепления новых знаний.

Задание. Необходимо выбрать правильные утверждения. В рабочей тетради в столбик проставьте цифры с 1 по 12. Если вы согласны с утверждением, ставьте напротив цифры плюс, если нет, то минус. Учитель зачитывает утверждения.

Водород – самый распространённый элемент во Вселенной.
Водород – самый распространённый газ на Земле.
Основным соединением водорода на нашей планете является вода.
Большое количество атомов водорода входит в состав веществ, образующих живые организмы.
Валентность водорода равна 2.
Формула простого вещества водорода равна Н₂.
Газ водород обладает наименьшей среди всех веществ молекулярной массой.
Газообразный водород хорошо растворим в воде.
Водород в смеси с кислородом взрывоопасен.
Чтобы собрать водород, пробирку надо держать отверстием вверх.
Водород можно собрать методом вытеснения воды.
Соединения водорода с металлами называются гидридами.

Учитель зачитывает ответы, учащиеся проверяют и оценивают: без единой ошибки – “5”, 1 ошибка – “4”, 2 ошибки – “3”, 3 и более ошибок – неудовлетворительно.

Слайд 23. Рефлексия.

5. Этап информации учащимся о домашнем задании и инструкции по его выполнению

Слайд 24. Подведение итогов урока. Оценивание. Домашнее задание.