Элемент номер 1!

Разработка урока • 8 класс. 3 часа

Образовательные задачи.

1) Познакомить учащихся с элементом водородом.

2) Дать характеристику физических свойств водорода.

3) Рассмотреть химические свойства водорода и способы его получения.

4) Раскрыть важнейшие области практического применения водорода.

5) Рассказать об истории открытия водорода.

Планируемые результаты обучения.

После изучения темы “Водород” учащиеся должны обладать следующим комплексом ЗУН (знания, умения и навыки):

1) определять степень окисления водорода в неорганических веществах;

2) знать основные способы получения водорода: в лаборатории, в промышленности;

3) уметь составлять уравнения химических реакций, в которых: водород выступает в качестве одного из реагентов; водород является одним из продуктов реакции; уметь определять, в каких реакциях водород выступает в качестве: окислителя; восстановителя.

4) знать, для чего нужен водород человеку;

5) совершенствовать свои навыки в решении задач разного типа и различного уровня сложности: для слабых учеников – на расчет массовой доли химического элемента в веществе; для успевающих учеников – на вывод молекулярной формулы вещества; для сильных учеников – на вычисления по уравнениям химических реакций.

План урока

1. Приветствие.

2. Много ли в природе водорода?

3. Самый простой… и самый загадочный.

4. Химические свойства водорода.

5. Получение водорода в лаборатории и в промышленности.

6. Как его открыли…

7. Практическая часть занятия: “Водородные мыльные пузыри”.

8. Для чего нужен водород?

9. Выводы по теме.

10. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

Приветствие.

Учитель (вступительное слово). Ребята! Добро пожаловать на урок химии – самой удивительной науки в мире!

Мы с вами закончили изучение большой главы “Кислород”, из которой узнали о том, что кислород – самый распространенный элемент на Земле, он является составной частью всех веществ, из которых построена живая природа, рассмотрели процессы горения и медленного окисления.

И сегодня мы приступаем к изучению не менее важного элемента, чем кислород.

Но для того, чтобы узнать, какому элементу посвящено сегодняшнее занятие, отгадайте-ка метаграмму. Это загадка, в которой для получения правильного ответа нужно заменить одну или несколько букв.

“В нем вода течет спокойно,
Здесь насосы не нужны,
Если “Р” поставим в слово,
Вещество получишь ты.
Вещество то всем известно –
Газ легчайший на Земле.
А сказать я должен честно:
Мы сменили букву “В””.

(Водовод – водород.)

Учащиеся безошибочно называют водород.

Много ли в природе водорода?

Учитель ставит перед учениками задачу: проанализировать диаграмму, лежащую на столах, и сообщить основные результаты.

Ученик. Анализ диаграммы показывает, что водород – самый распространенный элемент во Вселенной. Даже его товарищ по периоду, очень легкий и широко распространенный элемент номер два – гелий – содержится во Вселенной в количестве в девять раз меньшем, чем водород. На долю остальных элементов приходится менее 0,1 %.

Ученики могут спросить: “А где же в природе содержится водород?” У учителя заранее должен быть готов ответ на вопрос учащихся.

Учитель. В космосе водород – главный элемент. Например, ближайшая к нам звезда Галактики, именуемая Солнцем, на 70 % своей массы состоит из водорода.

Содержание водорода на Земле составляет по массовой доле всего 0,15 % (сравните с Солнцем)! Водород входит в состав воды, каменного и бурого углей, нефти, а также растительных и животных организмов. Помимо этого, водород содержится во всех органических веществах, а их известно уже более 27 миллионов!

Попытайтесь сформулировать вывод 1.

Самый простой… и самый загадочный

Учитель. Обратите внимание, какой почет оказал Д.И.Менделеев водороду: он его поселил аж сразу в две квартиры: одна находится в подгруппе щелочных металлов, а другая – в подгруппе галогенов. Попытайтесь “разоблачить” двойственную натуру водорода и объяснить все-таки: он – металл или галоген?

Давайте вместе составим таблицу, в которой отразим сходство водорода с металлами и с галогенами.

Таблица

Кто он – этот загадочный водород?

Учитель. Сделаем вывод 2.

Химические свойства водорода

Учитель. Ошибается тот, кто думает: раз водород имеет такое простое строение, то его свойства описать не составит труда! Водород – очень интересное с точки зрения химических свойств вещество (схема 1).

Cхема 1

Химические свойства водорода

Учитель дает схему 1 не в готовом виде, а добивается того, чтобы учащиеся самостоятельно ее начертили, и задает вопросы, связывая химические свойства водорода со строением его атома.

Учитель. Давайте вспомним строение атома водорода.

Ученик. Атом водорода состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращается один электрон.

Учитель. Предскажите возможные степени окисления водорода.

Ученик. +1 и –1.

Учитель. Чем будет являться водород в химических реакциях: окислителем (принимать электроны) или восстановителем (отдавать электроны)?

Ученик. С одной стороны, водород может легко окисляться, отдавая свои электроны атомам более электроотрицательных элементов. А с другой стороны, водород и сам может отнять у других атомов электроны.

Учитель. Вы со мной уже встречались –
Я космический скиталец,
Элементов прародитель
И отважный предводитель.
Я – любитель кислорода,
Вместе с ним даю я воду.

Запишите уравнение этой реакции, в результате которой получается самое чудесное и самое необходимое всему человечеству вещество — вода. Расставьте коэффициенты.

Ученик (записывает).

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Учитель. Прошу вас расставить степени окисления атомов всех элементов.

Ученик записывает на доске:

Учитель (пишет на доске). Водород, встретившись с “грабителем” – кислородом, теряет все свое достояние – два электрона – и его степень окисления становится равной +1:

А “бандит” кислород, отняв последние электроны у несчастного водорода, очень доволен своей новой степенью окисления –2:

Но вот чудо! Едва водород встречает на своем пути натрий, как сам становится “бандитом” и “охотником за электронами” и отнимает у натрия его внешний электрон:

2Na + H₂ = 2NaH,

Делаем из этого вывод 3.

Получение водорода в лаборатории и в промышленности

Учитель обращает внимание учащихся на схему 2, лежащую на их столах.

Cхема 2

Как получают водород?

Как его открыли…

Учитель. А сейчас вы можете немного отдохнуть и послушать, как открыли водород…

Первооткрывателем водорода по праву можно считать Генри Кавендиша, английского естествоиспытателя, физика и химика, получившего водород во второй половине XVIII в. Однако водород до Кавендиша исследовали и другие ученые, но принимали его за разновидность воздуха (вероятно, вы помните, что в XVIII в. господствовала теория флогистона). Немалую роль в открытии водорода сыграл и наш соотечественник, ученый, прославивший нашу страну, Михаил Васильевич Ломоносов. В своей диссертации “О металлическом блеске” (1745 г.) он писал: “При растворении какого-либо неблагородного металла, особенно железа, в кислотных спиртах из отверстия склянки вырывается горючий пар, который представляет собой флогистон”.

Наконец, спустя 21 год, в 1766 г., Кавендиш установил, что при взаимодействии металлов с разбавленными кислотами выделяется газ, который он назвал “горючий воздух”.

Чуть позже, в 1783 г., А.Л.Лавуазье провел следующий эксперимент. С современной точки зрения этот опыт выглядел довольно странно, потому что Лавуазье продувал струю водяного пара через нагретый до красного каления… ружейный ствол!

Следует отметить, что водород стал первым известным простым газообразным веществом. Его открытие имело огромное значение для становления современной научной химии.

Практическая часть занятия: “Водородные мыльные пузыри”

Учитель. Попробуем проделать простой, но очень эффектный опыт: получить мыльные пузыри, наполненные водородом.

На столах учащихся лежат карты-инструкции. Перед проведением опыта учитель напоминает правила техники безопасности в химической лаборатории и обращает внимание учащихся, что соляная кислота – это едкая жидкость, поэтому с ней следует обращаться осторожно.

Учитель. Обратите внимание, наши мыльные пузыри неудержимо летят вверх, потому что водород примерно в 15 раз легче воздуха.

Для чего нужен водород?

Перед уроком “Элемент номер 1!” учитель дает отдельным ученикам индивидуальное задание: подготовить сообщения о применении водорода, а также предоставляет учащимся право творческого выбора: сделать плакаты, нарисовать рисунки, оформить сообщение в виде презентации, сочинить стихи или подготовить интересный рассказ.

Заслушиваются сообщения учащихся.

Учитель. Сделаем в ы в о д 4.

Практические выводы

Учитель. Давайте сформулируем сделанные нами практические выводы.

Учащиеся записывают к себе в тетрадь основные выводы и запоминают их.

Домашнее задание

Учитель. Наш урок подходит к концу. Я надеюсь на то, что вы пополнили свой багаж знаний и уходите в отличном настроении.

Прошу вас дома еще раз внимательно просмотреть записи в тетради, выучить практические выводы и прочитать соответствующие главы учебника. Ну а закрепить знания вам помогут карточки с дифференцированными заданиями. Перед уходом прошу вас взять с моего стола ту карточку, которая вам по силам.

Ученики сами выбирают себе домашнее задание (см. приложение), а учитель может только посоветовать, кому какой уровень выбрать.

---

ПРИЛОЖЕНИЕ

Дифференцированное домашнее задание

1. Определите степень окисления водорода в следующих соединениях:

СaH₂, HI, H₂Te, AlH₃, H₂S, KH.

Назовите эти соединения.

(Ответ.

Гидрид кальция, йодоводород, теллуроводород, гидрид алюминия,
сероводород, гидрид калия.)

2. Определите вещество, о котором идет речь:

А ну, скорей снимите шляпу!
Я дочь космического папы.
И вездесуща, и легка,
Я – лед, я – пот, я – облака.
Я – иней, чай, бульон, туман,
Река, ручей и океан.
Когда я злюсь, то закипаю;
Когда мороз – я застываю.

Рассчитайте массовую долю водорода в этом веществе.

(Ответ. Вода. m(H) = •100(%) =

=•100(%) = 11,1 %.)

1. Напишите уравнения реакций водорода с: а) бромом; б) серой; в) барием; г) азотом. Дайте названия получающимся веществам.

(Ответ.

а) H₂ + Br₂ = 2HBr;

б) H₂ + S = H₂S;

в) H₂ + Ba = BaH₂;

г) 3H₂ + N₂ = 2NH₃.

а) Бромоводород; б) сероводород;

в) гидрид бария; г) аммиак.)

2. Запишите молекулярную формулу бинарного соединения, если известно, что оно состоит примерно из 94,11 % кислорода и водорода. Назовите его. Можем ли мы отнести его к классу оксидов? Почему? Где применяется это вещество?

(Ответ. (O₂) = 94,11 %; (H₂) = 5,89 %.

Формула вещества: H_xO_y, тогда

= 0,062,

x = 0,062•16y,

x = y,

x = 1 (вещество не существует),

x = 2; y = 2: формула H₂O₂ (пероксид водорода).)

1. Вольфрам – металл, используемый для изготовления нитей накаливания в электрических лампочках, – получают восстановлением водородом оксида вольфрама(IV). Напишите уравнение реакции.

(Ответ. WO₂ + 2H₂ = W + 2H₂O.)

2. В каком случае выделится больший объем водорода: если подействовать раствором серной кислоты на 10 г цинка или на 20 г железа? Приведите расчеты, подтверждающие ваш ответ.

(Ответ.

На 1 моль металла выделяется 1 моль водорода. Следовательно, больше
водорода выделяется при реакции (2).)

1. В 1803 г. крестьяне подмосковных деревень приходили подивиться на “установку” русского химика Якова Захарова, где он получал некий газ. “Установка” представляла собой печь, в которую были вмазаны 15 чугунных труб, заполненных железными опилками. Через трубы, раскаленные докрасна, Захаров пропускал водяной пар из стоявшего тут же котла с кипящей водой. Образовавшийся в трубах газ затем проходил через сосуды с водой и с водной суспензией гашеной извести – гидроксида кальция. Какой газ получал Захаров, и зачем нужна была гашеная известь? Напишите уравнения всех реакций, упомянутых в задаче.

(Ответ. Водород. Гашеная известь нужна для удаления примеси СО₂.

4H₂O + 3Fe 4H₂ + Fe₃O₄;

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O.)

2. При восстановлении водородом 20 г оксида некоего двухвалентного металла получен этот металл массой 16 г. Определите, о каком металле идет речь.

(Ответ.

откуда M(M) = 64 г/моль. Металл – медь.)

* * *

На следующем уроке проводится тестовый контроль знаний учащихся с целью выяснить, достигнуты ли планируемые результаты обучения, и выявить степень готовности учащихся к контрольной работе. Обязательно собираются тетради с домашним заданием.

Л и т е р а т у р а

Штремплер Г.И. Химия на досуге. М.: Просвещение, 1993; Ахметов Н.С. Неорганическая химия. Учебное пособие для учащихся 8–9-х классов для школ с углубленным изучением химии. Ч.1. М.: Просвещение, 1990; Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии. М.: ВАКО, 2004; Я иду на урок химии: Летопись важнейших открытий в химии. XVII–XIX вв. Книга для учителя. Сост. В.П.Мельников, Д.Н.Трифонов. М.: ИД “Первое сентября”, 1999; Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. М.: Дрофа, 2002; Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. М.: Новая волна, 2008; Книга для чтения по неорганической химии. Сост. В.А.Крицман. Ч.1. М.: Просвещение, 1993.

Фото из книги: Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Химики. Биографический справочник (Киев: Наукова думка, 1984) и с сайта: www.peoples.ru.

А.МАЛИН,
ученик средней школы № 8;
И.П.КОБЗЕВА,
учитель химии
(г. Рассказово, Тамбовская обл.)