Урок-путешествие по теме "Водород".

Тема: Водород, его свойства и применение.

Цель: систематизация и развитие знаний учащихся о водороде как химическом элементе и простом веществе, о свойствах водорода, способах его получения, роли в природной среде на основе сформированной предметной понятийно-теоретической базы. 
Задачи: 
Образовательные:  систематизировать и развить представления о водороде как химическом элементе и простом веществе, способах его получения и собирания; закрепить умения составлять схемы электронного баланса; закрепить понятия “окислитель”, “восстановитель”, “окисление”, “восстановление”. 
Развивающие: развивать самостоятельность мышления, интеллектуальные умения (анализировать, сравнивать, устанавливать причинно-следственные связи, работать по аналогии, выдвигать предположения). 
Воспитательные:  формировать научное мировоззрение, экологическое мышление, воспитывать культуру общения. 
Тип урока: комбинированный. 
Методы: словесный (рассказ, объяснение, с элементами дискуссии, постановка и решение проблемных вопросов); наглядный (презентация); практический (составление уравнений химических реакций и ОВР).
Оборудование: компьютер, экран, мультимедийный проектор, раздаточный дидактический материал, таблица химических элементов Д.И. Менделеева.

Ход урока

I. Мотивация. Актуализация знаний

Учитель: Сколько всего известно химических элементов?

Ученик: 114.

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

Ученик: более 70.

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

Загадки (слайд 1)

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

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

1. Я не горюю, я горю И воду вам я подарю, Пусть будет дождь, и снег, и град- Я напоить природу рад.

4.Вы со мной уже встречались-

Я космический скиталец,

Элементов прародитель

И отважный предводитель.

Я любитель кислорода,

Вместе с ним даю я воду.

Ученики: Водород.

Учитель: Итак, тема урока: Водород.  (слайд 2).

II. Изучение нового материала

Учитель: Сейчас вы отправитесь в путешествие, чтобы познакомится с удивительным химическим элементом – водородом – и образованным им простым веществом. Для этого вам понадобится маршрутный лист. Внимательно рассмотрите его и скажите, где вы сегодня побываете и что узнаете (слайд 3).

Маршрутный лист уч-ся _____________________________

Ученики: Называют пункты маршрута, формулируя при этом цели и задачи урока.

Учитель: В каждом пункте маршрута вы должны будете высказать своё мнение и поставить тайный знак.

Пункт 1: “Свидетельство о рождении водорода”  (слайд 4)

Время стоянки 3 мин. Работая в паре, определите место положения элемента в Периодической системе, составьте электронную формулу атома. Сделайте записи в тетради:

Порядковый номер:
Период:
Группа:
Подгруппа:
Электронная формула атома:

Учитель: Почему водород поместили и в 1 группу главную подгруппу и в 7 группу главную подгруппу Периодической системы.

Ученик: Водород может проявлять и окислительные и восстановительные свойства.

Учитель: Степень окисления у водорода чему равна?

Ученик: +1, -1, 0.

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

Пункт 2: “Открытие водорода” (слайд 5)

Учитель: Внимательно посмотрите видеофрагмент и ответьте на вопрос: “Кто и когда открыл водород?”

Открытие водорода:

Английский ученый Генри Кавендиш в 1766 г. получил водород действием цинка, олова или железа с серной или соляной кислотой. Водород до Кавендиша получали и другие ученые, но они и не пытались изучить его свойства. Интересно отметить, что водород принимали за разновидность воздуха или флогистон. Ломоносов в своей диссертации “О металлическом блеске” писал: “При растворении какого-либо неблагородного металла, особенно железа, в кислотных спиртах из отверстия склянки вырывается горючий пар, который представляет собой флогистон”.

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

Данные Лавуазье: 85 частей кислорода и 15 частей водорода.

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

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

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

Пункт 3: “Нахождение в природе водорода” (слайд 6)

Время стоянки 3 мин. Посмотрите видеофрагмент и ответьте на вопрос: Где и в какой форме встречается водород?

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

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1% – это девятый по распространенности элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет –17% (второе место после кислорода, доля атомов которого равна –52%). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода.

В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состоянии, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества имеется в атмосфере (0,00005% по объему).

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

Пункт 4: “Физические свойства водорода” (слайд 7)

Время стоянки 2 мин. Работайте в парах. Запишите в тетради физические свойства простого вещества по рисунку на слайде:

Вкус:
Цвет:
Запах:
Температура кипения:
Растворение в воде:

Станция 5: “Химические свойства простого вещества” (слайд 8)

Время стоянки 10 мин. Работайте в парах. Запишите в тетради химические свойства водорода. Расставьте коэффициенты. У подчёркнутых уравнений реакций определите окислитель и восстановитель методом электронного баланса.

Химические свойства водорода:

1. водород + неметалл:
   Н₂ + О₂ = Н₂О
   Н₂ + Сl₂ = HCl
   H₂ + S = H₂S
   H₂ + N₂ ↔ NH₃

2) водород + металл:
H₂ + К = КH
H₂ + Вa = ВaH₂

Учитель: Как вы думаете со сложными веществами водород будет реагировать? С какими?

Ученик: с основным оксидом.

Учитель:  (демонстрационный опыт: CuO + H₂ = H₂O + Cu)

Ученик: записывает уравнение реакции, определяет окислитель и восстановитель методом электронного баланса.

Пункт 6: “Получение водорода” (слайд 9)

Время стоянки 6 мин. Работайте в парах. Запишите в тетради получение водорода. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

Получение водорода:

1) В лаборатории:

Zn + HCl = ZnCl₂ + H₂

2) В промышленности:

С + Н₂О = СО + Н₂
СН₄ + Н₂О = СО + Н₂
Н₂О = Н₂ + О₂

Как называются промышленные способы получения?

Хотя я сильный черный маг,
Мне без помощников никак.
Их много рядом я терплю, 
Но больше всех его люблю.
Обычно легок и летуч,
Он вдруг становится могуч:
Его нагрев, неосторожно,
Взорвать в округе все возможно,
А если с “О” соединить, -
То можно воду получить.
Я много вам о нем сказал,
Его подробно описал.
Итак, подумав, пять минут,
Скажите, как его зовут? 

Учащиеся отвечают – водород. 

Учитель:  при работе с водородом следует соблюдать особую осторожность. Смесь водорода с воздухом называется гремучим газом (ВИДЕО, слайд10)
Вот такая история произошла с французским химиком, директором Парижского музея науки Пилатом де Розье (1756-1785). Как-то он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород. До него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, ученый решил убедиться, проник ли водород в легкие? Он ещё раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в легких экспериментатора смешался с воздухом и произошел 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: Полученный тем или иным способом водород может быть загрязнен воздухом, вы уже знаете, что это опасно! Вспомните Пилата де Розье. Вы видели, что происходит, если водород, смешанный с воздухом поджечь, поэтому прежде чем его поджигать следует проверить водород на чистоту. Для этого водород собирают в пробирку, не переворачивая, закрывают пробирку большим пальцем, подносят к спиртовке и открывают пробирку. Чистый водород сгорает с характерным звуком ПАХ (просмотр видеофрагмента слайд 11, 12)

Пункт 7: “Применение водорода” (слайд 13)

Время стоянки 2 мин. Работайте в парах. Запишите в тетради применение водорода, используя материал учебника рис.46, стр.101 или картинку слайда.

Из-за того, что он легче воздуха им долгое время наполняли аэростаты, воздушные шары и дирижабли. Братья – французы Монгольфье первые осуществили идею подняться на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом. В 1783 году совершил полет на воздушном шаре, наполненном водородом французский физик Ж. Шарль. В 1794 году воздушные шары нашли практическое применение в военном деле. В последствии стали применять смесь водорода с гелием. Это было более безопасно, так как водородные шары часто воспламенялись. С 1932 по 1937 год немецкий дирижабль “Граф Цеппелин” совершил 136 полетов из Европы в Южную Америку и 7 полетов – в США и перевез свыше 13 тысяч человек. Потом дирижабли были постепенно вытеснены успехами авиации и вертолетостроения. Сейчас вновь обсуждаются вопросы создания современных дирижаблей. Другое универсальное свойство водорода – самая высокая теплопроводность среди всех газов – находит применение в современной энергетике для охлаждения электрических машин. Водород — это топливо будущего, существует много примеров создания и применения топливных элементов. Например: подобный агрегат служит источником воды и энергии в космических кораблях, двигателях автомобилей, подводных лодках.

III. Закрепление знаний

Пункт 8: “Тест” (слайд 14-15)

Время стоянки 5 мин. Работайте самостоятельно. Выберите один правильный ответ:

1.Относительная молекулярная масса водорода меньше относительной молекулярной массы кислорода
а)в 16 раз б)в 32 раза в)в 8 раз г)в 4 раза

2.Водород в соединениях имеет валентность 
а) II б) III в) VII г) I

3.Водород можно получить при взаимодействии
а)цинка с кислородом
б)цинка с хлоридом натрия
в)цинка с соляной кислотой
г) цинка с гидроксидом натрия

4.Продукт реакции водорода с хлором - это
а)HCl
б)HClO
в)HClO4
г)CH3Cl

5. В промышленности водород не получали и не получают взаимодействием:
а) этана с водой; 
б) железа с водой; 
в) электролизом воды; 
г) цинка с соляной кислотой.

6. Водород реагирует:
1) только с простыми веществами; 
2) с простыми и сложными веществами;
3) только со сложными веществами; 
4) только с неметаллами.

Пункт 9: “Химическая тайнопись” (Слайд16)

Перед вами не гигантская формула неизвестного вещества. Здесь зашифровано предложение. Чтобы расшифровать запись, нужно в названиях элементов выбрать по одной букве, соответствующей индексу химического знака.

Sn₄B₃I₃O₅C₅P₂Cu₃ ---- EsLi₃F₃ N₄O₇PoAl₂Zn₂Pb₂Cl₃ BaHg₃O₈Bi₅щSi₃Mn₄Sn₃

IV. Подведение итогов урока

Фронтальная беседа.

V. Информация о домашнем задании (слайд 17)

Домашнее задание:
параграф 17, стр.103 упр.4

VI. Рефлексия (слайд 18)

Учитель: Наш урок завершается, мы с вами совершили путешествие под названием «Водород», сейчас подведите итог своей работы на этом уроке. У вас есть три смайлика, выберите по надписи тот смайлик, который соответствует вашим достижениям на уроке.

Да, трудно Ещё придется Урок полезен все

учиться потрудиться понятно

Учитель: Урок окончен! Спасибо за урок!

Раздаточный материал

Маршрутный лист уч-ся _____________________________

Маршрутный лист уч-ся _____________________________

Маршрутный лист уч-ся _____________________________

Sn₄B₃I₃O₅C₅P₂Cu₃ ---- EsLi₃F₃ N₄O₇PoAl₂Zn₂Pb₂Cl₃

BaHg₃O₈Bi₅щSi₃Mn₄Sn₃

Sn₄B₃I₃O₅C₅P₂Cu₃ ---- EsLi₃F₃ N₄O₇PoAl₂Zn₂Pb₂Cl₃

BaHg₃O₈Bi₅щSi₃Mn₄Sn₃