Мастер- класс ' Водород- химический элемент и простое вещество'

Проверяют свою работу со слайдом и делают вывод, что водород простое вещество.

Ознакомившись с содержанием, информационных и инструктивных карточек учащиеся формулируют тему урока.

12 мин

3.Осмысление

Цель: Изучить водород как химический элемент положение в ПСХЭ, его физические и химические свойства

1)Работа по кейс-технологии.

Кейс №1 (группа №1):

Кейс №2(группа №2).

Кейс №3.(группа №3)

Учащиеся группой изучают вопросы учебника, параграфы 30-32, инструктивную карту и готовят к защите ламинированный лист.

1-я группа- характеристика элемента водорода по его положению в таблице Менделеева.

- история открытия, распространённость во Вселенной Земная кора и живые организмы

2-я группа

- физические свойства, изотопы водорода,

- особенности обращения,

- химические свойства

3-я группа

- получение

- применение

3 мин

3. Физкультминутка.

Цель: снять психическое напряжение у учащихся путем переключения на другой вид деятельности.

Исходное положение - сидя за партой, руками схватиться за стул, стопы ног на полу.

1. Развернуть грудную клетку, соединить лопатки и локти назад - вдох.

Наклонились вперед - выдох. Повторить 2-3 раза.

2. 1-2 - сцепив пальцы рук, подняли руки вверх, потянулись (вдох).

3-4 - ладонями нажали на грудную клетку, наклонились вперед (выдох). Повторить 3-4 раза.

Учащиеся индивидуально выполняют упражнения для снятия напряжения и усталости

Успокаивающая мелодия « Звуки природы»

10 мин

4. Выводы

1) Защита выполненной работы учащихся при оценивании демонстрируются слайды с правильными ответами.

2) Работа с презентацией

3) Видеосюжет - « Гремучий газ, и свойства водорода».

1. Учащиеся из каждой группы защищают выполненную работу ламинированный лист.

2. Группы проверяют и оценивают друг друга. Фишки красного, зеленого и желтого цвета.

8 мин

5. Проверка усвоения и закрепления нового материала.

Каждый ученик получает карточку с заданиями для проверки

Проверка выполненной работы и оценивание. ( Демонстрация верных ответов слайдами презентации)

1. Учащиеся по группам устно выполняют тест, 2 и 3 -е задание выполняют в тетради.

2. Учащиеся проверяют правильность выполнения заданий и само оценивают, критерии оценки на слайде.

1 мин

6 . Домашнее задание параграф 30-32, упражнения в конце параграфа.

Запись домашнего задания.

2 мин

Рефлексия

Цель: Выяснить, достигнута ли поставленная цель в начале урока, подвести итоги.

Прочитать ещё раз цель урока и ответьте на вопрос: Достигли ли вы цели урока? В какой степени? На все поставленные цели нашли ответ? Что вы знали о водороде до изучения материала и что узнали нового в течении урока? Закончите предложение: Меня удивило ----------------------

Учащиеся устно отвечают на поставленные вопросы, а рефлексию на Стикере с законченным предложением размещают на доске.

Оцените свою работу на уроке:

1. Оценка за ламинированный лист

2.Тестовая работа, выполнение заданий.

3. Итоговая 1+2(:2) =

Приложения:

Кейс №1 (группа №1):

Характеристика элемента водорода по его положению в таблице Менделеева: Характеризуя водород по положению в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, следует обратить внимание на особенности строения атома водорода - самого простейшего из химических элементов (состоит из ядра, представляющего собой один протон, и одного электрона. В ядре атома водорода нейтронов нет).

Наиболее распространенная степень окисления водорода +1(H₂O, CH₄-метан, H₂S-сероводород). В соединениях с металлами водород проявляет степень окисления, равную -1(NaH, CaH₂-гидриды металлов).

Молекула водорода двухатомная, связь ковалентная неполярная. Схема образования молекулы водорода: H:H или H-H.

Водород - газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, в 14,5 раз легче воздуха.

Так же как и у щелочных металлов (Li, Na, К и др.), у Н на внешнем электронном слое один электрон, с другой стороны, так же как и элементам VII группы, водороду не хватает одного электрона до его завершения (поэтому водород расположен одновременно и в I, и в VII группе.

Водород - самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле водород содержится в воде, природном газе, нефти.

2.1 Пользуясь таблицей Д.И. Менделеева дайте общую характеристику водорода по плану:

Химический знак -

Порядковый номер -

Относительная атомная масса Ar (Н) =

Химическая формула -

Относительная молекулярная масса Mr (Н) =

Молярная масса -

Валентность - .
История Ознакомьтесь с текстом. Назовите фамилию ученого открывшего водород и год открытия.
Впервые этот газ в чистом виде выделил 240 лет назад английский химик Генри Кавендиш. Свойства полученного им газа были настолько удивительны, что ученый принял его за легендарный «флогистон», «теплород» - вещество, по канонам науки того времени определявшее температуру тел. Он прекрасно горел (а огонь считался почти чистым флогистоном), был необычайно легок, в 15 раз легче воздуха, малорастворим в воде, без цвета, без запаха, хорошо впитывался металлами и так далее. Однако другой великий химик, француз Антуан-Лоран Лавуазье, уже в 1787 году доказал, что полученное Кавендишем вещество - вполне обычный, хотя и очень интересный химический элемент. Свое название он получил оттого, что при горении давал не дым, сажу и копоть, а воду. Кстати, именно эта его особенность больше всего привлекает сегодняшних экологов и «зеленых».

Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Прямо указывал на выделение его и М. В. Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Г. Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик А. Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен.

Происхождение названия

Лавуазье дал водороду название hydrogène (от др.-греч. ὕδωρ - «вода» и γενναω - «рождаю») - «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году - по аналогии с ломоносовским «кислородом».

Распространённость во Вселенной Прочитайте о нахождении водорода в природе и составьте схему, указав области нахождения водорода в природе.

Водород - самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92 % всех атомов (8 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов - менее 0,1 %). Таким образом, водород - основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.

Земная кора и живые организмы

Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % - это десятый по распространённости 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 состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005 % по объёму).

Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %.

Геохимия водорода

На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем, гигантскими планетами и первичными метеоритами, из чего следует, что во время образования Земля была значительно дегазирована и водород вместе с другими летучими элементами покинул планету во время аккреции или вскоре после неё.

Свободный водород H₂ относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах.

В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксид-иона и кристаллической воды.

В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением. Имея малую массу, молекулы водорода обладают высокой скоростью диффузионного движения (она близка ко второй космической скорости) и, попадая в верхние слои атмосферы, могут улететь в космическое пространство.

Кейс №2(группа №2).

Физические свойства

Водород - самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.

Молекула водорода двухатомна - Н₂. При нормальных условиях - это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н.у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120.9·106 Дж/кг, малорастворим в воде - 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре.

Изотопы

Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия: ¹H - протий (Н), ²Н - дейтерий (D), ³Н - тритий (радиоактивный) (T).

Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2. Содержание их в природе соответственно составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 %. Это соотношение может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода.

Изотоп водорода ³Н (тритий) нестабилен. Его период полураспада составляет 12,32 лет. Тритий содержится в природе в очень малых количествах.

Природный водород состоит из молекул H₂ и HD (дейтероводород) в соотношении 3200:1. Содержание чистого дейтерийного водорода D₂ ещё меньше.

Из всех изотопов химических элементов физические и химические свойства изотопов водорода отличаются друг от друга наиболее сильно. Это связано с наибольшим относительным изменением масс атомов. .

Особенности обращения

Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь - так называемый гремучий газ. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближённо 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21 %. Также водород пожароопасен. Жидкий водород при попадании на кожу может вызвать сильное обморожение.

Химические свойства

Молекулы водорода Н₂ довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

Н₂ = 2Н − 432 кДж

Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:

Ca + Н₂ = СаН₂

и с единственным неметаллом - фтором, образуя фтороводород:

F₂ + H₂ = 2HF

С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении:

О₂ + 2Н₂ = 2Н₂О

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

CuO + Н₂ = Cu + Н₂O

Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.

N₂ + 3H₂→ 2NH₃

С галогенами образует галогеноводороды:

F₂ + H₂ → 2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,

Cl₂ + H₂ → 2HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

C + 2H₂ → CH₄

Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами

При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:

2Na + H₂ → 2NaH

Ca + H₂ → CaH₂

Mg + H₂ → MgH₂

Гидриды - солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:

CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂↑

Взаимодействие с оксидами металлов

Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H₂ → Cu + H₂O

Fe₂O3 + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O

WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O

Кейс №3.

Получение

Промышленные способы получения простых веществ зависят от того, в каком виде соответствующий элемент находится в природе, то есть что может быть сырьём для его получения. Так, кислород, имеющийся в свободном состоянии, получают физическим способом - выделением из жидкого воздуха. Водород же практически весь находится в виде соединений, поэтому для его получения применяют химические методы. В частности, могут быть использованы реакции разложения. Одним из способов получения водорода служит реакция разложения воды электрическим током.

Основной промышленный способ получения водорода - реакция с водой метана, который входит в состав природного газа. Она проводится при высокой температуре (легко убедиться, что при пропускании метана даже через кипящую воду никакой реакции не происходит):

СН₄ + 2Н₂O = CO₂↑ + 4Н₂ −165 кДж

В лаборатории для получения простых веществ используют не обязательно природное сырьё, а выбирают те исходные вещества, из которых легче выделить необходимое вещество. Например, в лаборатории кислород не получают из воздуха. Это же относится и к получению водорода. Один из лабораторных способов получения водорода, который иногда применяется и в промышленности, - разложение воды электротоком.

Обычно в лаборатории водород получают взаимодействием цинка с соляной кислотой.

В промышленности:

1.Электролиз водных растворов солей:

2NaCl + 2H₂O → H₂↑ + 2NaOH + Cl₂

2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:

H₂O + C ⇄ H₂↑ + CO↑

3.Из природного газа:

Конверсия с водяным паром:

CH₄ + H₂O ⇄ CO↑ + 3H₂↑ (1000 °C)

Каталитическое окисление кислородом:

2CH₄ + O₂ ⇄ 2CO↑ + 4H2↑

4. Крекинг и риформинг углеводородов в процессе переработки нефти.

В лаборатории:

1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и разбавленную соляную кислоту:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

2.Взаимодействие кальция с водой:

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

3.Гидролиз гидридов:

NaH + H₂O → NaOH + H₂↑

4.Действие щелочей на цинк или алюминий:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

5.С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода.

Применение

Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки.

Химическая промышленность:

При производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс

Пищевая промышленность

При производстве маргарина из жидких растительных масел

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ)

Авиационная промышленность

Водород очень лёгок и в воздухе всегда поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, когда дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием.

Топливо

Водород используют в качестве ракетного топлива.

Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водородные двигатели не загрязняют окружающей среды и выделяют только водяной пар.

В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.

Проверочная работа Приложение 1

Тест:

1Водород реагирует с обоими веществами пары:

А)H₂O и Са

Б)Na и NH₃

В)Fe₂O₃ и О₂

1. Химический знак водорода:
А) Н б) О в) Р
2. В соединениях водород:
А) трехвалентен б) одновалентен в) двухвалентен
3. Водород не получают следующим способом:
А) разложением воды под действием постоянного электрического тока.
Б) взаимодействием некоторых металлов с кислотами
В) взаимодействием активных металлов с водой
Г) при разложении оксида алюминия (Al₂O₃)
4. Собирают водород:
А) методом вытеснения воздуха и воды
Б) методом разложения воды
5. Водород впервые получил:
А) Менделеев
Б) Бутлеров
в) Кавендиш.

2. Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты, назовите продукты реакций

А) N₂+H₂=

Б) СuO+H₂=

3. Напишите реакцию взаимодействия цинка с соляной кислотой, расставьте коэффициенты,

назовите продукты реакции.

Оценочный лист

ФИ

1

2

3 итог

Рефлексия

Урок был начат с психологического настроя с просмотра мультфильма « О позитивном мышлении», учащимся понравилось, помогло настроить учащихся на работу.

Деление на группы по разноцветным стикерам, группы сформировались быстро, при проведении этапа вызова учащиеся правильно, быстро и четко формулировали ответы на поставленные вопросы ,проверка выполнения работы и концентрация внимания учащихся на группе простых веществ. Проверив свою работу со слайдом, учащиеся делают вывод, что водород простое вещество, у учащихся на столах лежат информационные и инструктивные карточки, посмотрев содержание инструктивных карточек, ребята сформулировали тему и задачи урока.

Этап осмысления материала идет по стратегии Кейс-стади, учащиеся знакомы с данной стратегией , знают, что знания и умения учащихся параллельных групп зависит от усвоения знаний материала каждой группой. Не смотря на то, что учащиеся умеют находить информацию в различных источниках; критически осмысливать её, систематизировать; устанавливать ассоциативные связи, аргументировать свою точку зрения; умеют выбирать главное, умеют воспринимать альтернативные точки зрения, обосновывать, доказывать, формулируют выводы, учащиеся с работой справились не полностью необходимо больше внимания уделить работе . Работая по данной методике необходимо каждый момент урока использовать с пользой: работа с вопросами, с информацией и т. д. все это должно служить для достижения одной цели: формированию у учеников навыков обучения тому, как обучаться. Инструктивная карточка содержала большой объем материала, из этого следует, что при подготовке кейс - стади вопросы в карточке делать более конкретными, доступными для понимания учащимися. Или же увеличить количество групп в классе, таким образом сократиться объем материала

Рефлексия «Доволен ли результатом»…. урок детям понравился это видно по рефлексии - ни один учащийся не написал, что он не доволен результатом.