Водород: знакомый и незнакомый. 9 класс

Цель проекта:
Знакомство с водородом как
элементом и веществом
Рассматриваемые вопросы:
История открытия элемента
Строение атома и молекулы
Получение
Физические и химические свойства
Применение

Рабочие группы:
1 группа – «Теоретики»
2 группа – «Исследователи»
3 группа – «Практики»

История 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, хорошо впитывался металлами.

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.
История открытия

Водород в природе:
Водород широко распространен в природе — содержится в воде, во всех органических соединениях, в свободном виде — в некоторых природных газах. Содержание его в земной коре достигает 0,15% ее массы (с учетом гидросферы — 1%). Водород составляет половину массы Солнца.

Водород самый распространенный элемент во вселенной

Общая характеристика:
Порядковый номер 1
1 малый период
I группа главная подгруппа
Ar=1
Электронная конфигурация 1S1
В одних условиях водород проявляет металлические свойства - отдает электрон, как щелочные металлы
В других — неметаллические свойства - принимает электрон, как галогены.

Молекула водорода
Молекула водорода состоит из двух атомов - H2
Ковалентная неполярная связь
Н:Н

Получение водорода в лаборатории
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
2H2 + O2 = 2H2O
смесь водорода с кислородом в объемном отношении 2:1 называют «гремучим газом»

Физические свойства водорода
Бесцветный газ
Без запаха
Почти нерастворим в воде
В 14,5 раз легче воздуха

Промышленные способы получения водорода
Водород получают конверсией водяных паров с углем или метаном
H2O + C ⇄ H2 + CO
CH4 + H2O ⇄ CO + 3H2

Восстановительные свойства водорода
Горит в кислороде
2H2 + O2 = 2H2O
Реагирует с другими неметаллами
N2 +3H2 ↔2NH3
Реагирует с оксидами металлов СuO + H2 = Cu + H2O

Взаимодействие водорода с оксидом меди (II)

Окислительные свойства водорода
Реагируют со щелочными и щелочноземельными металлами с образованием гидридов 2Na + H2 = 2NaH
Са + H2 = СаH2

Применение водорода

Применение водорода
Применение
Свойства водорода
Горит с выделением большого количества теплоты
Реагирует с неметаллами
Реагирует с оксидами металлов
Легкий газ (из истории)
В качестве топлива
Производство важных веществ: аммиака, хлороводорода и др.
Применение в металлургии
?

Применение
Наработав в достаточном количестве этот легкий газ, люди сначала приспособили его для воздушных полетов. В этом качестве первый элемент Таблицы Менделеева применяли вплоть до 1937 года, когда в воздухе сгорел крупнейший в мире, в два футбольных поля размером, заполненный водородом немецкий дирижабль «Гинденбург». Катастрофа унесла жизни 36 человек, и на таком использовании водорода был поставлен крест. С тех пор аэростаты заправляют исключительно гелием. Гелий — газ, увы, более плотный, но зато негорючий. .

Водородная энергетика:
миф или реальность?
В недалёком будущем основным источником получения энергии станет реакция горения водорода, и водородная энергетика вытеснит традиционные источники получения энергии (уголь, нефть и др.). При этом предполагается, что для получения водорода в больших масштабах можно будет использовать электролиз воды.
В 1979 году компания BMW выпустила первый автомобиль, вполне успешно ездивший на водороде, при этом не взрывавшийся и выпускавший из выхлопной трубы водяной пар. В эпоху усиливающейся борьбы с вредными выхлопами машина была воспринята как вызов автомобильному рынку.

Контрольные вопросы:
Какой элемент характеризуется наибольшей распространенностью во Вселенной?
Кто впервые выделил водород в чистом виде?
Охарактеризуйте химические свойства водорода.
Что называют гремучим газом?
Какие соединения водород образует с активными металлами?
Оксиды каких элементов восстанавливаются водородом?
Каковы способы получения водорода в промышленности?
Как получают водород в лаборатории?
Перечислите основные области применения водорода.

Что мы узнали о водороде?
Положение
в ПС и строение атома
История открытия
Нахождение в природе
Физические, химические свойства
Применение
Строение молекулы и получение