ВВЕДЕНИЕ

Водород является чрезвычайно теплотворным химическим топливом. Кроме того, при сжигании водорода образуется только вода, в то время как другие топлива загрязняют атмосферу оксидами углерода, азота и несгоревшими остатками топлива.

Водород используется в качестве горючего в современной ракетной технике. Российская ракета-носитель "Энергия" способна выводить на орбиту более 100 тонн различных грузов благодаря водородно-кислородным двигателям. В ее баках находятся жидкий кислород и жидкий водород.

ГЛАВА 1. ВОДОРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Водород. Особенность электронного строения атома и ионов водорода, размеры частиц. Изотопный состав, значение изотопов для ядерной техники. Распространенность водорода.

Физические и химические свойства водорода. Устойчивость молекул. Атомарный водород, его получение и свойства.

Классификация соединений водорода по типу связи, физическим и химическим свойствам.

Вода как важнейшее соединение водорода. Условия протекания реакции синтеза воды и ее механизм. Строение молекулы воды. Химические свойства воды.

Пероксид водорода, его строение, свойства и способы получения. Применение пероксида водорода. Производные пероксида водорода.

1.1 ВОДОРОД, ЕГО ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Водород -- самый распространенный химический элемент во вселенной. Он является главной составной частью Солнца, а также многих звезд. В земной коре массовая доля водорода составляет всего лишь 1%. Однако его соединения распространены широко, например вода Н₂0. В состав природного горючего газа входит в основном соединение углерода с водородом -- метан СН₄- Водород содержится также во многих органических веществах.

1.2 Лабораторное Получение водорода

Один из способов получения водорода вам уже знаком. Это разложение, воды при действии постоянного электрического тока:

В лабораторных условиях водород проще получить при взаимодействии некоторых металлов с кислотами. Обычно используют цинк и растворы соляной НС1 или серной H₂S0₄ кислоты. Для собирания водорода над водой, который выделяется в этих реакциях, можно использовать прибор, изображенный на рисунке 1. Для получения водорода пользуются также аппаратом Киппа (рис. 2). Так как водород легче воздуха, его собирают в приборе, как показано на рисунке 43.

Реакции можно выразить при помощи следующих уравнений:

Рис.1 Собирание водорода методом вытеснения воды.



Рис. 2. Аппарат Киппа: 1 -- кислота.

Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов (например, Na, Са) с водой (рис. 4). Эти реакции протекают бурно, иногда со взрывом. Поэтому для опыта следует брать небольшой кусочек металла, а пробирку накрыть воронкой.

Рис. 3. Взаимодействие натрия с водой



Рис. 4. Собирание водорода методом вытеснения воздуха

Опытным путем установлено, что из молекулы воды вытесняется только один атом водорода и образуется одновалентная группа ОН -- гидроксогруппа, которая соединяется с атомом металла. Число гидроксогрупп зависит от валентности металла. Образующиеся соединения относятся к основаниям, а конкретные представители этого класса веществ называются гидроксидами. Химические реакции, протекающие между активными металлами и водой, можно выразить следующими уравнениями:

1.3 Физические свойства

Водород -- бесцветный, самый легкий газ. Он в 14,5 раза легче воздуха (1 л весит 0,09 г). Поэтому если мыльные пузыри наполнить водородом, то они поднимаются вверх (рис. 45). Растворимость водорода в воде очень мала, а температура сжижения чрезвычайно низкая (--252,8 °С).

1.4 Химические свойства

1.4.1 Водород соединяется с кислородом

Если зажечь водород (после проверки на чистоту, см. далее) и трубку с горящим водородом опустить в сосуд с кислородом, то на стенках сосуда образуются капельки воды:

Водород без примеси сгорает спокойно. Однако смесь водорода с кислородом или воздухом взрывается. Наиболее взрывчата смесь, состоящая из двух объемов водорода и одного объема кислорода,-- гремучий газ. Если взрыв произойдет в стеклянном сосуде, то его осколки могут поранить окружающих. Поэтому, прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его на чистоту. Для этого собирают водород в пробирку, которую в положении вверх дном подносят к пламени. Если водород чистый, то он сгорает спокойно, с характерным звуком «п-пах». Если же водород содержит примесь воздуха, то он сгорает со взрывом. При работе с водородом следует соблюдать правила техники безопасности.

1.4.2 Взаимодействие водорода с оксидами некоторых металлов

Если, например, при нагревании пропускать над оксидом меди (II) струю водорода (рис. 5), то происходит реакция, в результате которой образуются вода и металлическая медь:



Рис. 5

В этой реакции происходит процесс восстановления, так как водород отнимает кислород от атомов меди. Процесс восстановления противоположен процессу окисления. Вещества, которые отнимают кислород, относятся к восстановителям. Процессы окисления и восстановления взаимно связаны (если один элемент окисляется; то другой восстанавливается, и наоборот). В уравнении реакции это можно показать так:



Рис. 6. Горение водорода в атмосфере хлора.

При взаимодействии водорода с азотом (при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора) образуется аммиак NH₃, имеющий большое практическое значение.

Водород реагирует также с активными металлами с образованием нелетучих соединений -- гидридов

1.5 Применение

Водород используется как восстановитель ценных металлов и для синтеза многих веществ. Применение водорода основано также на его способности гореть с выделением большого количества теплоты. Особенно большое значение в перспективе будет иметь водород как экологически чистое топливо, ибо при его сгорании образуются водяные пары, не отравляющие атмосферу. Для осуществления этой идеи потребуется разработать экономически выгодные условия проведения реакции разложения воды:



ГЛАВА 2.МОИ УРОКИ

2.1 Урок: "Водород, способы получения, физические свойства"

Цель : изучение физических свойств, способов получения, распространение и применение водорода.

Задачи:

Образовательная - экспериментально получить и доказать свойства водорода.

Развивающая - развивать умения выделять главное, обобщать, классифицировать при работе с учебной и научной литературой.

Воспитательная - научить самостоятельно оценивать, наблюдать явления, развивать познавательный интерес к предмету.

Тип урока: урок усвоения новых знаний, с элементами лабораторно-практических учебных задач.

Методы: эвристическая беседа, поисковая деятельность, проблемные вопросы.

Оборудование и реактивы: аппарат Киппа, гранулы цинка, раствор соляной кислоты, спички, штатив, пробирки, резиновая пробка.

Подготовка к уроку:

1. Оформление доски.

2. Опережающие задания по темам:

· История открытия водорода

· Распространение и значение водорода

· Историческое значение водорода

3. Схема «Распространение и применение водорода» (см. приложение №1)

4. Алгоритм выполнение опыта (см. приложение №2)

2.1.1 Целеполагания и мотивации

Учитель: Сегодня мы с вами начнём урок нетрадиционно. Посмотрите, на доске отсутствует запись темы урока. И это не случайно, так как тему урока вы, дети, назовете сами. А поможет вам сделать это сообщение одноклассника.

Первое сообщение: «История открытия водорода».

Странным на первый взгляд делом занялся однажды английский учёный Кавендиш: он стал пускать мыльные пузыри. Но это было не развлечение.

Перед этим Кавендиш заметил, что, когда железные опилки обливают серной кислотой, появляется много пузырьков какого-то газа. Что это за газ? Учёный вывел его по трубочкам из сосуда. Газ был невидим. Имеет ли он запах? Нет. Тогда Кавендиш наполнил им мыльные пузыри, и они легко поднялись вверх! А если поджечь газ? Он загорался голубоватым пламенем, но что удивительно - при горении получалась вода! Кавендиш назвал новый газ горючим воздухом. Ведь он, как и обычный воздух, был без цвета и запаха. Всё это происходило во второй половине 18-ого века. А позже французский химик Лавуазье сделал обратное: получил «горючий газ» из воды. Он же дал новому газу и другое имя - гидрогениум, т.е. водород или «рождающий воду».

Учитель: Как вы думаете, какова тема нашего урока?

Ученик: Водород.

Учитель: Верно. На сегодняшнем уроке мы изучим способы получения, применения и физические свойства водорода. Откройте Периодическую систему химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева, найдите в ней водород.

- Какой порядковый номер имеет водород?

- Какое место он занимает?

- Как вы думаете, почему именно водород занимает первое место в таблице химических элементов?

(учащиеся высказывают свои предположения)

Водород не случайно занимает такое почётное место в системе. Он обладает уникальными физическими и химическими свойствами, что обеспечивает ему право называться элементом № 1. А почему он получил это право, вы узнаете, прослушав ещё одно сообщение. На ваших столах лежат карточки с незаполненной схемой. Ваша задача: по ходу доклада заполнить ее, указав область распространения и применения водорода.

Второе сообщение: «Распространение и значение водорода».

Водород - самый распространённый элемент вселенной. Он входит в состав всех живых существ, растений, горных пород. Он есть везде: не только на Земле, но и на других планетах и звёздах. Наше Солнце, по меньшей мере, на половину состоит из водорода. Всего на Солнце было обнаружено 69 химических элементов, но водород преобладает. Особенно много его в космическом пространстве. Превращения, которые происходят с водородом при гигантском давлении и температуре в десятки миллионов градусов дают возможность Солнцу излучать тепло и свет. Больше всего различных соединений образует водород с углеродом: нефть и горючие сланцы, бензин и черный асфальт. Такие соединения называются углеводородами. Водород широко применяется при сварке и резке металлов. Если к соединениям углерода и водорода добавить кислород, получаются новые соединения - углеводы, такие как крахмал и сахар. А если водород соединить с азотом получится тоже газ - аммиак. Он необходим для изготовления удобрений.

Учитель: Пользуясь вашими схемами, назовите область распространения и применения водорода?

Ученик:

- нефть, бензин;

- космическое пространство;

- солнце;

- сварка и резка металлов;

- крахмал, сахар;

- аммиак, удобрения.

Учитель: Молодцы! Мы рассмотрели применение водорода в наше время, но водород был открыт еще в 18-ом веке и уже тогда он находил практическое значение. Давайте узнаем, где же он применялся.

Третье сообщение: «Историческое значение водорода».

Водород легче воздуха в 14.5 раз, поэтому он нашёл широкое применение в воздухоплавании. Первыми, кто осуществил идею подняться на аппарате легче воздуха, были братья французы Монгольфье в 1783 году. Их воздушный шар был наполнен горячим воздухом. Однако такой шар после охлаждения терял свою подъёмную силу. В этом же году совершил полёт на воздушном шаре, наполненном водороде французский физик Шарль. Уже в 1794 году воздушные шары нашли практическое применение в воздушном деле. В битве французская армия одержала победу над австрийским войском благодаря искусным применениям дирижабля, наполненным водородом. Поднявшись на недосягаемою высоту для неприятельского огня французы в течение всей битвы наблюдали за передвижением противника. Русский химик Менделеев воспользовался воздушным шаром для наблюдения солнечного затмения. Однако применение водорода в воздухоплавании было слишком опасно, т.к. воспламенение водорода приводило к гибели аппарата.

2.1.2 Постановка учебной задачи и её решение через эксперимент.

Учитель: Как вы думаете, почему применение водорода было и остаётся опасным? Чтобы ответить на этот вопрос нужно знать свойства водорода, а для этого нам надо его получить. В лаборатории водород в больших количествах получают с помощью аппарата Киппа (рисунок в учебнике). Он состоит из двух частей: верхняя шарообразная воронка и нижняя часть, разделённая перетяжкой на два сосуда. В среднюю часть помещают твёрдое вещество( Zn ), а в верхнюю воронку наливают жидкость( HCl ). Нижняя часть служит для сливания отработанной жидкости. Нам с вами столько водорода не нужно, поэтому вы получите его сами в гораздо меньшем количестве. У вас на столах находятся необходимые реактивы и оборудование, там же находятся карточки с алгоритмом выполнения работы, чётко следуйте инструкции, только в том случае у вас получится опыт. Не забывайте о соблюдении правил техники безопасности. Приступайте к выполнению (учащиеся выполняют лабораторный опыт). Дети, сколько хлопков вы услышали?

Чем, отличается первый хлопок от второго? Как вы думаете, почему? (учащиеся высказывают предполагаемые ответы).

Первый раз в пробирке находился воздух, а в состав воздуха входит кислород. При получении водорода эти газы смешиваются, и образуется гремучий газ, состоящий из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода. В момент опускания горящей спички кислород сгорает, его становится меньше, соотношение газов изменяется, второй хлопок становится тише.

А почему вылетали пробки?

Ученик: Потому что водород легче воздуха в 14.5 раз.

Учитель: Теперь вы можете ответить, почему применение водорода опасно?

Ученик: Так как при смешивании его с кислородом образуется взрывоопасная гремучая смесь.

Учитель: Назовите свойства водорода, которые вы рассмотрели в ходе эксперимента (ученики называют свойства водорода для записи в тетрадь).

Ученик: Газ, без вкуса, цвета и запаха, легче воздуха.

Учитель: Однако в наше время в воздухоплавании используют воздушные шары для метеорологических исследований, но наполняют не чистым водородом, а смесью водорода и гелия. Ярким примером являются воздушные шары, которые запускают во время праздничных церемоний.

2.1.3 Практическая работа с учебником, поиск заданной информации

Мы рассмотрели получение водорода в лаборатории, теперь разберем, как получают водород в промышленности. Работая в парах, используя материал учебника на страницах 118 и 80, определите пять промышленных способов получения водорода, выпишете уравнения химических реакций.

Учитель открывает доску с готовыми уравнениями. Учащиеся сверяют свои записи.

1. TiH₂ Ti + H₂

2. CH₄ + 2H₂O CO₂ + 4H₂

3. 2H₂O 2H₂ + O₂

4. CH₄ C + 2H₂

5. Разложение воздуха N₂, O₂, H₂

2.1.4 Рефлексия

Подумайте и закончите предложения:

- Сегодня на уроке я узнал…

- На уроке я понял…

- Теперь я знаю как…

2.1.5 Оценивание работы учащихся

2.1.6 Домашнее задание

§ 6.5. Решить задачу: Вычислить объём водорода, который я получил сегодня на уроке, если у меня было 1 г цинка.

2.2 Урок -- практическая работа "Получение водорода и его свойства"

2.2.1 Задачи

Образовательные: закрепить на практике знание признаков химических реакций; продолжить формирование умения записывать уравнения реакций и определять их тип.

Развивающие: продолжать формировать умения - наблюдать, описывать химические реакции, делать выводы, обращаться с лабораторным оборудованием.

Воспитывающие: продолжать формировать умение - работать в парах, помогать друг другу, а также культуру поведения на уроках-практикумах.

Здоровьесберегающие: мотивировать учащихся на ЗОЖ, соблюдая правила техники безопасности на уроке при проведении эксперимента; добиваться оптимальной работоспособности в течение всего урока, за счет смены видов деятельности; создавать благоприятный психологический климат на уроке.

2.2.2 Ход урока

1. Оргмомент. Приветствие. Учитель проверяет готовность обучающихся к уроку: наличие учебников, ручек, карандашей, линеек.

2. Основная часть.

Учитель объявляет тему урока и ставит задачи.

Ребята, вы научились получать и собирать газ тяжелее воздуха - кислород. На этом занятии вам предстоит работать с газом который легче воздуха. Приборы для его получения имеют свои особенности, обусловленные свойствами этого газа. Поэтому задачи у нас с вами следующие:

o ознакомиться с лабораторным способом получения водорода.

o совершенствоваться в умении собирать простейшие приборы и работать с ними.

o научиться соблюдать правила техники безопасности при работе с легким горючим газом.

o научиться собирать газ с относительной плотностью меньше плотности воздуха и проводить опыты с этим газом.

o убедиться опытным путем, что водород является восстановителем.

o составить отчет о проделанной практической работе.

Учитель предлагает обучающимся открыть тетради для практических работ, записать дату, название практической работы и кратко сформулировать цель работы. После обсуждения обучающиеся записывают в тетрадях цель работы и необходимые для практической работы реактивы и оборудование.

2.2.2.1 Практическая работа “Получение водорода и опыты с ним”

Цель работы: научиться получать водород в лаборатории и изучить его свойства.

Реактивы и оборудование: соляная кислота, цинк, вода, оксид меди, пробирки, прибор для получения газов, спички, горелка.

Ход работы:

Название опыта	Наблюдения	Вывод. Уравнения реакций
1. Получение водорода.
2. Сбор водорода.
3. Проверка водорода на чистоту.
4. Изучение физических свойств.
5. Изучение химических свойств.

Учитель объявляет дежурного инспектора по технике безопасности для ознакомления с правилами техники безопасности на практическом занятии. После проведения инструктажа, обучающиеся расписываются в тетради по ТБ.

Инструкция по технике безопасности при проведении практической работы “Получение водорода и опыты с ним”:

o Пододвиньте к себе лоток и работайте только над лотком.

o При работе со стеклом (пробирки, колбы, стаканы, трубки) всегда помните, что стекло - очень хрупкий материал и что его легко разбить. Поэтому избегайте чрезмерных усилий, когда закрепляете посуду в штативе, когда вставляете пробку в пробирку или колбу; держите их у ранта (у горлышка).

o При работе с растворами кислот проявите осторожность. Если кислота попала на кожу - не паникуйте, а сообщите об этом учителю, и немедленно промойте большим количеством проточной воды.

o При работе с открытым огнем не передавайте зажженную спичку, спиртовку или горелку на другую парту. Гасите горелку только колпачком.

o После окончания работы, вымойте за собой посуду, уберите рабочее место, сдайте лоток на стол учителю.

Дежурные разносят лотки с реактивами и оборудованием по столам, обучающиеся готовятся к выполнению работы. Учитель проверяет готовность детей к работе. Карты - инструкции находятся на рабочих местах обучающихся. Дети прочитали описание1-го опыта, учитель показал, дети повторили действия самостоятельно. После описания 5 А опыта, учитель демонстрационно показывает 5 Б.

Ребята, следующий опыт сложен в исполнении, поэтому я его проделаю сама, а вы внимательно наблюдайте, отмечайте все признаки химической реакции, чтобы его описать и составить уравнение реакции.

Обучающиеся заканчивают записи в тетрадях, относят лотки и тетради на демонстрационный стол учителя, прибирают рабочее место,

Если позволяет время, то учитель предлагает детям посмотреть видеофрагмент, характеризующий свойства водорода.

После просмотра школьники в дневниках записывают домашнее задание.

3. Заключительная часть.

Учитель подводит итоги урока, благодарит за работу, прощается.

2.2.2.2 Практическая работа “Получение водорода и его свойства”

1. Получение водорода реакцией замещения между цинком и соляной кислотой.

· В прибор для получения газов опустите 2-3 гранулы цинка.

· Налейте соляной кислоты (столько, чтобы кислота лишь покрывала цинк).

· Пронаблюдайте за происходящим в пробирке.

· Запишите название опыта, ваши наблюдения, составьте уравнение реакции получения водорода, определите его тип.

2. Сбор водорода.

· Соберите водород, способом вытеснения воздуха, опустив газоотводную трубку в пробирку, расположенную дном вверх.

· Запишите название опыта, ваши наблюдения, если вы их наблюдаете и сделайте соответствующий вывод.

3. Проверка водорода на чистоту.

Для опыта используется водород, собранный вытеснением воздуха. Не изменяя положения пробирки приемника, поднесите ее вплотную к пламени горелки или спички и резко поверните так, чтобы ее отверстие оказалось в пламени. Если при этом раздается резкий “лающий” звук, с газом (водородом) работать нельзя, так как он содержит примесь воздуха. Необходимо некоторое время подождать, пока из пробирки будет вытеснен весь воздух. Если вы услышите легкий звук, напоминающий “п - пах”, с водородом можно работать. Запишите название опыта, ваши наблюдения и соответствующий вывод.

4. Изучение физических свойств водорода.

· Рассмотрите пробирку с собранным водородом и отметьте его физические свойства: агрегатное состояние, цвет, вкус, запах, растворимость в воде, плотность по отношению к воздуху.

· Запишите название опыта, ваши наблюдения и соответствующий вывод.

5. Изучение химических свойств водорода.

А) Горение чистого водорода.

· Рассмотрите пробирку, в которой проверяли водород на чистоту. Что наблюдаете? Откуда взялось данное вещество в пробирке, ведь вы взяли чистую и сухую пробирку.

· Запишите название опыта, ваши наблюдения, составьте уравнение реакции, укажите его тип.

Б) Восстановление водородом оксида меди.

· В сухую пробирку поместите 0.5см³ оксида меди (II).

· Зажмите ее в пробиркодержатель или в лапку штатива.

· Опустите конец газоотводной трубки в пробирку с оксидом меди(II) так, чтобы он был над веществом.

· Нагревайте пробирку с оксидом меди, в том месте, где находится вещество. Что вы наблюдаете на стенках пробирки и на поверхности кристаллов оксида меди?

· После появления на поверхности кристаллов оксида меди красного налета нагревание прекратите. Дайте пробирке остыть.

· Запишите название опыта, ваши наблюдения, составьте уравнение реакции и укажите ее тип.

Обучающиеся закрывают таблицу и делают общий вывод, используя клише.

Вывод: ……… в лаборатории получают реакцией …………. между………. и………. Его собирают способом……...… …….., в пробирку дном ……., так как он …………. воздуха. Проверяют …….. на чистоту по звуку сгорания. Водород….., ….., …., …, …. . Водород………. на воздухе, образуя ……. . Водород обладает ……. свойствами, так как ……... медь из оксида меди.

2.3 Проверочные задания по теме «водород»

1. Напишите химический знак и химическую формулу водорода.

2. Каковы атомная и молекулярная массы водорода?

3. Что вы знаете об изотопах водорода?

4. Какова валентность водорода в соединениях?

5. Почему воздушный шар, наполненный водородом, взлетает вверх?

6. Опишите физические свойства водорода.

7. Как собрать водород в сосуд?

8. Как можно получить водород в лаборатории? Напишите уравнения возможных реакций.

9. Для чего и как проверяют водород на чистоту?

10 . В какие реакции может вступать водород? Напишите их уравнения.

11 . Где можно применить пламя горящего водорода? Почему?

12. Почему не горит вода?

13. Всегда ли водород взрывоопасен?

14. Что вы знаете о сероводороде?

15. Как получается и где применяется аммиак?

16. Как получить хлороводород? Чем он отличается от соляной кислоты?

17. Как водород восстанавливает металлы из оксидов?

2.4 Контрольные вопросы по теме

1. Какой элемент характеризуется наибольшей распространенностью во Вселенной?

2. Кто впервые выделил водород в чистом виде?

3. Какова электронная конфигурация водорода?

4. Назовите изотопы водорода.

5. Чем объясняется сравнительно небольшая активность молекулярного водорода при обычной температуре.

6. В каких модификациях может существовать газообразный водород?

7. Охарактеризуйте химические свойства водорода.

8. Что называют гремучим газом?

9. Какие соединения водород образует с активными металлами?

10. Оксиды каких элементов восстанавливаются до металлов водородом?

11. Что такое реакции гидрирования?

12. Каковы способы получения водорода в промышленности?

13. Как получают водород в лаборатории?

14. Перечислите основные области применения водорода.

15. Что такое водородное топливо?

16. Почему баллоны, содержащие сжатый кислород можно хранить в помещениях, а баллоны с водородом нельзя?

17. Каково значение водорода в природе.

2.5 Задачи

1) Какой минимальный объем гремучего газа нужно использовать для получения 2 л воды?

2) Какую массу цинка (г) надо растворить в соляной кислоте, чтобы полученным водородом можно было восстановить 14.4 г оксида меди(II)?

3) Самый тяжелый из изотопов водорода- тритий- радиактивен. В какой элемент превращается радиактивный водород при в-распаде?

4) Рассчитайте количество водорода, которое может быть получено из 21 г гидрида кальция в случае:

а) термического разложения твердого образца;

б) реакции такого же образца с водой.

5) В солнечной атмосфере содержится 82% водорода-1 и 18 % гелия-4 по числу атомов. Рассчитайте массовую долю атомарного водорода в атмосфере солнца.

6) Допишите уравнения реакций:

Zn + 2HCl = ? + H₂

? + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂

NaH + H₂O = NaOH + ?

2Al + 2NaOH + 6H₂O = ? + 3H₂

Zn + ? + 2H₂O = K₂[Zn(OH)₄] + H₂

Даны вещества: вода, оксид меди, сера. Нужно получить: водород, кислород, медь, сернистый газ, сульфид меди. Составьте уравнения реакций получения их из данных веществ и тех, которые будут получаться в результате реакций. Укажите тип каждой реакции и условия их протекания.

Даны вещества: водород, кислород, цинк, соляная кислота, оксид меди (II). Составьте уравнения пяти реакций возможного взаимодействия этих веществ между собой.

7). Приведите примеры образования водорода в результате реакции:

а) разложения

б) замещения. Напишите уравнения этих реакций.

8). Какова:

а) плотность воздуха по водороду

б) плотность водорода по воздуху?

9) Одинаковое ли количество воды образуется при восстановлении водородом 10 г СuО и 10 г Сu₂О ? Ответ подтвердите расчетом.

10) При взаимодействии 6,85 г металла с соляной кислотой выделилось 1,12 л водорода. Определите металл, если известно , что он двухвалентен.

Глава 3. ЗАДАЧИ И ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

3.1 Тесты

3.1.1 Вариант 1

1. Речь идет о простом веществе водород:

а) входит в состав живых организмов;

б) водород восстанавливает металлы из их оксидов;

в) в молекуле гидрида кальция содержится два атома водорода;

г) основной элемент Вселенной.

2. Самый легкий газ:

а) NO;

б) Н₂;

в) СО₂;

г) О₂.

3. В лаборатории водород получают при взаимодействии соляной кислоты с:

а) Pt;

б) Cu;

в) Au;

г) Zn.

4. Когда водород собирают способом вытеснения воздуха, то сосуд держат:

а) вверх дном;

б) вниз дном;

в) горизонтально;

г) не имеет значения.

5. «Гремучий газ» - смесь водорода с кислородом в соотношении:

а) 2:1;

б) 1:1;

в) 1:2;

г) произвольном.

6. Массовая доля водорода в хлороводороде (НCl) равна:

а) 0,361;

б) 0,027;

в) 0,043;

г) 0,154.

7. Реагирует с водородом при обычных температурах:

а) О₂;

б) Cl₂;

в) S;

г) Ca.

8. Уравнение реакции и название продукта верны для:

а) N₂ + 3H₂ = 2NH₃, гидрид азота;

б) Ti + H₂ = TiH₂, оксид титана;

в) Н₂ + 2К = 2КН, гидрид калия;

г) Н₂ + S = H₂S, гидрид серы.

9. Относится к реакции восстановления:

а) FeО + Н₂ = Fe + Н₂О;

б) Zn + Cl2 = ZnCl₂;

в) Zn + S = ZnS;

г) 4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅.

10. Реактивами в цепочке превращений

Fe Fe₂О₃ Fe

являются:

а) Н₂ и О₂;

б) О₂ и Н₂;

в) Н₂О и Н₂;

г) О и Н.

11. Выберите формулу гидрида калия:

а) KOH;

б) КNO₃;

в) КH;

г) К₂SO₄.

12. Имеет самую низкую температуру кипения:

а) О₂;

б) Н₂;

в) N₂;

г) Сl₂.

13. По термохимическому уравнению

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + 571 кДж

рассчитайте (в кДж) количество теплоты, выделившееся при сгорании 1 г Н₂.

а) 2855;

б) 57,10;

в) 142,75;

г) 34,26.

14. Сколько граммов калия прореагирует с 8 г водорода?

а) 312;

б) 420;

в) 180;

г) 260.

15. Водород в лаборатории получают при действии кислот на некоторые металлы. При этом атомы водорода в кислотах замещаются атомами металлов. Напишите уравнения взаимодействия водных растворов соляной (НСl) и серной (Н₂SO₄) кислот с алюминием и железом(II).

16. В двух одинаковых стеклянных колбах без этикеток находятся кислород и водород. Определите, в какой колбе какой газ находится.

3.1.2 Вариант 2

1. Речь идет о простом веществе водород:

а) входит в состав кислот;

б) чистый водород спокойно горит;

в) в молекуле гидрида кальция содержится два атома водорода;

г) основной элемент Вселенной.

2. Самый легкий газ:

а) Не;

б) Н₂;

в) СО₂;

г) О₂.

3. В лаборатории водород получают при взаимодействии кислоты с:

а) Cu;

б) Ag;

в) Zn;

г) Pt.

4. Водород собирают способом вытеснения:

а) воздуха, держа сосуд горизонтально;

б) воздуха, держа сосуд вниз дном;

в) воды, держа сосуд вниз дном;

г) воды, держа сосуд вверх дном.

5. «Гремучий газ» - смесь водорода с кислородом в соотношении:

а) 2:1;

б) 1:1;

в) 1:2;

г) произвольном.

6. Массовая доля водорода в воде равна:

а) 0,6;

б) 0,5;

в) 0,4;

г) 0,1.

7. Реагирует с водородом при обычных температурах:

а) О₂;

б) Cl₂;

в) S;

г) F₂.

8. Уравнение реакции и название продукта верны для:

а) N₂ + 3H₂ = 2NH₃, азотоводород (аммиак);

б) Ti + H₂ = TiH₂, оксид титана;

в) Н₂ + О₂ = Н₂О, вода;

г) Н₂ + S = H₂S, гидрид серы.

9. Относится к реакции восстановления:

а) СuО + Н₂ = Сu + Н₂О;

б) Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂;

в) Zn + S = ZnS;

г) 4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅.

10. Реактивами в цепочке превращений

Сu СuО Сu

являются:

а) Н₂ и О₂;

б) О₂ и Н₂;

в) Н₂О и Н₂;

г) О и Н.

11. Выберите формулу гидрида натрия:

а) Nа₂O;

б) NаOН;

в) NaH;

г) Na₂SO₄.

12. Имеет самую низкую температуру кипения:

а) О₂;

б) Н₂;

в) N₂;

г) Не.

13. По термохимическому уравнению

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + 571 кДж

рассчитайте (в кДж) количество теплоты, выделившееся при сгорании 10 г Н₂.

а) 2855;

б) 5710;

в) 1427,5;

г) 3426.

14. Сколько граммов кальция прореагирует с 4 г водорода?

а) 20;

б) 40;

в) 80;

г) 160.

15. Водород в лаборатории получают при действии кислот на некоторые металлы. При этом атомы водорода в кислотах замещаются атомами металлов. Напишите уравнения взаимодействия соляной (НСl) и серной (Н₂SO₄) кислот с алюминием и цинком.

16. В двух стеклянных колбах без этикеток находятся кислород и водород. Определите, в какой колбе какой газ находится.

3.1.3 Вариант 3

1. Речь идет об элементе водород:

а) при обычных температурах реагирует с Са и F₂;

б) чистый водород спокойно горит;

в) его смеси с кислородом взрывоопасны;

г) первый по распространенности во Вселенной.

2. Валентность и относительная атомная масса водорода равны:

а) 1 и 2;

б) 2 и 2;

в) 1 и 1;

г) 1 и 1,5.

3. В лаборатории водород получают при взаимодействии кислоты с:

а) Hg;

б) Ag;

в) Mg;

г) Аu.

4. Когда водород собирают способом вытеснения воздуха, сосуд держат:

а) горизонтально;

б) вниз дном;

в) вверх дном;

г) не имеет значения.

5. Чистый водород горит в избытке кислорода:

а) со свистом;

б) со взрывом;

в) без звука;

г) не горит.

6. Массовая доля водорода в аммиаке NH₃ равна:

а) 0,36;

б) 0,18;

в) 0,42;

г) 0,25.

7. Реагирует с водородом при обычных температурах:

а) N₂;

б) Cl₂;

в) Ca;

г) Fе.

8. Уравнение реакции и название продукта верны для:

а) 2Nа + H₂ = 2NaH, натрийводород;

б) F₂ + H₂ = 2HF, фтороводород;

в) Н₂ + Сl₂ = 2НCl, оксид хлора;

г) Н₂ + Sе = H₂Sе, гидрид селена.

9. Относится к реакции восстановления:

а) Сa + Н₂ = СaН₂;

б) Zn + 2HBr = ZnBr₂ + H₂;

в) 2H₂ + O₂ = 2H₂O;

г) Fe₂O₃ + 3H₂ = 3H₂О + 2Fe.

10. Реактивами в цепочке превращений

W WО₃ W

являются:

а) Н₂O и О₂;

б) Н₂О и Н₂;

в) О₂ и Н₂;

г) Н и О.

11. Выберите формулу сероводорода:

а) Nа₂S;

б) SO₂;

в) H₂S;

г) Н₂SO₄.

12. Имеет самую высокую теплопроводность:

а) СО₂;

б) N₂;

в) Не;

г) Н₂.

13. По термохимическому уравнению

СuО + Н₂ = Сu + Н₂О + 80 кДж

рассчитайте массу (в г) водорода, если выделилось 400 кДж теплоты.

а) 20;

б) 5;

в) 80;

г) 10.

14. Какой объем водорода (в л) прореагирует с 4 г кальция (н. у.)?

а) 2,24;

б) 2240;

в) 4,48;

г) 1,12.

3.2 Задачи

3.2.1 Задание № 1

1. Сколько граммов цинка нужно взять для реакции с соляной кислотой HСl, чтобы получить 1,12 л водорода при нормальных условиях?

2. Между собой прореагировали 23 г Na и 1018 мл воды. Сколько граммов NaOH растворено в 1л полученного раствора? Сколько литров водорода (при н.у.) выделилось?

3. Сколько литров водорода (при н.у.) теоретически можно получить в реакции 448 л метана CH₄ с перегретым паром? Какой объем занимал водород сразу после окончания реакции при давлении 1 атм и температуре 1000 ^оС?

4. В сосуд с водой поместили электроды и некоторое время пропускали постоянный электрический ток. Масса сосуда уменьшилась на 360 г. Сколько литров водорода (при н.у.) было получено в процессе электролиза?

3.2.2 Задание № 2

Водород записывают в 2 резко противоположные группы химических элементов:

- в главной подгруппе 1 группы - подгруппе Щелочные металлы

- в главной подгруппе 7 группы- подгруппе галогены.

Почему?

Обсудите вопрос в своей группе, занесите ответы в инструктивную карту, в соответствии на каждый пункт-ответ. Кто готов поднимите руку.



Общее с щелочными металлам	Общее с галогенами
1.	1.
2.	2.
3.	3.
4.	4.
5.	5.

Запишите схему в тетрадь после обсуждения.

3.2.3 Задание № 3

Рассчитайте массовую долю водорода в воде, образованную протием ₁¹Н?

3.2.4 Задание № 4

По ходу доклада заполнить схему, указав область распространения и применения водорода.

Распространение водорода	Применение водорода

3.2.5 Задание № 5

Способы получения водорода:

а) Лабораторные:

- Металлы с растворами кислот

Zn + 2HCL --- ZnCL₂ + H₂ (1)

- Электролизом воды:

Н₂О --- Н₂ + О₂ (2)

б) Промышленные:

- Конверсией воды:

С + Н₂О --- СО + Н₂ (3)

- Конверсией метана с водяным паром:

СН₄ + 2 Н₂О --- СО₂ + 4 Н₂ (4)

- Разложением метана:

СН₄ --- С + Н₂ (5)

Рассчитайте количество водорода, которое выделится при взаимодействии 10 г воды с углеродом по уравнению (3)

3.2.6 Задание № 6

Закончите уравнение взаимодействия водорода с металлами и расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

Н₂ + Na---

Определите, чем является водород в химической реакции окислителем или восстановителем и занесите в схему на доске.

ЛИТЕРАТУРА

1. Габриелян, О.С. Химия. 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян. - М. : Дрофа, 2004. - 224 с. : ил.

2. Зуева, М.В. Школьный практикум. Химия. 8-9 кл / М.В. Зуева, Н.Н. Гара. - М.: Дрофа, 1999. - 128 с. : ил.

3. Маршанова, Г.Л. Техника безопасности в школьной химической лаборатории: Сборник инструкций и рекомендаций / Г.Л. Маршанова. - М.: АРКТИ, 2003. - 80 с.

4. Назарова, Т.С. Карты-инструкции для практических занятий по химии. 8-11 классы / Т.С. Назарова, В.Н. Лаврова. - М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. - 95 с. : ил.

5. Диккерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии. - М.: Мир, Т1, 1982, 652 с.,Т2, 1982, 620 с.

6. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. - М.: Мир, 1979, 677 с.

7. Некрасов Б.В. Основы общей химии: в 2т. М.: Химия, Т.1, 1973, 656с., Т. 2, 1973, 688 с.

8. Карапетьянц М.Х, Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1994, 592 с.

9. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.: Химия, 1985

10. Практикум по общей и неорганической химии. / Под ред. Карапетьянца М.Х., Дракина С.И. - М.: Высш.шк., 1969, 288 с.

11. Практикум по неорганической химии. / Под ред. Зломанова В.П. - М.: изд-во МГУ, 1994, 320 с.