§ 19. Водород

На уроке отрабатываются экспериментальные умения получения газов с автоматическими приборами, сбор газ методом вытеснения воздуха и воды, проверка горючего газа на чистоту; умение наблюдать, делать выводы и записывать результаты практической работы в тетради. Большое значение уделено правилам техники безопасности и подготовке к работе на предыдущем уроке.

Получение водорода в лаборатории

Современный лабораторный способ получения водорода не отличается от того, которым его получал Генри Кавендиш. Это реакции металлов с кислотами. В лаборатории водород получают в аппарате Киппа (рисунок 152).

Аппарат Киппа изготовляется из стекла и состоит из нескольких частей:

  1. реакционная колба с резервуаром;
  2. воронка с длинной трубкой;
  3. газоотводная трубка.

Реакционная колба имеет верхнюю шарообразную часть с отверстием, в которое вставляется газоотводная трубка, снабженная краном или зажимом, и нижний резервуар в виде полусферы. Нижний резервуар и реакционная колба разделены резиновой или пластиковой прокладкой с отверстием, через которое проходит в нижний резервуар длинная трубка воронки, доходящая почти до дна. На прокладку через боковое отверстие шпателем насыпают твёрдые вещества (мрамор, цинк). Отверстие закрывается пробкой с газоотводной трубкой. Затем при открытом кране или зажиме в верхнюю воронку заливается раствор кислоты. Когда уровень жидкости достигает вещества на прокладке, начинается химическая реакция с выделением газа. При закрытии крана давление выделяющегося газа выдавливает жидкость из реактора в верхнюю часть воронки. Реакция прекращается. Открытие крана приводит к возобновлению реакции. Поместим в реакционную колбу кусочки цинка. В качестве кислоты воспользуемся серной кислотой. При контакте цинка и серной кислоты протекает реакция:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2­

Водородом можно заполнить мыльный пузырь.

Для этого необходимо опустить газоотводную трубку в мыльный раствор. На конце трубки начнется формирование мыльного пузыря, заполненного водородом; со временем пузырь отрывается и улетает вверх, что доказывает легкость водорода. Соберем выделяющийся водород. С учетом того, что водород намного легче воздуха, для сбора водорода сосуд, в котором собирается газ, необходимо располагать вверх дном, или производить собирание методом вытеснения воды. Как обнаружить водород? Заполним пробирку водородом, держа ее вверх дном, по отношению к газоотводной трубке. Поднесем пробирку отверстием к пламени спиртовки – слышится характерный хлопок.

Хлопок – это признак того, что в пробирке содержится водород. При поднесении пробирки к пламени водород вступает в реакцию с кислородом, содержащимся в воздухе. При малых количествах реакция кислорода и водорода сопровождается хлопком. Более подробно об этой реакции будет рассказано в следующем параграфе.

Ход урока

(курсивом описаны действия учеников и учителя, особенности методики урока; обычным шрифтом – речь учителя)

I. Организационный момент (1 мин.)

отметить наличие халатов у всех учеников, проверить свободны ли от сумок проходы, убраны ли волосы у девочек. На столах оставить только ручки, калькуляторы и тетради.

II. Активизация знаний, необходимых для выполнения практической работы (13 мин.)

Слайд 1:

f_clip_image003.jpg

На этом уроке мы получим водород в лабораторных условиях. Это газообразное вещество; является взрывоопасным, если загрязнено воздухом, и поэтому требует к себе повышенного внимания.

Ученики одновременно с обсуждением расписываются в журнале техники безопасности.

Слайд 2:

f_clip_image001.gif Ознакомление с планом урока. I.

 f_clip_image005.jpg

На предыдущем уроке была проведена подготовка учеников к данной практической работе (Презентация 1) и задано домашнее задание:

f_clip_image007.jpg

Слайд 3:

Слайд проявляется постепенно, в соответствии с беседой

f_clip_image009.jpg

Вопросы:

  1. Какие исходные вещества будем использовать мы для получения водорода?
  2. Необходимо ли нагревать реакционную смесь?
  3. На что обратить внимание при записи наблюдений?
  4. Какой прибор будем использовать для получения водорода?
  5. Какими способами можно собрать водород, почему?

Слайд 4:

Слайд проявляется постепенно, в соответствии с беседой

f_clip_image011.jpg

Вопросы:

  1. Как доказать наличие водорода в пробирке-приёмнике?
  2. Какая химическая реакция происходит при этом?
  3. На что обратить внимание при записи наблюдений в данном пункте работы?
  4. Что из себя представляет гремучий газ?

Просмотр двух видеороликов.

f_clip_image014.gif

Если взрыв произойдет в стеклянном сосуде, то осколки могут поранить окружающих и экспериментатора.

При проверке водорода на чистоту сжигают небольшой его объем (около 15 мл).

Возможный микровзрыв к травме привести не может.

Правило ТБ: пока нет убежденности, что газ из прибора выделяется чистый, держать отверстие газоотводной трубки подальше от пламени спиртовки.

Слайд 5:

Демонстрация результатов нарушений правил ТБ: пробирка с растресканным дном

f_clip_image016.jpg

Правило ТБ: нагревать пробирку необходимо в том месте, где находится твердое вещество, а не выше – где воздух. От неравномерного нагрева пробирка треснет.

пробирка со следами соляной кислоты в смеси с оксидом меди (II)

Правило ТБ: при зарядке автоматического прибора соляной кислотой нужно следить, чтобы не перелить кислоту (max 2 мл), иначе избыток от экзотермичности и бурного течения процесса попадет в газоотводную трубку.

III. Демонстрация эксперимента учителем (7 мин.)

Слайд 6 f_clip_image017.gif

Слово учителя с элементами беседы

f_clip_image019.jpg

1. Взять ложкой-дозатором небольшое количество черного порошка оксида меди (II), поместить в пробирку, оставить в штативе для пробирок до проведения опыта по изучению восстановительных свойств водорода.

2. Закрепить автоматический прибор для получения газов в лапке штатива. Зарядить прибор исходными веществами: 4-5 гранул цинка поместить на резиновый кружок, через воронку прилить соляную кислоту так, чтобы ее слой над цинком был не более 2 мл. Прибор закрыть максимально герметично.

3. Для проверки газа на чистоту, мне приходится приготовить спиртовку заранее. Вы работаете вдвоем и зажжете спиртовку после того, как наберете газ в пробирку- приемник.

Правила ТБ: работа со спиртовкой

а) прежде чем зажечь спиртовку, нужно проверить плотно ли диск прилегает к отверстию резервуара (иначе искра может попасть в резервуар и весь объем спирта воспламенится)
б) зажигать только спичкой (нельзя использовать зажигалку, другую спиртовку)
в) спичку класть в лоток следует, убедившись, что она затушена (демонстрация нарушения правил ТБ – прожженный лоток)
г) чтобы погасить пламя, ее следует закрыть колпачком (задувать нельзя)

Выделяющийся водород собрать методом вытеснения воздуха, держа пробирку-приёмник вверх дном. Проверить газ на чистоту: зажать отверстие пробирки пальцем и поднести пробирку к пламени спиртовки, открыть ее.

4. Затем выделяющийся водород собрать методом вытеснения воды: набрать полную пробирку воды, перевернуть ее в кристаллизаторе и подвести к отверстию газоотводную трубку. Когда пробирка-приемник полностью заполнится водородом, зажать отверстие пальцем под водой. Убедиться в чистоте газа.

5. Закрепить пробирку с оксидом меди (II) в держателе.

Правила ТБ: закрепление пробирки в держателе

а) пробирку закрепляют в верхней третьей части ближе к отверстию
б) пробирка не должна выпадать, но проворачиваться (иначе при нагревании стекло расширяется и пробирка может лопнуть)
в) чтобы вынуть пробирку из держателя, нужно ослабить зажим.

Прогреть пробирку на пламени спиртовки 2-3 раза, далее нагревать ее в верхней части пламени, в том месте, где находится оксид меди (II). Внести газоотводную трубку с выделяющимся водородом.

После окончания опыта дать пробирке остыть, затем поставить в штатив для пробирок.

6. Потушить спиртовку, перекрыть зажимом выделение водорода.

Основное правило ТБ: работать уверенными руками!

IV. Выполнение практической работы, оформление результатов, уборка рабочего места  (23 мин.)

Слайд 6 f_clip_image017_0000.gif

1. Ученики выполняют практическую работу самостоятельно. Учитель следит за правиль-ностью выполнения техники эксперимента и соблюдением правил ТБ.

2. Уборка рабочего места: после окончания опыта по изучению восстановительных свойств водорода:

1-й ученик: потушить спиртовку, дать пробирке-реактору остыть, затем поставить ее в штатив для пробирок.

2-й ученик: перекрыть выделение газа в автоматическом приборе, вынуть воронку, остатки цинка поместить на фильтровальную бумагу. Вынуть прибор из лапки штатива, слить отра-ботанный раствор в «СКЛЯНКУ ДЛЯ СЛИВА», сдать прибор учителю.

учитель: собирает лотки и кристаллизаторы с водой.

3. Демонстрационный опыт: изучение продукта реакции цинка с соляной киcлотой

f_clip_image021.jpg 

Отработанный раствор слить в стакан и несколько капель с помощью стеклянной палочки перенести на стеклянную пластинку. Укрепить пластинку в тигельных щипцах и упарить раствор на пламени

Что наблюдается?

4. Оформить результаты эксперимента: сформулировать и записать наблюдения, вывод (что узнали про газообразное вещество водород на практической работе), сдать тетрадь.

Проведение урока (Фото-фильм)

Использованные электронные пособия:

  1. Химия (8-11 класс). Виртуальная лаборатория. Лаборатория систем мультимедиа, МарГТУ, 2004.
  2. Химия для всех XXI. Химические опыты со взрывами и без. Ахлебинин А.К. и др., 2006.

Оформление работы в тетради ученика:

Практическая работа 5: Получение водорода и изучение его свойств

1. Способ получения водорода – взаимодействие активных металлов с кислотами.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + Н2↑ + Q — при обычных условиях

Наблюдения:

  • реакция взаимодействия гранул цинка с соляной кислотой идет сначала медленно, затем очень бурно, пробирка разогревается
  • из газоотводной трубки выделяется бесцветный газ
  • при упаривании полученного раствора на стеклянной пластинке остается белый порошок

2. Приборы для получения и собирания водорода

f_clip_image023.jpg 

Рис. Прибор для получения водорода – автоматический, который позволяет в любой момент остановить реакцию с помощью зажима (прибор Кирюшкина).

Собирание газа методом вытеснения воды – возможно, т.к. водород малорастворим в ней.

f_clip_image024.jpg

Рис. Собирание газа методом вытеснения воздуха – держа пробирку-приемник вверх дном, т.к.

1.gif– следовательно, водород легче воздуха                                             

3. Обнаружение водорода – проверка его на чистоту

f_clip_image025.jpg 

2.gif

Наблюдения:

  • при сжигании первой порции газа раздается резкий лающий звук
  • при сжигании второй порции газа слышен легкий хлопок Рисунок 5 «п-пах»

4. Свойство водорода – активный восстановитель

f_clip_image027.jpg

3.gif

Наблюдения:

  • порошок меняет цвет с черного на медный
  • на стенках пробирки появляются бесцветные капельки жидкости

Вывод:

Одним из способов получения водорода в лаборатории является взаимодействие цинка с разб. соляной кислотой, при этом образуется соль (хлорид цинка) и водород. Водород – бесцветный газ, без запаха, малорастворим в воде, легче воздуха, в смеси с воздухом взрывоопасен, восстанавливает металлы из их оксидов.

Получение водорода в лаборатории

В лабораториях водород получают уже известным вам способом, действуя кислотами на металлы: железо, цинк и др. Поместим на дно пробирки три гранулы цинка и прильем небольшой объем соляной кислоты. Там, где кислота соприкасается с цинком (на поверхности гранул), появляются пузырьки бесцветного газа, которые быстро поднимаются к поверхности раствора:

водород

Атомы цинка замещают атомы водорода в молекулах кислоты, в результате чего образуется простое вещество водород Н2, пузырьки которого выделяются из раствора. Для получения водорода таким способом можно использовать не только хлороводородную кислоту и цинк, но и некоторые другие кислоты и металлы.

Соберем водород методом вытеснения воздуха, располагая пробирку вверх дном (объясните почему), или методом вытеснения воды и проверим его на чистоту. Пробирку с собранным водородом наклоняем к пламени спиртовки. Глухой хлопок свидетельствует о том, что водород чистый; «лающий» громкий звук взрыва говорит о загрязненности его примесью воздуха.

В химических лабораториях для получения относительно небольших объемов водорода обычно применяют способ разложения воды с помощью электрического тока:

реакции с водородом
Из уравнения процесса разложения следует, что из 2 моль воды образуются 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, и соотношение объемов этих газов также равно:

химическая реакция

Получение водорода и изучение его свойств.

Цель работы: получить водород в реакции кислоты с металлом, собрать полученный газ и исследовать его свойства.

Реактивы и оборудование: раствор хлороводородной кислоты, гранулы цинка (или кусочки железа), части прибора для получения газов, стаканчик или пробирка с водой, пробирка для собирания водорода, спиртовка, спички, лучинка.

Опыт 1. Получение водорода.

Соберите прибор для получения водорода и проверьте его на герметичность. Положите в пробирку несколько гранул цинка и прилейте к ним небольшой объем (1-2 см3) раствора хлороводородной кислоты. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, конец которой погрузите в стаканчик или пробирку с водой.

Схема установки для получения водорода.

Опыт 2. Изучение свойств водорода.

Физические свойства водорода. Наблюдая за протеканием опыта 1, обратите внимание на отсутствие окраски у водорода. Растворяется ли водород в воде?

Химические свойства водорода. Соберите водород. Для этого газоотводную трубку извлеките из воды и введите в пробирку, закрепленную в штативе вверх дном. Вспомните, почему пробирка должна быть расположена именно так. Примерно через 1 минуту осторожно извлеките газоотводную трубку и к отверстию пробирки поднесите горящую лучинку или спичку. Какой признак свидетельствует о протекании химической реакции? Какое химическое свойство проявляет водород в этой реакции?

Составьте отчет о проделанной работе. Сделайте вывод о способе получения водорода в лаборатории, о его физических и химических свойствах, которые вы исследовали. Составьте соответствующие уравнения химических реакций.

ОТВЕТЫ

Опыт 1.

Для цинка
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Это реакция замещения. Её продуктами являются хлорид цинка и водород.

Для железа
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Это реакция замещения. Её продуктами являются хлорид железа (II) и водород.

Опыт 2.

Водород в воде практически нерастворим.
Для собирания водорода пробирку нужно держать вверх дном потому, что водород легче воздуха.
При поднесении горящей лучины (спички) к отверстию пробирки с водородом мы слышим хлопок — происходит взрыв в результате взаимодействия кислорода воздуха с водородом. В результате этой реакции на стенках пробирки можно увидеть капельки прозрачной жидкости — воды.
2H2 + O2 = 2H2
В этой химической реакции водород проявляет свойство горючести.

Вывод: мы научились получать водород в лабораторных условиях путем взаимодействия металла (цинка или железа) с кислотой (хлороводородная кислота). При собирании водорода пробирку держат дном вверх, т.к. водород легче воздуха.
Физические свойства водорода: газ без цвета и запаха, нерастворим в воде, легче воздуха.
Химические свойства водорода: при поджигании происходит взрывная реакция горения с кислородом воздуха с образованием воды.

Шиманович 7 класс практическая работа № 5 - получение водорода и изучение его свойств.

ХИМИЯ

Back.gif   Menu.gif   For.gif

00137.jpg

Строение и свойства атомов. Вы, очевидно, обратили внимание на то, что каждому элементу в Периодической системе Д. И. Менделеева отводится одно, строго определённое место. Совсем другое дело химический элемент водород. Это единственный элемент, для которого химики отводят в Периодической системе Д. И. Менделеева два места — да каких! Его записывают в две резко противоположные по свойствам группы химических элементов: в главную подгруппу I группы — подгруппу щелочных металлов, а также в главную подгруппу VII группы — подгруппу галогенов. Почему?

Подобно атомам щелочных металлов, атом водорода содержит на внешнем и единственном энергетическом уровне один электрон, поэтому легко отдаёт его и проявляет восстановительные свойства, получая при этом степень окисления +1. Эти особенности сближают водород с щелочными металлами.

Но, подобно атомам галогенов (химических элементов главной подгруппы VII группы Периодической системы Д. И. Менделеева), атому водорода до завершения внешнего энергетического уровня не хватает одного электрона (атом благородного газа 2-го периода, гелия, содержит на первом и единственном завершённом уровне два электрона), поэтому водород способен проявлять окислительные свойства в реакциях с металлами, забирая у них этот электрон и получая в результате степень окисления -1. Молекулы водорода, как и молекулы галогенов, двухатомны и образованы за счёт неполярной ковалентной химической связи. При обычных условиях водород — это газ, так же как и фтор, и хлор.

Водород — простое вещество. Молекула водорода состоит из двух атомов и образована ковалентной неполярной химической связью. Это самый лёгкий из газов. Он более чем в 14 раз легче воздуха, поэтому водород собирают в перевёрнутый вверх дном сосуд (рис. 76).

76.jpg

Рис. 76.
Получение водорода взаимодействием соляной кислоты и цинка; сбор водорода методом вытеснения воздуха

Водород почти нерастворим в воде, поэтому его можно собирать и способом вытеснения воды (рис. 77).

77.jpg

Рис. 77.
Получение водорода взаимодействием кальция с водой; сбор водорода методом вытеснения воды

Как распознают водород, вы уже знаете: по характерному глухому хлопку-взрыву при поднесении горящей спички к сосуду (пробирке) с чистым водородом и по особому («лающему») взрыву при поднесении горящей спички к сосуду со смесью водорода с воздухом или с кислородом (2V (Н2) : IV (O2)), которую называют «гремучим газом».

Химические свойства водорода определяются его способностью как к восстановлению, так и к окислению.

Восстановительные свойства водорода. Реакцию горения водорода, уравнение которой

2Н2 + O2 = 2Н2O,

применяют как при сварке и резке металлов из-за высокой температуры, сопровождающей эту реакцию. Водород также используют в качестве топлива в ракетных двигателях.

Реакции водорода с неметаллами используют для получения важнейших химических продуктов, например аммиака и хлороводорода:

00139.jpg

Водород является восстановителем не только по отношению к простым веществам, но также и по отношению к сложным. Так, его можно использовать для восстановления металлов из их оксидов (рис. 78), например:

00139-1.jpg

78.jpg

Рис. 78.
Взаимодействие оксида меди (II) с водородом

Водород взаимодействует с оксидом углерода (II), образуя важнейшее органическое соединение — метиловый спирт, который служит сырьём при получении некоторых пластмасс. С помощью водорода жидкие жиры масла превращают в твёрдые — маргарин. С этими реакциями водорода вы познакомитесь при изучении органической химии.

Окислительные свойства водорода проявляются при его взаимодействии с металлами, в результате которого образуются твёрдые солеподобные соединения — гидриды:

00139.jpg

Важнейшие области применения водорода, основанные на его свойствах, приведены на рисунке 79.

79.jpg

Рис. 79.
Применение водорода:
1 — водородная горелка; 2 — производство маргарина; 3 — ракетное топливо; 4—7 — производство различных веществ (аммиака 4, металлов, например вольфрама 5, соляной кислоты 6, органических веществ 7)

Водород в природе. Получение водорода. В космосе водород является самым распространённым элементом — из каждых 10 атомов Вселенной на долю водорода приходится 8. Наше Солнце более чем наполовину состоит из водорода. На этой звезде, как и на многих других, из ядер атомов водорода образуются ядра атомов гелия и других более тяжёлых химических элементов. Этот процесс сопровождается выделением огромного количества энергии, за счёт которой и существует жизнь на нашей планете.

На Земле водород содержится в виде соединений, важнейшим из которых является вода, образующая такую геологическую оболочку планеты, как гидросфера. Этот элемент наряду с углеродом образует все органические вещества, в том числе и жизненно важные (белки, жиры, углеводы), и богатые энергией (природный газ, нефть, каменный уголь).

Водород в лаборатории можно получить взаимодействием соляной или разбавленной серной кислот с металлами, стоящими в ряду напряжений до (Н2), в первую очередь цинка:

Zn + 2НСl = ZnCl2 + Н2↑.

С этой целью в лабораторных условиях применяют специальные приборы: аппарат Киппа (рис. 80, а) или его маленький аналог — прибор Кирюшкина (рис. 80, б).

80.jpg

Рис. 80.
Приборы, используемые для лабораторного получения водорода:
а — аппарат Киппа; б — прибор Кирюшкина

Лабораторный опыт № 19
Получение и распознавание водорода

В пробирку налейте 2 мл раствора серной кислоты и поместите в неё две гранулы цинка. Что наблюдаете? Закройте отверстие пробирки большим пальцем на несколько секунд, пока не почувствуете давление газа на палец. Направьте пробирку на пламя спиртовки и уберите палец. (Внимание! Горлышко пробирки не направлять на себя!) Что наблюдаете? Какой водород вы собрали в пробирке: чистый или в смеси с воздухом? Запишите уравнения реакций и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

В промышленности водород получают конверсией (превращением) водяных паров с углем или метаном:

00142.jpg

Открытие водорода. Ещё в XVI в. было замечено, что при действии кислот на металлы выделяется газ, который средневековые химики называли «горючим воздухом». Первооткрывателем водорода считают английского физика и химика Г. Кавендиша. В 1766 г. он собрал чистый водород, получив его действием серной и соляной кислот на цинк, железо и олово. Однако вывод о том, что водород представляет собой вещество, а не «горючий воздух», был сделан только в 1784 г. французским химиком А. Лавуазье, который и дал этому элементу название «водород» — рождающий воду.

Новые слова и понятия

  1. Двойственное положение водорода в Периодической системе Д. И. Менделеева.
  2. Физические свойства водорода.
  3. Химические свойства водорода — окислительные и восстановительные.
  4. Применение водорода.
  5. Получение, собирание, распознавание водорода.

Задания для самостоятельной работы

  1. Водород образует три изотопа: протий, дейтерий и тритий. Запишите все возможные формулы воды, которые образуют эти изотопы водорода с одним из изотопов кислорода, например 00143.jpg. В какой из молекул содержание водорода наименьшее? Рассчитайте его.
  2. В лаборатории водород можно получить, как вы знаете, взаимодействием щелочного или щёлочноземельного металла с водой, а также по реакции:

    2Аl + 2NaOH + 6Н2O = 2Na[Al(OH)4] + ЗН2.

    В каком случае объём водорода наибольший, если для получения водорода используются одинаковые количества веществ металлов?

  3. Вычислите объём водорода (н. у.), который потребуется для восстановления 928 кг оксида вольфрама (VI), содержащего 25% примесей. Вычислите количество вещества металла, которое получится при этом.
  4. Запишите уравнения реакций для следующих переходов:

    00143-1.jpg

  5. В стеклянном толстостенном сосуде (эвдиометре) взорвали смесь 4 мл водорода и 3 мл кислорода. Найдите массу продукта реакции и объём непрореагировавшего газа.

romb.jpg

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него:

https://accounts.google.com

Получение водорода в промышленности

Очевидно, что при огромных объемах промышленного производства сырьем для получения водорода должны быть легкодоступные и дешевые вещества. Такими веществами являются природный газ (метан СН4) и вода. Запасы природного газа очень велики, а воды — практически неограниченны.

Самый дешевый способ получения водорода — разложение метана при нагревании:

водород

Эту реакцию проводят при температуре около 1000 °С.

В промышленности водород также получают, пропуская водяные пары над раскаленным углем:

получение водорода

Существуют и другие промышленные способы получения водорода.

Подписи к слайдам:

Слайд 1

Практическая работа № 4 «Получение водорода и изучение его свойств » 8 класс Учитель химии ГБОУ СОШ №382 Красносельского района Санкт-Петербурга Михайлова Елена Васильевна

Слайд 2

Какого элемента больше в природе? 92% 8 % 99% 1 %

Слайд 3

Какие физические свойства водорода вы знаете? Агрегатное состояние Цвет Вкус Запах Растворимость в воде По отношению к воздуху легче или тяжелее?

Слайд 4

Докажите с помощью расчётов, что водород легче воздуха

Слайд 5

Практическая работа «Получение водорода и изучение его свойств» Прежде чем выполнять работу ответьте на вопросы и используйте их в формулировке выводов: При взаимодействии каких веществ можно получить водород? Что вытесняет водород из кислоты ? 2. Каким методом собирают водород? 3. Почему собирают водород в первернутую вверх дном пробирку? 4. Как распознать наличие водорода?

Слайд 6

1. При взаимодействии каких веществ можно получить водород? Каковы условия протекания этих реакций? Ме + НА n = MeAn + H 2 (до Н2) (р) кроме Н NO3 Ме + Н 2 O = MeOH + H 2 ( р) (м)

Слайд 7

Например Zn + 2 Н Cl = ZnCl 2 + H 2 (до Н2) (р) 2Na + 2 Н 2 O = 2NaOH + H 2 ( р) (м) Каким из перечисленных способов вы будете получать водород на уроке и почему?

Слайд 8

2. Каким методом собирают водород? Почему? Метод вытеснения воздуха Метод вытеснения воды

Слайд 9

3. Почему пробирка должна быть направлена вверх дном? М (Н 2 ) = 2 г/моль М (воздуха) = 29 г/моль М (воздуха) = 29 г/моль = 14,5 М (Н 2 ) 2 г/моль

Слайд 10

Для получения каких газов используют 1 или 2 вариант? Метод вытеснения воздуха

Слайд 11

Приборы для получения газов Какой прибор вы используете для получения водорода и почему?

Слайд 12

4. Как распознать наличие водорода ?

Слайд 13

Практическая работа «Получение водорода и изучение его свойств» Технологическая карта Ознакомлены: __________ подпись Цель: (сформулируйте цель работы) Правила техники безопасности: Какие правила ТБ необходимо соблюдать при использовании спиртовки?

Слайд 14

Практическая работа «Получение водорода и изучение его свойств» Инструкция: Технологическая карта Выберите реактивы для проведения эксперимента Соберите прибор для получения водорода Проведите эксперимент Заполните технологическую карту Оцените работу

Слайд 15

Технологическая карта Практическая работа «Получение водорода и изучение его свойств» Название Рисунок Метод собирания Уравнения реакций, наблюдения Опыт 1 1 балл 1 балл 1 балл Опыт 2 1 балл 1 балл 1 балл Опыт 3 1 балл 1 балл 1 балл Вывод 1 балл Задание 1(а) — 1 балл 1(b) — 1 балл Условия оценивания: Итого: 12 баллов

Слайд 16

1 балл. Рисунок 1 1 балл. Рисунок 2 1 балл. Рисунок 3 1 балл. Метод вытеснения воздуха, пробирка перевернута вверх дном 1 балл. Метод вытеснения воздуха, пробирка перевернута вверх дном 1 балл. Метод вытеснения воздуха, пробирка перевернута вверх дном 1 балл. Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 признак: выделение пузырьков газа 1 балл. Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 признак: выделение пузырьков газа 1 балл. 2H 2 + O 2 = 2H 2 O признак: характерный свистящий звук или мягкий звук 1 балл. Вывод о способе получения и методах собирания водорода. 1 балл. Задание 1(а) — ответ: 1в, 2г 1 балл. Задание 1(b) — ответ: CuO + H 2 = Cu + H 2 O Итого: 12 баллов Отметка: …..баллов . 100% = …% 12 баллов «5» — 85%-100% «4» — 75%-85% «3» — 50%-75% «2» — 0%-50% Проверьте работу по критериям

Получение водорода в промышленности

Одним из промышленных способов получения водорода является реакция разложения воды под действием электрического тока:

2H2O эл.ток → 2H2­ + O2­.

Данный метод позволяет получить чистый водород и кислород. Процесс превращения химических веществ в другие вещества под действием электричества называется электролизом.

Электролиз – химическая реакция, протекающая под действием электрического тока Проведем электролиз воды. В стакан наполненный водой, опустим металлические электроды. Поверх электродов опустим в стакан пробирки, заполненные водой. Подсоединим электроды к источнику тока – батарейке. В пробирках наблюдается выделение газов – водорода и кислорода, которые вытесняют воду. Наблюдая за процессом электролиза, можно заметить, что в одной из пробирок газа собирается в два раза больше, чем в другой. Проанализировав уравнение реакции электролиза воды, можно сделать вывод, в какой пробирке выделяется водород, а в какой – кислород. Попробуйте это сделать самостоятельно.

Существуют и другие способы получения водорода. Железо-паровой метод долгое время широко применялся в промышленности. Через электрическую трубчатую печь проходит трубка из нержавеющей стали, заполненная железными стружками. Через трубку с железными стружками пропускают водяной пар. При температуре около 800°С пары воды взаимодействуют с железом, образуя оксид Fe3O4 (железную окалину) и газообразный водород:

3Fe + 4Н2О = 4Н2­ + Fe3O4.

Можно получить Н2, пропуская Н2О через слой раскаленного угля. При этом образуется смесь двух газов – СО и Н2 (водяной газ):

Н2О + С = CO­ + Н2­

В настоящее время водород получают взаимодействием углеводородов (в основном метана, СН4) с водяным паром или неполным окислением метана кислородом:

СН4 + Н2О = СО + 3Н2

2СН4 + О2 = 2СО + 4Н2

Итог статьи:

  • В лаборатории водород получают в аппарате Киппа
  • Исходными веществами для получения водорода в лаборатории являются некоторые металлы и кислоты
  • Собирать водород нужно методом вытеснения воды, или методом вытеснения воздуха, расположив пробирку вверх дном по отношению к газоотводной трубке
  • Кислота – сложное вещество, в состав которого входят атомы водорода и кислотный остаток
  • Обнаружить водород можно по характерному хлопку при поднесении пробирки с водородом к пламени
  • Одним из промышленных способов получения водорода является электролиз воды
  • Электролиз – химическая реакция, протекающая под действием электрического тока

Предварительный просмотр:

Практическая работа №4

Получение водорода и исследование его свойств.

Цель работы: научиться использовать лабораторное оборудование и посуду для получения, собирания и доказательства наличия водорода, исследовать свойства водорода.

Оборудование и реактивы:. Штатив с пробирками, спиртовка, спички, пробка с газоотводной трубкой, цинк (гранулы), соляная кислота HCl, серная кислота H2SO4.

Правила техники безопасности

                Осторожно  работайте с химическим оборудованием!

                                                                                           

            а                     б                     в                      г                  д                                          

  • Запрещается пробовать вещества на вкус (а);
  • брать вещества руками (б);
  • менять пробки и пипетки от различных банок или склянок (в);
  • надо работать только над столом (г);
  •  смыть водой, затем нейтрализующим веществом реактив, если он попал   на кожу  или одежду (д);  

Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!

Помните! Пробирку прогревают, держа ее в наклонном положении, по всей длине двумя-тремя движениями в пламени спиртовки. При нагревании направляйте отверстие пробирки в сторону от себя и соседей.

Прежде чем выполнять работу ответьте на вопросы и используйте их в формулировке выводов:

  1. При взаимодействии каких веществ можо получить водород? Что вытесняет водород из кислоты?
  2. Почему водород собирают в перевернутую вверх дном пробирку?
  3. Какие методы собирания водорода вы знаете?
  4. Как распознать наличие водорода?

Для этого проанализируйте представленную информацию:

1. Рассмотрите рис 1. и сделайте вывод о методе собирания водорода.

2. Рассмотрите рис 2. и сделайте вывод о способе собирания водорода.

М (Н2) = 2 г/моль      

М (воздуха) = 29 г/моль

М (воздуха)     =   29 г/моль     = 14,5

М (Н2)                      2 г/моль

3. Рассмотрите физические свойства  водорода.

У водорода в наличие следующие физические свойства:

  • Температура кипения водорода составляет 252,76 °C;
  • А при температуре 259,14 °C он уже начинает плавиться.
  • В воде водород растворяется слабо.
  • Чистый водород – весьма опасное взрывчатое и горючее вещество.
  • Водород легче воздуха в 14,5 раз.

Ход работы:

Опыт 1

1. Соберите прибор для получения водорода:

http://tepka.ru/himiya_9/76.jpg

2. В пробирку поместите 1-2 гранулы цинка и добавьте 2-3 мл разбавленной соляной кислоты. В течение минуты выделяющемуся из прибора газу дайте свободно выходить из пробирки (там есть примеси воздуха), а затем переверните пустую пробирку вверх дном (Почему?) и соберите выделяющийся газ. Запишите наблюдения и уравнение реакции получения водорода.

Опыт 2

3.Повторите опыт, взяв вместо соляной кислоты серную. Наблюдения и уравнение реакции получения водорода запишите в тетрадь.

Опыт 3

4.Проверьте собранный вами водород на чистоту. Для этого пробирку, наполненную водородом, держа ее отверстием вниз, поднесите к горящей спиртовке. Если вы собрали чистый водород, он сгорает спокойно, с характерным звуком «п-пах». Если водород содержит примесь воздуха, слышен характерный свистящий хлопок. Запишите наблюдения и выводы о чистоте полученного газа в тетрадь.

Составьте отчет о проделанной работе, используя таблицу.

Название

Рисунок

(вещества, приборы)

Метод

собирания Н2

Уравнения реакций, наблюдения

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Вывод:

Прежде чем сформулировать вывод ответьте на вопросы , поставленные в начале работы.

Выполните задание, запишите ответ после таблицы.

https://pomogajka.com/attachs/de7/03/de7038f8614a88559ec200c8e4d6c15f.png

Сделайте общий вывод по работе, опираясь на цель работы.

Приведите в порядок свое рабочее место.   

Рисунок 1

https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/08a8/0006bf67-7067eb0a/1/img8.jpg

(А ) – Метод вытеснения воздуха                      (Б) – Метод вытеснения воды

Рисунок 2

https://academic-store.ru/image/cache/catalog/nachalnaya_shkola/himiya-nachala-himii/ob17-800x800.jpg

https://ds02.infourok.ru/uploads/ex/01a2/0004e3a1-1c3bebb1/hello_html_m29d41580.jpg

Применение водорода

Водород находит широкое практическое применение. Основные области его промышленного использования показаны на рисунке 103.

Значительная часть водорода идет на переработку нефти. Около 25 % производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH3. Это один из важнейших продуктов химической промышленности. Производство аммиака и азотных удобрений на его основе осуществляется в нашей стране на ОАО «Гродно Азот». Республика Беларусь поставляет азотные удобрения во многие страны мира.

В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты. Реакция горения водорода в

кислороде используется в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Водород применяют и для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам.

В пищевой промышленности водород используют в производстве маргарина из растительных масел. Реакцию горения водорода в кислороде применяют для сварочных работ. Если использовать специальные горелки, то можно повысить температуру пламени до 4000 оС. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами.

применение водорода

В настоящее время в ряде стран, в том числе и в Беларуси, начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт — вода. А углекислый газ, вызывающий парниковый эффект (потепление окружающей среды), не выделяется.

Предполагают, что с середины XXI в. должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. Широкое применение найдут домашние топливные элементы, работа которых также основана на окислении водорода кислородом.

Краткие выводы урока:

  1. В лаборатории водород получают действием кислот на металлы.
  2. В промышленности для получения водорода используют доступное и дешевое сырье — природный газ, воду.
  3. Водород — это перспективный источник энергии XXI в.

Надеюсь урок 26 «Получение водорода и его применение» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

  • Мне нравится 

 

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...