Регистрация

Версия для слабовидящих
Привычка всего прочнее, когда берет начало в юных годах; это называем мы воспитанием, которое есть, в сущности, не что иное, как рано сложившиеся привычки
Фрэнсис Бэкон
Сертификат владельца сайта
Сертификат владельца сайта http://www.kuksova-irina.ru/
Школа "Карьера"
Высшая школа делового администрирования
Проголосуй за наш сайт
Оцените мой сайт





Результаты
счетчик посещений
Банк Интернет-портфолио учителей
Мир олимпиад
ФГОС урок

Установите себе наш баннер

Показать код баннера
Сейчас на сайте: 97
Периодическая таблица
Таблица растворимости
Праздники сегодня

Водород, его общая характеристика и нахождение в природе. Получение водорода и его физические свойства


Урок посвящен изучению физических свойств и способов получения самого легкого газа – водорода. В уроке рассмотрена история открытия водорода. Изучив материалы урока, вы также узнаете, как можно отличить водород от других газообразных веществ. В уроке также рассмотрена история открытия водорода. 

I. Учебный видео-фильм “Водород”

II. Открытие водорода

С древ­них вре­мен людям были из­вест­ны ве­ще­ства, спо­соб­ные рас­тво­рять неко­то­рые ме­тал­лы. Сла­бые рас­тво­ры этих ве­ществ имеют кис­лый вкус, по­это­му их на­зва­ли «кис­ло­ты». На­при­мер, ли­мон­ная кис­ло­та со­дер­жит­ся в ли­моне, яб­лоч­ная кис­ло­та – в яб­ло­ке. Ве­ще­ство с хи­ми­че­ской фор­му­лой H2SO4 на­зы­ва­ет­ся сер­ной кис­ло­той.

Мно­гие ис­сле­до­ва­те­ли по­во­ди­ли опыты с кис­ло­та­ми. Было за­ме­че­но, что при дей­ствии кис­лот на неко­то­рые ме­тал­лы вы­де­ля­ют­ся пу­зырь­ки газа. По­лу­чен­ный газ легко вос­пла­ме­нял­ся, и его на­зва­ли «го­рю­чим воз­ду­хом».

По­дроб­но свой­ства этого газа были изу­че­ны ан­глий­ским уче­ным Г. Ка­вен­ди­шем в 1766г. Он по­ме­щал ме­тал­лы в рас­тво­ры сер­ной и со­ля­ной кис­лот и во всех слу­ча­ях по­лу­чал одно и то же лег­кое га­зо­об­раз­ное ве­ще­ство, ко­то­рое позже на­зва­ли во­до­ро­дом.

На­зва­ние «во­до­род» про­ис­хо­дит от греч. слов «гидор» - вода и «генао» - рож­даю, т.е. «рож­да­ю­щий воду». Дей­стви­тель­но, при го­ре­нии во­до­ро­да об­ра­зу­ет­ся вода. Это на­зва­ние пред­ло­жил А. Ла­ву­а­зьев 1779 г.

III. Общая характеристика водорода как химического элемента по положению его в ПСХЭ

                      

  • порядковый номер №1
  • период 1
  • группа I (главная подгруппа «А»)
  • относительная масса Ar(Н)=1
  • латинское название Hydrogenium (рождающий воду)

IV. Распространённость водорода в природе

 

 

 

 

 

Водород - химический элемент

 

В земной коре (литосфера и гидросфера) – 1% по массе (10 место среди всех элементов)

АТМОСФЕРА - 0,0001% по числу атомов

Самый распространённый элемент  во вселенной – 92% от числа всех атомов (основная составная часть звёзд и межзвёздного газа)

 

 

 

 

Водород – химический

элемент

 

 

 

В соединениях

Н2О – вода (11% по массе)

СН4 – газ метан (25% по массе)

Органические вещества (нефть, горючие природные газы и других)

В организмах животных и растений (то есть в составе белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других)

В теле человека в среднем содержится около 7 килограммов водорода.

V. Валентность водорода в соединениях и его физические свойства

Валентность водорода в соединениях равна I. 

Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Поэтому, например, мыльные пузыри, наполненные водородом, на воздухе стремятся вверх. 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 H2 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.

 
 

Жидкий водород существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая (плотность при −253 °C 0,0708 г/см³) и текучая (вязкость при −253 °C 13,8 сП). Критические параметры водорода очень низкие: температура −240,2 °C и давление 12,8 атм. Этим объясняются трудности при ожижении водорода. В жидком состоянии равновесный водород состоит из 99,79 % пара-Н2, 0,21 % орто-Н2.

Твёрдый водород, температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см³ (при −262 °C) — снегоподобная масса. 

Это нтересно:

В 1935 году Уингер и Хунтингтон высказали предположение о том, что при давлении свыше 250 тысяч атм водород может перейти в металлическое состояние. Получение этого вещества в устойчивом состоянии открывало очень заманчивые перспективы его применения — ведь это был бы сверхлегкий металл, компонент легкого и энергоёмкого ракетного топлива. Сейчас (2014 г.) установлено, что при давлении порядка 1,5—2,0 млн атм водород начинает поглощать инфракрасное излучение, а это означает, что электронные оболочки молекул водорода поляризуются. Возможно, при ещё более высоких давлениях водород превратится в металл.

VI. Получение водорода

1. Получение в лаборатории

  • Во­до­род можно по­лу­чить при вза­и­мо­дей­ствии цинка и со­ля­ной кис­ло­ты:  

Опыт: “Получение водорода и проверка его на чистоту”

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Цинк вы­тес­ня­ет во­до­род из кис­лот, как и все ме­тал­лы, сто­я­щие в ряду на­пря­же­ний левее во­до­ро­да.

Чтобы со­брать во­до­род в про­бир­ку, нужно пе­ре­вер­нуть ее вверх дном, по­то­му что во­до­род – легче воз­ду­ха и стре­мит­ся вверх. Такой метод со­би­ра­ния во­до­ро­да на­зы­ва­ет­ся «ме­то­дом вы­тес­не­ния воз­ду­ха».

Получение водорода и собирание его методом вытеснения воздуха

Рис. 1. По­лу­че­ние во­до­ро­да и со­би­ра­ние его ме­то­дом вы­тес­не­ния воз­ду­ха

В про­бир­ке на­кап­ли­ва­ет­ся во­до­род, но в ней также есть и воз­дух, а зна­чит и кис­ло­род. Во­до­род и кис­ло­род – взры­во­опас­ная смесь. Под­жи­га­ем лу­чин­кой со­бран­ный во­до­род. Про­бир­ка неве­ли­ка, и взрыв во­до­ро­да и кис­ло­ро­да – про­сто рез­кий хло­пок. Чем мень­ше кис­ло­ро­да в смеси, тем тише хло­пок.

Если со­бран­ный в про­бир­ке во­до­род – чи­стый, то мы услы­шим глу­хой хло­пок. Такой во­до­род можно под­жи­гать.

Вместо цинка можно использовать железо, алюминий и некоторые другие металлы, а вместо серной кислоты – некоторые другие разбавленные кислоты. Образующийся водород собирают в пробирку методом вытеснения воды (см. рис. 10.2 б) или просто в перевернутую колбу (рис. 10.2 а).


  • Взаимодействие активных металлов с водой:

 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

                 основание

2. Получение в промышленности

  • В про­мыш­лен­но­сти во­до­род нужно по­лу­чать в боль­ших объ­е­мах из де­ше­во­го сырья. Обыч­но его по­лу­ча­ют в ре­зуль­та­те элек­тро­ли­ти­че­ско­го раз­ло­же­ния воды:

                                                                                                       эл. ток

2H2O      =      2H2↑ + O2

В ре­зуль­та­те элек­тро­ли­за воды об­ра­зу­ют­ся га­зо­об­раз­ные ве­ще­ства – во­до­род и кис­ло­род.

  • В промышленности в больших количествах водород получают из природного газа (в основном это метан) при взаимодействии его с парами воды при 800 °С в присутствии никелевого катализатора:  

            CH4 + 2H2O = 4H2 +CO2 (t, Ni)

           или обрабатывают при высокой температуре парами воды уголь:  2H2O + С = 2H2 + CO(t)

Задание: закончите уравнения химических реакций

Zn + H2SO4 =

Zn + HCl =

Zn + H3PO4 =

K + H2SO4 =

K + HCl =

K + H3PO4 =

Al + H2SO4 =

Al + HCl =

Al + H3PO4 =

Ca + H2O =

Al + H2O =

K + H2O =

 

IX. Тренажеры

Тренажёр №1- Нахождение водорода в природе. Физические свойства

Тренажёр №2 - Характеристика водорода по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева

ЦОРы

Видео-фильм: Водород

Видео-фильм: Нерастворимость водорода в воде

Видео-фильм: Получение водорода и проверка его на чистоту

Видео-фильм: Мыльные пузыри с водородом

Домашнее задание

  1. Параграф 52
Документы (всего: 3)
Документы (всего: 3)