Как распознать водород
Водород – первый элемент таблицы Менделеева, латинское название которого hydrohenium дословно означает «порождающий воду». Существует в природе в виде трех изотопов. Первый самый распространенный – «протий», второй – «дейтерий», третий – «тритий». Представляет собою бесцветный газ с химической формулой H2. В смеси с воздухом водород взрывоопасен. Легко вступает в реакцию с активными металлами, образуя гидриды. Вступает в реакции с оксидами металлов, восстанавливая их до чистых металлов. Как же получить и распознать водород?
В пробирку из тугоплавкого стекла поместите немного мелких железных опилок, лучше – порошка железа, ведь чем мельче фракция реагента, тем быстрее и легче пойдет реакция. Надо нанести на них несколько капель воды и лучше пипеткой, дать впитаться и засыпать сверху вторую такую же порцию опилок (порошка).
Плотно заткнуть горловину пробирки резиновой пробкой с отверстием в центре, через которое проходит стеклянная изогнутая трубка (отводящая). Другой конец этой трубки должен входить в приемную емкость, лучше в пробирку, перевернутую верх дном. Желательно, через «гидрозатвор», чтобы водород заполнял пробирку, вытесняя воду.
Закрепите пробирку с железным порошком и сильно нагрейте. Там будет протекать такая реакция: 2Fe + 3H2O = Fe2O3 + 3H2
Газ, образующийся в ходе этой реакции, собирается в приемной емкости, что легко можно видеть по бурлению пузырьков в «гидрозатворе». Как проверить, что это именно водород?
Надо взять пробирку с газом, по-прежнему держа ее верх дном, и поднести к открытому концу тлеющую лучинку. Если бы там находился чистый водород, прозвучал бы характерный громкий звук, похожий на свист. Однако, поскольку кроме водорода, там наверняка есть немного воздуха, раздастся громкий «отрывистый» хлопок. Это и есть самая характерная реакция на присутствие водорода!
Помните, что пробирка с опилками (порошком) железа должна быть абсолютно целой. Недопустима даже самая малая трещина, а приемная пробирка, где собирался водород, тоже. И лучше перед поднесением огня обмотать ее тканью.
При использовании описанного метода, равно как и прочих методов выделения, сбора и определения водорода, необходимо соблюдать меры предосторожности!
Водород служит сырьем при некоторых крупнотоннажных химических процессах, например, при производстве аммиака, моющих средств (гидрирование жиров), метилового спирта и т.д. Используется в пищевой промышленности. Незаменим в качестве компонента ракетного топлива. Весьма перспективен в качестве топлива для автомобилей.
Забыли пароль? Еще не зарегистрированы?
Водород в природе, его получение и физические свойства.
Урок в 8 классе.
— через систему познавательных задач актуализировать опорные знания о способах получения водорода, сформировать умения обращаться с приборами для получения и собирания газов, проверять водород на «чистоту»;
— используя проблемно-интерактивный подход к обучению, направлять поисковую деятельность учащихся на решение системы взаимосвязанных внутри- и межпредметных учебных проблем.
— развивать эмоциональную сферу учащихся, привлекая материал по истории, литературе, астрономии.
— развивать познавательную активность, умение наблюдать окружающий мир.
Взгляни на звезды: много звездВ безмолвии ночномГорит, блестит кругом луныНа небе голубом.
О чем идет речь в стихотворении?
И их количество во Вселенной огромно. Сегодня мы с вами совершим увлекательное космическое путешествие к звездам.
Как вы думаете, какой химический элемент занимает первое место по распространенности во Вселенной?
(Учащиеся высказывают свои предположения, учитель записывает все на доске в виде схемы, например:
– водород– углерод– железо).
Что ж, давайте уточним данные у нашего главного корабельного компьютера. Водород – самый распространенный элемент в космосе. Основная масса звезд состоит из водорода: Юпитер, Сатурн – 92% Н, 8 % Н е, 0,1 % все остальные химические элементы; водород преимущественно составляет межзвездное вещество.
При изучении основных классов неорганических веществ вы уже неоднократно встречались с водородом. Сегодня на уроке мы обобщим и расширим наши знания об этом химическом элементе, истории его открытия, получении и физическим свойствах. Итак, запишите тему урока: Водород в природе, его получение и физические свойства.
Где же водород встречается на нашей планете? В атмосфере его очень мало. Как Вы думаете, почему? (Очень легкий)
В основном, водород входит в состав сложных веществ.
Вспомните и назовите как можно больше веществ, содержащих в своем составе водород. (Вода, кислоты, органические вещества, природный газ). Множество органических веществ, представляют собой соединения водорода с углеродом – нефть, природный газ метан СН, углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты, витамины и другие органические вещества. Если посмотреть на диаграмму распространения химических элементов на Земле, то можно увидеть, что доля водорода в земной коре составляет около 1% ее массы. В теле человека доля элемента водорода в составе сложных веществ по массе составляет около 10%. (
Чтобы продолжить наше путешествие, корабельный компьютер должен убедиться, что мы не балласт, а квалифицированные пилоты. Для этого он предлагает нам выполнить «Задание на соответствие (для интерактивной доски)».
(актуализация знаний об атомной и молекулярной массе, знак химического элемента и формула молекулы простого вещества)
Итак, продолжим наше космическое путешествие. Нас приветствует звездолет внеземной цивилизации. Инопланетяне интересуются, знаем ли мы историю открытия водорода. Оказывается, они уже несколько веков следят за развитием человеческой цивилизации, и могут поведать нам историю открытия водорода.
Еще в 16-17 веке такие выдающиеся экспериментаторы как Теофраст Парацельс, Роберт Бойль, Джозеф Пристли, Михайло Ломоносов получали горючий газ, действуя на металлы кислотами. Но они считали, что при этом образуется «флогистон». Знаете ли вы, что это такое? Это некая гипотетическая «сверхтонкая материя» — «огненная субстанция», якобы наполняющая все горючие вещества и высвобождающаяся из них при горении. Но эта теория была ошибочной.
Настоящим первооткрывателем водорода считают английского ученого Генри Кавендиша, который в 1766 году не только получил водород но и первым подробно описал его физические и химические свойства. В 1781 году английский ученый, наблюдая горение водорода на воздухе: 2НО установил, что водород при горении превращается в чистую воду.
В 1783–1784 гг. А. Лавуазье совместно с Ж. Менье осуществили термическое разложение воды и установили, что она состоит из кислорода и водорода и назвали его гидрогениум, что означает «рождающий воду».
Физические свойства водорода.
Слайд. Записываем в тетрадь физические свойства.
Наш космический корабль совершил вынужденную посадку на неизвестной планете. Приборы показали, что в образцах почвы обнаружены следующие металлы: медь, железо, цинк, магний, алюминий, серебро. Для взлета корабля необходим водород. В корабельных аккумуляторных батареях содержится серная кислота. Предложите способы получения водорода.
Выслушиваем ответы учащихся.
Вызываем учащихся для записи на доске уравнений реакций получения водорода. Остальные учащиеся записывают их в тетрадь.
Как же практически осуществить эти реакции? В лаборатории водород получают в аппарате Киппа. Объясняю устройства аппарата и принцип его действия.
Как правильно сконструировать прибор для получения водорода методом вытеснения воздуха?
Учащиеся выдвигают свои предложения.
Учебник Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова, страница 195 рисунок 56 б. Собираем прибор для получения водорода методом вытеснения воздуха.
Как обнаружить наличие водорода в сосуде?
Не переворачивая пробирку, подносим ее к пламени спиртовки. Раздается глухой хлопок. Значит, в пробирке был «чистый» водород. Если хлопок был со свистящим звуком, значит, в пробирке был не чистый водород, а еще не до конца вытесненный воздух с водородом. Такие смеси взрывоопасны, поэтому нужно дождаться полного вытеснения воздуха водородом. Всем ясны правила техники безопасности? Кому понятно, поднимите смайлики.
- Устанавливаем пробирку вертикально, фиксируем ее неподвижно.
- Второй учащийся аккуратно приливает через воронку кислоту. Последнюю каплю вытираем, чтобы она не стекала по склянке.
- Наблюдаем выделение газа.
- Ребята первого варианта одевают перевернутую пробирку на газоотводную трубку, держа ее вертикально вверх дном.
- Через минуту (полминуты), во время которой еще раз повторяем способ проверки водорода на чистоту, ребята второго варианта зажигают спиртовку, а ребята первого варианта подносят перевернутую пробирку к пламени спиртовки. Слушаем звук хлопка.
Кому удалось проверить водород на чистоту, поднимите смайлики.
Чтобы продолжить наше путешествие к галактике «Химические свойства водорода» мы должны проложить четкий курс, ответив на вопросы тестов по пройденному материалу.
Поднимите смайлики, кто ответил на вопросы без ошибок.
Д.З. Сделать рисунки «Способы собирания водорода». Какие это 2 способа?
Параграф 62, 63, на странице 195 вопросы 3 и 4.
- Водород в лаборатории получают по реакции (закончить уравнение): Zn + HCl
- Полученный газ можно собрать методом вытеснения воды, используя прибор:
3. Водород можно собрать методом вытеснения воды, так как он:
А) плохо растворим в воде
Б) легче воздуха
В) хорошо растворим в воде
Г) тяжелее воздуха.
4. Водород открыл:
А) Д.И. Менделеев
Б) Карл Шееле
В) Генри Кавендиш
Г) Антуан Лавуазье
5. Для получения водорода в лаборатории используют
Б) Аппарат Киппа
В) Сосуд Дьюара
Г) Плоскодонную колбу
- Водород в лаборатории получают при взаимодействии железных стружек с раствором соляной кислоты по реакции: ________________________________
- Полученный газ можно собрать методом вытеснения воздуха, используя прибор:
4. Чтобы проверить наличие водорода в пробирке нужно:
А) Тлеющую лучинку внести внутрь пробирки
Б) Перевернуть пробирку и налить в нее воду
В) Не переворачивая пробирку, поднести ее к пламени спиртовки
5. Водород легче воздуха
А) в 2 раза
Б) в 10 раз
В) в 14,5 раз
Г) в 29 раз.
Опыт. Получение и собирание водорода. Доказательство наличия водорода в пробирке;
Опыт. Выделение поваренной соли из ее смеси с речным песком.
1. Добавить к смеси немного воды, перемешать. Соль растворится, песок осядет на дно.
2. Профильтровать полученную смесь. Если нет фильтра, дать отстояться и слить верхнюю часть воды с растворенной солью.
(Здесь мы используем различную растворимость соли и песка в воде)
3. Выпарить соль из раствора в фарфоровой чашке.
Прекратить выпаривание при появлении кристаллов соли, иначе чашка может треснуть. С горячей чашкой обращаться осторожно!!! Спиртовку тушить, накрывая колпачком. Спички чиркать «от себя».
1. Амфотерные гидроксиды, их химические свойства: взаимодействие с кислотами, щелочами, разложение при нагревании (на примере гидроксида цинка).
Амфотерные гидроксиды – вещества, состоящие из металла (цинка, алюминия и некоторых других) и гидроксогрупп OH.
Могут быть получены действием щелочей на растворы солей цинка:
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl
Способны в зависимости от условий проявлять как основные, так и кислотные свойства. Т.е. реагируют как с кислотами, так и со щелочами.
С кислотами амфотерные гидроксиды реагируют так же, как и основания, с образованием соли и воды. Например, гидроксид цинка, нерастворимый в воде, взаимодействует с соляной кислотой и осадок исчезает:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
(полученная соль – хлорид цинка)
Чтобы записать реакцию гидроксида цинка со щелочью, его удобно записать, как кислоту – водород в начале.
Осадок растворяется и в избытке щёлочи.
При взаимодействии гидроксида цинка со щелочами образуются соли – цинкаты:
H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O
Строго говоря, образование цинката натрия в водном растворе происходит при участии гидроксид-ионов, но обычно для простоты записывают это уравнение.
Нерастворимые гидроксиды разлагаются при нагревании, образуется оксид металла и вода:
Zn(OH)2 = ZnO + H2O
Водород можно получить взаимодействием цинка с соляной кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Водород легче воздуха, поэтому его собирают в пробирку, перевернутую дном кверху.
Чтобы доказать наличие водорода в пробирке и проверить его на чистоту, пробирку с водородом подносят к пламени спиртовки (пробирку держим держателем для пробирок!). Чистый водород сгорает со звонким хлопком.
Если водород смешан с воздухом, звук будет визгливый, говорят «сгорает со свистом».
Опыт доказательства наличия водорода не всегда получается, особенно без тренировки – нужно накопить довольно много водорода. При этом не забывайте отверстие пробирки направлять в сторону, где никого нет – «от людей».
Для получения водорода на экзамене вряд ли будет использоваться аппарат Киппа. Скорее, предложат пробирку с газоотводной трубкой или колбу, накрытую перевернутой воронкой. Желательно уточнить этот момент на консультации перед экзаменом и обговорить с учителем меры безопасности.
Ни в коем случае не зажигайте спички и спиртовку поблизости от сосуда, в котором получаете водород. Если он собран герметично или закрыт пробкой, при возгорании водорода взрыв разорвет сосуд, осколки могут поранить лицо.
Водород можно получить и взаимодействием натрия, кальция с водой, но этот опыт не вполне безопасен (если взять слишком большой кусочек натрия, может произойти взрыв).
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2↑