Урок №5-6. Об’ємні відношення газів у хімічних реакціях. Закон об’ємних відношень газів. Розрахунки за законом об’ємних відношень газів.

РОЗДІЛ № 2. НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХНІ СПОЛУКИ.

ТЕМА №1. ГІДРОГЕН. ВОДЕНЬ.

(7 годин + 1 година (резерв) = 8 годин  + позакласна робота: 2 години на розв’язування задач, 1 година – конкурс презентацій з теми).

 

Урок №1-2. Гідроген. Місце в періодичній системі. Будова атома. Ізотопи. Поширеність Гідрогену в природі. Водень. Склад молекули і будова речовини. Добування і фізичні властивості ( Демонстрації Добування водню та перевірка його на чистоту).

 

 Урок №3-4. Хімічні властивості водню: взаємодія з металами, неметалами, оксидами металів, етеном (етиленом) та етином (ацетиленом). Застосування водню. ( Демонстрації: Взаємодія водню з купрум(ІІ) оксидом..

Взаємодія водню з киснем ).

 

            Урок №5-6.            Об’ємні відношення        газів   у          хімічних реакціях. Закон             об’ємних відношень       газів. Розрахунки за законом об’ємних відношень газів.

 

            ПОЗАКЛАСНА РОБОТА.              Заняття №1-2.

Розв’язування розрахункових задач з теми: «Гідроген. Водень». 

 

            Урок №7-8.            Практична робота №3. Відновні властивості водню(Інструктаж з          БЖД). Перевірочна         робота          з          теми:

«Гідроген. Водень».

 

                           ПОЗАКЛАСНА РОБОТА.

                         Заняття №3.

Конкурс презентацій з теми : «Гідроген. Водень» або аналіз презентацій , підготовлених учнями попередніх випусків.

 

Використані збірники:  

1.                 Березан О. Хімія: тести для школярів і вступників у ВНЗ.Тернопіль: Підручники і посібники, 2009.-368с.( сторінки № 108 -115).

             

2.                 Березан О.Збірник задач з хімії.Тернопіль: Підручники і посібники, 2009.- 329с.( сторінки № 137 -139).

             

 

Урок №5-6. Об’ємні відношення газів у хімічних реакціях. Закон об’ємних відношень газів. Розрахунки за законом об’ємних відношень газів.

МЕТА: закріпити навички, отримані в 8 класі при розв’язуванні розрахункових задач з використанням газових законів Авогадро та Гей – Люссака, повторити визначення законів та  закцентувати увагу на сутності фізичного змісту цих законів.

ТИП УРОКУ: комбінований.

НАОЧНІСТЬ: таблиця «План характеристики хімічного елемента», періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва, презентація «Гідроген. Водень»

МАТЕРІАЛИ ТА ОБЛАДНАННЯ:

лабораторний штатив, пробірки, колба з водою, розчин хлоридної кислоти, цинк, газовідвідна трубка з пробкою, апарат Кіппа, сірники, воронка.

 ДИДАКТИЧНІ МАТЕРІАЛИ: опорна схема «Гідроген. Водень», тестові дидактичні матеріали, роздруківки для виконання домашнього завдання.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ: схеми генетичних перетворень, задачі №1-4, вивчити опорну схему «Характеристика Гідрогену та водню»,  розпочати підготовку презентації для конкурсу. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

    

 

СТРУКТУРА НАВЧАЛЬНОГО ЗАНЯТТЯ:

І. ВСТУПНА ЧАСТИНА.

            ЕПІГРАФ: 

“Вода! У тебе немає ні смаку, ні запаху, ні кольору, тебе неможливо описати, тобою тільки насолоджуються, незнаючи, що ти таке. Не можна сказати, що ти необхідна для життя, ти і є саме життя. Ти найчарівніше багатство на Землі...”

Антуан Сент-Екзюпері

1. Актуалізація опорних знань.

На попередніх навчальних заняттях ми познайомились з хімічним елементом,  роль якого переоцінити неможливо. Кожен із елементів утворює ту чи іншу речовину. Без кисню неможливий процес дихання чи аеробного окиснення, озон захищає нашу планету від жорсткого ультрафіолетового проміння. Без вуглекислого газу та метану земля б знаходилась в пустельній холоднечі, у воді зародилось життя в нашій зоряній системі, але без Гідрогену взагалі неможливим було б існування нашого Всесвіту, він є праелементом всього живого і неживого, бо, передусім, народжує найзагадковішу речовину, якій ми завдячуємо своїм існуванням – воду. Французький письменник Антуан Сент-Екзюпері, який відрізняється від інших глибинним поетичним баченням всього сутнього, присвятив цій сполуці такі строчки: “Вода! У тебе немає ні смаку, ні запаху, ні кольору, тебе неможливо описати, тобою тільки насолоджуються, незнаючи, що ти таке. Не можна сказати, що ти необхідна для життя, ти і є саме життя. Ти найчарівніше багатство на Землі...”

В 1766 році одна із найбільш ексцентричних фігур в історії науки – Генрі Кавендіш, про якого сучасники говорили як про «найбільш розумного із багатіїв і найбільш заможного із мудреців» виділив в чистому вигляді «горюче повітря» та  детально дослідив його. Спалюючи цей газ у різних об’ємних співвідношеннях з повітрям, він прийшов до дивовижного висновку: яким би ефектом не супроводжувалось це горіння, - завжди продуктом цього хімічного перетворення була вода. Дивовижно, що цей геніальний дивак  не тільки не дав правильної назви   відкритому ним газу, але й не дійшов до висновку, що вода є складною речовиною. Це зробили інші генії новітньої науки. Великий син Франції А.Лавуазьє революційно зруйнував теорію «флогістону»,  прихильниками якої були всі сучасники цього талановитого хіміка, замінивши її кисневою теорією горіння та дихання. Він  визначив, що водень є  простою речовиною, назвавши елемент, який утворює цю сполуку, Гідрогеном. А класична формула води – Н₂О була запропонована лише два десятиріччя потому -  в 1805 р. А.Гумбольтом та  Ж. Л. Гей-Люссаком.

 Підбадьорений успішними дослідами своїх геніальних попередників Ж. Л. ГейЛюссак заново проводить багаточисленні кількісні дослідження об’ємних відношень вихідних речовин при утворенні води і отримані результати він узагальнює в законі простих об’ємних відношень реагуючих газів, який відіграв значну роль в розробці атомно- молекулярного вчення. В 1808 році з’являється формулювання газового закону:

« Об’єми газуватих речовин, що вступають в реакцію і утворених ними  газуватих  продуктів реакції відносяться як невеликі цілі числа».

Фізичну суть цієї закономірності Ж. Л. Гей-Люссаку пояснити не вдалось, аж поки в 1811 році італійський вчений А. Авогадро не відкрив ще одну особливість, характерну для газоподібних речовин. Враховуючи, що відстані між молекулами газів значні, порівнюючи з розмірами самих молекул, великий італієць прийшов до висновку, що  в однакових об’ємах газів за однакових умов міститься  однакова кількість молекул, а, відповідно, і однакова кількість молекул за однакових умов займатиме однаковий об’єм

 ( перший наслідок із газового закону Авогадро). Сьогодні ми припускаємо, що 1 моль, тобто 6. 02 · 10²³молекул,  будь – якого газу займуть приблизно об’єм, що дорівнює 22, 4 літра. Користуючись цими газовими законами, легко проводити кількісні розрахунки в певних хімічних перетвореннях при розв’язуванні розрахункових задач.

  РОЗВЯЗУВАННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ЗАДАЧ  (ПРИЙОМ  -  «КАСКАД»1 – 2 – 3 учні біля дошки. Задачі 4 -6 розв’язують учні заздалегідь підготовлені). 

1.Обчисліть і вкажіть, який об'єм кисню витратиться на спалювання 40 л водню:

а) 40 л;           б) 10 л;              в) 20 л;             г) 5 л;               д) 25 л.

2.Укажіть масу солі, що утвориться після розчинення 2,8 г заліза в хлоридній кислоті:

а) 6,35 л;         б) 8,125 г;         в) 162,5 г;         г) 3,25 г;           д) 71,25 г.

3. Газову суміш, що містить 0,2 л хлору та 300 см³ водню, привели до умов реакції. Вкажіть об'єм вихідної речовини, яка залишиться після реакції:

а) 100 мл С1₂;                    б) 100 мл Н₂;,                     в) 200 см³Н₂; Г) 0,02 л С1₂;                      д) 0,01 л С1₂.

3.Газову суміш, що містить 60 мл хлору та 40 мл водню, привели до умов реакції. Вкажіть об'єм продукту реакції: а) 120 мл;        б) 60 мл;           в) 80 мл;           г) 40 мл;           д) 65 мл.

4.Д/З.Укажіть кількість речовини водню, яку можна одержати з кальцій гідриду, маса якого дорівнює 12,6 г:

а) 0,4 моль;                 б) 0,3 моль;                   в) 0,1 моль;

г) 0,6 моль;                 д) 0,8 моль.

5.Обчисліть і вкажіть густину суміші рівних об'ємів водню та хлороводню: 

а)0,25г/л;      б) 0,73 г/л;        в)0,86г/л;        г)1,02г/л;         д) 1,08 г/л. Дано:                                       Розв’язання:

V(Н₂) = V(НCl)           1. V(Н₂) = V(НCl), припустимо,що об’єми  водню та хлороводню                                      дорівнюють по 22,4 л, тоді сумарний об’єм суміші дорівнює 44, 8 л, а ρ(суміші)                   кількість речовини відповідно – 2 моль. 

                                   2. Знаходимо масу цієї кількості речовини суміші:

m(Н₂) = M( Н₂)·ν(Н₂)= 2 г/моль· 1 моль = 2 г m(НCl) = M( НCl)·ν(НCl)= 36,5 г/моль· 1 моль = 36,5 г. m(суміші) =  2г  + 36,5 г = 38, 5 г.    

Відповідь: ρ(суміші)=𝟎, 𝟖𝟓𝟗 г/л

6.                  Обчисліть і вкажіть, який об'єм водню (н. у.) можна одержати після розчинення 9,45 г алюмінію в калій гідроксиді, взятому у надлишку:

а) 11,76 л;       б) 7,84 л;           в) 11,2 л;           г) 3,92 л;           д) 620 мл. Дано:                                              Розв’язання: m(Al) = 9,45 г.              1.Записуємо рівняння реакції:

                                        9.45г                                                     х л

                                        2Al +  2КОН+6Н₂О =2К[Al(OH)₄] + 3Н₂

V(газу)- ?                      54 г                                                         67.2 л

                              2. Розв’язуємо пропорцію:           х =11,76 л

 

Відповідь: V(Н₂) = 11,76 л.

 

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ЗАДАЧ ( ПОЯСНЕННЯ ВЧИТЕЛЯ).

7.                  Масова частка Гідрогену в гідриді невідомого одновалентного металу становить 2,5%. Визначте метал, вкажіть молярну масу гідроксиду цього металу.

Дано:                           Розв’язання:

w(Н) = 2.5%                 1. Знаходимо масову частку невідомого металу в гідриді:                                    Ме - ?                             w(Ме) = 100% - 2,5 % = 97.5 %

                                        2. Розв’язуємо пропорцію: 

                                          М( Ме ) =  97.5%   ;             х =39 г/моль, Ме = калій

М (Н) = 2.5%

 

Відповідь: V(Н₂) = 2,24 л.

 

8.                  Газ, отриманий під час взаємодії води на калій гідрид, пропустили над нагрітим купрум(ІІ) оксидом. Маса одержаного твердого залишку виявилась на 0,16 г меншою за масу оксиду. Встановіть масу калій гідриду, що прореагував.

5. Дано:                                             Розв’язання:

m( Ме)˂m( МеО)         1.Записуєио рівняння реакцій:  КН + Н₂О = КОН +  Н₂ на 0,16 г                       CuO +Н₂=Cu + Н₂О m (гідриду) - ?                2.Знаходимокількість речовини водню за рівнянням №2:                                   х + 0,16 г х₁моль х г

                                          CuO+Н₂=  Cu + Н₂О

                                         80 г 1 моль 64г

2.  Розв’язуємо пропорцію №1:           х = 0,64 г

3.  Розв’язуємо пропорцію №2:           х = 0,1 моль, звідки

0,1моль                  0,1 моль

КН + Н₂О = КОН +  Н₂

 1моль                     1 моль

4.  Знаходимо масу калій гідриду: m(КН) = M(КН)·ν(КН)= 40 г/моль· 0,1 моль = 0,4 г

Відповідь: m(КН) =0,4 г

 

9. Під час взаємодії води з 0,945 г гідриду невідомого металу виділився водень, який повністю витратили      на        відновлення хром(ІІІ)          оксиду,           одержаного   термічним розкладанням 3,09 г хром(ІІІ) гідроксиду. Вкажіть молярну масу гідриду, якщо відомо, що метал у гідриді виявляє ступінь окиснення +2.

 

.

 

Дано:                                             Розв’язання:

m( МеН₂)=0,945г             1.Записуєио рівняння реакцій:  МеН₂ + 2Н₂О = Ме(ОН)₂ +  2Н₂ m( Сr(ОН)₃) =3.09г              2Сr(ОН)₃ = Сr₂О₃ +3Н₂О

М (гідриду) - ?             Сr₂О₃ +3Н₂= 2Сr+3Н₂О

2.Знаходимо кількість речовини хром(ІІІ) оксиду за рівнянням №2:

3,09г         х₁моль

 2Сr(ОН)₃ = Сr₂О₃ +3Н₂О

 206г         1 моль       

 2. Розв’язуємо пропорцію №1:           х = 0,015 моль

 3.Знаходимо кількість речовини водню за рівнянням №3:

                                   0.015моль    х₁моль

                                      Сr₂О₃+      3Н₂=  2 Сr+3Н₂О

                                  1 моль         3 моль 

4.  Розв’язуємо пропорцію №2:           х = 0,045 моль, звідки

   0,945г                               0,045 моль

МеН₂ + 2Н₂О = Ме(ОН)₂ +  2Н₂, де х – молярна маса невідомого металу;

Х + 2 г                                   2 моль

5.  Знаходимо молярну масу металу гідриду::            ;

х = 40г/моль, Ме – кальцій, М(СаН₂)= 42 г/моль Відповідь:М(СаН₂)= 42 г/моль

ІV. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1.Обчисліть i вкажіть відносну густину за повітрям cyміші piвних об’ємів  водню та амоніаку:

а) 0,64;            6)0,328;            в) 0,721;            г) 0,405;            д) 0,203.

2. Об'ємні частки Н₂, С0₂ і NH₃у суміші відповідно становлять 20%, 30% і 50%. Визначте і вкажіть густину суміші: а) 0,987 г/л;    б) 1,1 г/л;  в) 0,764 г/л;      г) 0,685 г/л;   д) 0,580 г/л.

3.Вкажіть кількість речовини Гідрогену, що міститься в суміші 0,8 моль амоніаку та 1,5 моль водню:а) 6,4 моль;     б) 2,4 моль;       в) 5,4 моль;       г) 3,2 моль;       д) 3,1 моль.

4.  Який об'єм розчину натрій гідроксиду (р = 1,285 г/мл, масова частка лугу дорівнює 26%, враховуючи 30%-й надлишок) потрібно взяти для реакції із силіцієм, щоб одержаного газу вистачило для добування 4,2 г кальцій гідриду?

5.  Запишіть рівняння реакцій схеми перетворень:

а)Алюміній                    водень                 хлоридна кислота                 водень    ^{+ СuO}       ?  

б) Цинк              водень                вода                водень    ^+ZnO?

6.Ви редактор наукового видання. Скоригуйте поданий Вам текст: « Водень– найлегший та найпоширеніший серед  хімічних елементів, тому його часто називають первістком Всесвіту.

А. Лавуазьє визнав його елементом і дав назву як «того, що народжує кислоти». Гідроген належить до групи р - елементів і завжди проявляє валентність І. Він легко віддає електрони, виступаючи в ролі окисника, перетворюючись в катіон, але може проявляти і відновні властивості, реагуючи з лужними металами та  утворювати аніон. Такі сполуки називаються гідридами.Гідроген – це газ без запаху та кольору, значно легший за повітря, майже нерозчинний у воді, при температурі - 259⁰С він зріджується, а при -253⁰С переходить в кристалічний стан. В лабораторії його добувають дією води на натрій і збирають в перевернуту вверх дном пробірку».

ДОДАТКИ:

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

 

1.Обчисліть i вкажіть відносну густину за повітрям cyміші piвних об’ємів  водню та амоніаку:

а) 0,64;            6)0,328;            в) 0,721;            г) 0,405;            д) 0,203.

2. Об'ємні частки Н₂, С0₂ і NH₃у суміші відповідно становлять 20%, 30% і 50%. Визначте і вкажіть густину суміші: а) 0,987 г/л;    б) 1,1 г/л;    в) 0,764 г/л;      г) 0,685 г/л;       д) 0,580 г/л. 3.Вкажіть кількість речовини Гідрогену, що міститься в суміші 0,8 моль амоніаку та 1,5 моль водню:

а) 6,4 моль;     б) 2,4 моль;       в) 5,4 моль;       г) 3,2 моль;       д) 3,1 моль.

4.  Який об'єм розчину натрій гідроксиду (р = 1,285 г/мл, масова частка лугу дорівнює 26%, враховуючи 30%-й надлишок) потрібно взяти для реакції із силіцієм, щоб одержаного газу вистачило для добування 4,2 г кальцій гідриду?

5.  Запишіть рівняння реакцій схеми перетворень:

а)Алюміній             водень            хлоридна кислота                 водень    ^{+ СuO}       ?  

б) Цинк            водень                 вода                  водень    ^+ZnO?

6.Ви редактор наукового видання. Скоригуйте поданий Вам текст: 

« Водень – найлегший та найпоширеніший серед  хімічних елементів, тому його часто називають первістком Всесвіту. А. Лавуазьє визнав його елементом і дав назву як «того, що народжує кислоти». Гідроген належить до групи р - елементів і завжди проявляє валентність І. Він легко віддає електрони, виступаючи в ролі окисника, перетворюючись в катіон, але може проявляти і відновні властивості, реагуючи з лужними металами та  утворювати аніон. Такі сполуки називаються гідридами.Гідроген – це газ без запаху та кольору, значно легший за повітря, майже нерозчинний у воді, при температурі - 259⁰С він зріджується, а при -253⁰С переходить в кристалічний стан. В лабораторії його добувають дією води на натрій і збирають в перевернуту вверх дном пробірку».

 

 

 

 

 

 

 

 ДОДАТКИ :

ЗАДАЧІ.

 

1.Обчисліть і вкажіть, який об'єм кисню витратиться на спалювання 40 л водню:

а) 40 л;           б) 10 л;              в) 20 л;             г) 5 л;               д) 25 л.

2.Укажіть масу солі, що утвориться після розчинення 2,8 г заліза в хлоридній кислоті:

а) 6,35 л;         б) 8,125 г;         в) 162,5 г;         г) 3,25 г;           д) 71,25 г.

3. Газову суміш, що містить 0,2 л хлору та 300 см³ водню, привели до умов реакції. Вкажіть об'єм вихідної речовини, яка залишиться після реакції:

а) 100 мл С1₂;                    б) 100 мл Н₂; ,                     в) 200 см³Н₂; Г) 0,02 л С1₂;                      д) 0,01 л С1₂.

3.Газову суміш, що містить 60 мл хлору та 40 мл водню, привели до умов реакції. Вкажіть об'єм продукту реакції: а) 120 мл;        б) 60 мл;           в) 80 мл;           г) 40 мл;           д) 65 мл.

4.Укажіть кількість речовини водню, яку можна одержати з кальцій гідриду, маса якого дорівнює 12,6 г:

а) 0,4 моль;                 б) 0,3 моль;                   в) 0,1 моль;

г) 0,6 моль;                 д) 0,8 моль.

5.Обчисліть і вкажіть густину суміші рівних об'ємів водню та хлороводню: 

а)0,25г/л;      б) 0,73 г/л;        в)0,86г/л;        г)1,02г/л;         д) 1,08 г/л.

6.Обчисліть і вкажіть, який об'єм водню (н. у.) можна одержати після розчинення 9,45 г алюмінію в калій гідроксиді, взятому у надлишку:

а) 11,76 л;       б) 7,84 л;           в) 11,2 л;           г) 3,92 л;           д) 620 мл.

 

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ЗАДАЧ ( ПОЯСНЕНЯ ВЧИТЕЛЯ).

 

7.                  Масова частка Гідрогену в гідриді невідомого одновалентного металу становить 2,5%. Визначте метал, вкажіть молярну масу гідроксиду цього металу.

 

 

8.                  Газ, отриманий під час взаємодії води на калій гідрид, пропустили над нагрітим купрум(ІІ) оксидом. Маса одержаного твердого залишку виявилась на 0,16 г меншою за масу оксиду. Встановіть масу калій гідриду, що прореагував.

 

9.                  Під час взаємодії води з 0,945 г гідриду невідомого металу виділився водень, який повністю витратили на відновлення хром(ІІІ) оксиду, одержаного термічним розкладанням 3,09 г хром(ІІІ) гідроксиду. Вкажіть молярну масу гідриду, якщо відомо, що метал у гідриді виявляє ступінь окиснення +2.