Тема занятия: "Экспериментальное решение задач"

Свои способности человек может узнать,
только попытавшись приложить их.

Сенека Младший.

При организации профильного обучения в классе физико-химического профиля особое место занимают элективные курсы, основной целью которых является осознание учащимися ценности химических знаний при их профессиональной ориентации и дальнейшей профессиональной деятельности. Предлагаю методическую разработку одного из занятий элективного курса в 10 классе, построенного в виде сюжетно-ролевой игры, которая позволяет учащимся получить представление о профессии эксперта химической (криминалистической) лаборатории.

Тип занятия: обобщение и систематизация знаний.

Вид занятия: сюжетно-ролевой, экспериментально-поисковый.

Цель занятия: обобщить и систематизировать знания учащихся о качественных реакциях на катионы и анионы через проектно-исследовательскую работу.

Задачи занятия:

1. Развить у учащихся способность к логическому мышлению при решении экспериментальных задач и к аналитической деятельности.
2. Совершенствовать навыки в проведении химического эксперимента.
3. Возбудить интерес у учащихся к дальнейшей учебной деятельности и показать ценность и значимость химических знаний при их профессиональной ориентации.
4. Способствовать развитию толерантности.

План занятия:

1. Вступительное слово учителя, постановка цели и задач.
2. Обсуждение поставленных задач и разработка плана решения в группах.
3. Инструктаж по технике безопасности и правилах поведения в лаборатории.
4. Решение экспериментальной задачи.
5. Оформление результатов.
6. Защита результатов, выводы.
7. Рефлексия занятия.

Организация занятия:

Для проведения занятия требуется следующая предварительная подготовка:

• Формирование групп, распределение обязанностей.
• Подготовка экспериментальной задачи и подбор реактивов и оборудования для ее решения.
• Подготовка аудитории – расстановка столов, лабораторного оборудования, оформление доски.
• Рациональное распределение времени.

Виды работы учащихся:

• Групповая работа.
• Аналитическая деятельность по составлению плана решения экспериментальной задачи.
• Экспериментальные исследования.
• Актуализация знаний и опыта, на основе которых делаются самостоятельные выводы и обобщения.
• Оформление результатов и их защита.

ХОД ЗАНЯТИЯ

Представим, что мы – сотрудники экспертной лаборатории.

В нашу лабораторию поступил запрос по факту проникновения посторонних лиц в химическую лабораторию. Перед нами стоит задача провести экспертизу и дать объективное заключение по данному запросу.

Предлагаю вам изучить полученный документ.

В экспертную лабораторию

Запрос на проведение экспертизы
по факту проникновения в химическую лабораторию посторонних лиц

Как следует из протокола осмотра места происшествия, в химической лаборатории обнаружены следы пребывания посторонних лиц:

1. Открыт шкаф, где хранятся растворы кислот, оснований, солей калия;

2. На отдельных флаконах с реактивами отсутствуют этикетки с формулами веществ, растворы которых там находятся

3. В шкафу находятся 19 флаконов с растворами, хотя согласно перечню веществ, растворы которых хранятся в этом шкафу, и их количество должно быть 20

4. В шкафу находятся растворы следующих веществ с сохранившимися этикетками:

• гидроксид натрия NaOH
• гидроксид бария Ba(OH)₂
• гидроксид кальция Ca(OH)₂
• уксусная кислота CH₃COOH
• фосфорная кислота H₃PO₄
• фосфат калия K₃PO₄
• силикат калия K₂SiO₃
• бромид калия KBr
• сульфит калия K₂SO₃
• иодид калия KI

Установить, раствор какого реактива отсутствует.

Предположить, с какой целью может быть взят раствор этого реактива и где он может быть применен.

Перечень растворов веществ из данного шкафа прилагается.

Перечень растворов:

Щелочи:

• гидроксид натрия NaOH
• гидроксид бария Ba(OH)₂
• гидроксид калия KOH
• гидроксид кальция Ca(OH)₂

Кислоты

• уксусная кислота CH₃COOH
• серная кислота H₂SO₄
• соляная кислота HCl
• азотная кислота HNO₃
• фосфорная кислота H₃PO₄

Соли калия

• бихромат калия K₂Cr₂O₇
• сульфат калия K₂SO₄
• перманганат калия KMnO₄
• хлорид калия KCl
• карбонат калия K₂CO₃
• фосфат калия K₃PO₄
• силикат калия K₂SiO₃
• нитрат калия KNO₃
• бромид калия KBr
• сульфит калия K₂SO₃
• иодид калия KI

Чтобы дать объективное заключение, работать будут две экспертные группы, а затем мы сопоставим результаты, и если они совпадут, то их можно будет считать правильными. Перед вами стоит задача скоординировать свои действия и составить план экспертизы.

Проанализировав полученный запрос и сопоставив его предлагаемым перечнем веществ, обе группы экспертов формулируют для себя экспериментальную задачу:

Во флаконах без этикеток находятся следующие вещества: KOH, H₂SO₄, HCl, HNO₃, K₂Cr₂O₇, K₂SO₄, KMnO₄, KCl, K₂CO₃, KNO₃.

Но веществ выписали 10, а флаконов 9. Необходимо определить, какие вещества находятся в оставшихся флаконах, что позволит установить, раствор какого вещества отсутствует.

После проведения экспертизы необходимо заполнить бланк заключения по следующей форме:

Заключение экспертизы

Вам предстоит работать с растворами кислот и щелочей, поэтому предлагаю вспомнить правила по технике безопасности и строго их выполнять.

Флаконы без этикеток я пронумеровала и взяла из них пробы веществ.

Старшие эксперты получите растворы для экспертизы. Остальное необходимое оборудование вы можете брать сами по мере необходимости. Ваши рассуждения и заключения о том, под каким номером оказалось какое вещество экспертная группа должна оформить в виде схемы.

После проведения экспертизы на доске вывешиваем схемы, полученные обеими группами.

СХЕМА 1

I этап: по цветным анионам – KMnO₄(9), K₂Cr₂O₇(8).

II этап: при помощи универсального индикатора оставшиеся растворы делим на три группы.

1-я группа веществ – кислоты (индикатор розовый): HCl, HNO₃, H₂SO₄ (5, 6, 7).

2-я группа вешеств – щелочи (индикатор синий): KOH. (1)

3-я группа веществ – соли (индикатор желтый): K₂CO₃, KCl, K₂SO₄, KNO₃ (2, 3, 4).

Значит, отсутствует раствор соли, но для завершенности экспертизы и возвращения этикеток установим, какие кислоты в каком флаконе.

III этап: распознавание кислот.

А) обнаружение серной кислоты по сульфат-аниону – взаимодействие с хлоридом бария: выпал белый осадок в пробирке №6.

Б) обнаружение соляной кислоты по хлорид-аниону – взаимодействие с нитратом серебра: выпал белый осадок в пробирке №5.

Вывод: в пробирке №7 – азотная кислота.

IV этап: распознавание солей.

А) обнаружение карбоната калия по карбонат-аниону – взаимодействие с любой кислотой: выделился газ (углекислый) в пробирке №4.

Б) обнаружение сульфата калия по сульфат-аниону: взаимодействие с хлоридом бария – выпал белый осадок в пробирке №2.

В) обнаружение хлорида калия по хлорид-аниону – взаимодействие с нитратом серебра: выпал белый осадок в пробирке №3.

Итак, отсутствует раствор нитрата калия –KNO₃.

СХЕМА 2

I этап: по цветным анионам – KMnO₄(9), K₂Cr₂O₇(8).

II этап: обнаружение карбоната калия по карбонат-аниону – взаимодействием с любой кислотой: выделился газ (углекислый) в пробирке №4.

III этап: обнаружение растворов веществ, содержащих сульфат-анионы – взаимодействием с хлоридом бария: выпал белый осадок в пробирках №2, №6. Обнаруживаем серную кислоту – действием на индикатор: универсальный индикатор розовый в пробирке №6.

IV этап: обнаружение растворов веществ, содержащих хлорид-анионы – взаимодействием с нитратом серебра: выпал белый осадок в пробирках №3, №5. Обнаруживаем соляную кислоту – действием на индикатор: универсальный индикатор розовый в пробирке №5.

V этап: В оставшихся двух пробирках (1,7) могут находится растворы KOH, HNO₃, KNO₃.При помощи универсального индикатора определяем, что в пробирке №1 – щелочь KOH (индикатор синий), в пробирке № 7 – кислота HNO₃ ( индикатор розовый).

Итак, отсутствует раствор нитрата калия – KNO₃.

Сверяем результаты, полученные обеими группами, проверяем правильность методов решения и сделанных выводов. Если результаты экспертиз, проведённых обеими группами, полностью совпадают, то их можно считать верными, а если есть расхождения, то необходимо совместными усилиями найти ошибки.

Получив ответ на первый вопрос, обсуждаем вопрос о том, для чего можно использовать нитрат калия.

Нитрат калия применяется при изготовлении взрывчатых веществ и известен под названием калиевая селитра, но в исчезнувшем растворе его концентрация невелика и поэтому для получения взрывчатого вещества он непригоден. Полученный вывод оформляем в бланке заключения экспертизы.

Рефлексия:

Вопрос: исследуя следы пребывания посторонних в химической лаборатории, попробуйте решить для себя, какой след оставило это занятие у каждого из вас?

Учащимся раздаются следы (из бумаги) на которых написаны глаголы: убедился, узнал, научился, ожидал, увидел; им предлагается продолжить предложения.

Затем составляем дорожку из этих следов и она ведет к “облачку”, на котором написано “Моя профессия”.