"Получение кислорода. Понятие о катализаторах" (методическая разработка урока для 8-го класса)

Разделы: Химия

Пояснительная записка.

Урок “Получение кислорода. Понятие о катализаторах” подготовлен для VIII класса и проводится при изучении темы "Кислород. Оксиды" в курсе химии.

В работе используется учебник "Химия-8" Кузнецовой Н.Е. и Титовой И.М.

Урок разработан в форме исследования с целью получения новых знаний с использованием проблемного и дифференцированного подходов. Форма урока выбрана не случайно. Проблема получения кислорода значима для учащихся, достаточно сложна, но посильна для изучения восьмиклассниками под руководством учителя. Учитель направляет с помощью вопросов мысль учащихся, приводит к осуществлению вывода о необходимости теоретических знаний для объяснения различных природных явлений.

Перед уроком были запланированы для приобретения учащимися познавательного опыта предварительные учебные мероприятия (творческие задания, долгосрочный эксперимент).

Основная цель урока - научить восьмиклассников получать кислород в лаборатории, познакомить их со способами получения кислорода в промышленности и в природе, сформировать у учащихся понятия "катализатор" и "каталитическая реакция", дать представление о роли катализаторов в современной жизни, научить вести диалог, делать выводы. Особое внимание уделяется тому, чтобы восьмиклассники научились работать с опорными сигналами и учебно-инструктивными картами.

Содержание урока включает не только химический, но и исторический, биологический, экологический, эстетический компоненты, которые соотнесены с интересами и возрастными особенностями учащихся.

На уроке планируется продолжить развитие умений и навыков проведения химического эксперимента, познавательного интереса к предмету. Урок должен продолжить формирование бережного отношения к окружающей среде.

В процессе проведения урока учитель использует демонстрационный и лабораторный эксперимент.

Демонстрационный эксперимент:

  1. Получение кислорода разложением перекиси водорода в присутствии катализатора.
  2. Получение кислорода разложением перманганата калия.
  3. Получение кислорода разложением нитрата калия.
  4. Доказательство фотосинтеза.
  5. Горение в кислороде серы, фосфора, угля.

Лабораторная работа: Получение кислорода разложением перекиси водорода при нагревании и доказательство его наличия.

Оборудование:

  • Приложение № 1 (компьютерная презентация для усиления и облегчения восприятия изучаемого материала и самоконтроля выполненных заданий);
  • Приложение №2 (раздаточный материал "Учебно-инструктивные карты"), портреты ученых, выставка творческих работ учащихся;
  • Приложение № 3 (опорный сигнал " Кислород");
  • прибор для получения кислорода, кристаллизатор с водой, цилиндр для сжигания веществ, ложка для сжигания веществ, лучина, спиртовка, спички, тигельные щипцы, водное аквариумное растение.

На столах учащихся:

  • пробирка с гидроперитом,
  • пробиркодержатель спиртовка,
  • спички,
  • лучина,
  • пробирка с оксидом марганца (IV).

Реактивы:

  • перманганат калия,
  • нитрат калия,
  • гидроперит (таблетки),
  • оксид марганца (IV),
  • древесный уголь,
  • сера,
  • фосфор.

Место проведения: школьный кабинет химии.

Эпиграф:

Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знания на деле ...

Аристотель

План урока.

I. Мотивационно-ориентировочный этап.

1. Актуализация знаний, полученных на предыдущем уроке.

2. Постановка целей урока.

II. Операционно-исполнительский этап.

1. Прогнозирование способов получения кислорода.

2.Изучение способов получения кислорода, экспериментальная проверка некоторых способов.

а) получение кислорода в природе.

б) получение кислорода в промышленности.

в) получение кислорода в лаборатории:

- способ Дж. Пристли, способы сбора кислорода,

- способ получения кислорода из перманганата калия,

- получение кислорода из гидроперита, разложение гидроперита в присутствии катализатора и без него,

- получение кислорода из нитрата калия,

- обсуждение возможности получения кислорода из хлората калия и воды.

III. Оценочно-рефлексивный этап.

1. Контроль и самоконтроль, работа с опорными сигналами.

2. Выводы.

3. Домашнее задание.

Ход урока

I. Мотивационно-ориентировачный этап.

1. Актуализация знаний, полученных на предыдущем уроке.

Учитель.

В Англии на одной из площадей г.Лидса стоит бронзовая скульптура молодого красивого человека в модном костюме XVIII века. Поворот головы, пристальный взгляд выражают внимание и терпеливое ожидание результата. В правой руке он держит линзу, а в левой – тигель с “ртутной окалиной”. Этот известный химик запечатлен в момент проведения знаменитого опыта… О каком опыте идет речь?

Учащиеся обсуждают следующие вопросы:

  1. Какие еще ученые работали с кислородом?
  2. Кто из ученых доказал, что кислород – простое вещество?
  3. Охарактеризуйте кислород – химический элемент?
  4. Постановка целей урока. Учитель предлагает обсудить план урока, сформулировать цели работы.

II. Операционно-исполнительский этап.

1. Прогнозирование способов получения кислорода.

Учитель:

Тема сегодняшнего урока: "Получение кислорода.

Понятие о катализаторах".

Пользуясь опорным сигналом, попробуйте предположить, из каких веществ можно получить кислород, простых или сложных; что объединяет эти вещества? При каких условиях происходит выделение кислорода из данных веществ? К какому типу химических реакций можно отнести процессы получения кислорода? (Приложение № 1).

Учащиеся предполагают, что кислород можно получить из сложных веществ, содержащих в своем составе кислород, при нагревании, в результате разложения этих веществ.

2. Изучение способов получения кислорода, экспериментальна проверка некоторых способов.

а) Получение кислорода в природе.

Учитель: В своих домашних творческих работах почти все вы написали: "Для сохранения чистого воздуха, если бы я был мэром города Новый Оскол, я бы приказал озеленять улицы, сажать деревья, цветы во дворах, разбивать скверы и парки." (Зачитывается одна из творческих работ учащихся учитель обращает внимание восьмиклассников на выставку мини-сочинений, рисунков их товарищей на тему: "Что бы я сделал для сохранения чистого воздуха в Новом Осколе.")

Ученик-лаборант демонстрирует результаты эксперимент "Доказательство фотосинтеза", заложенного накануне урока. Учащиеся рассматривают аквариумное растение в сосуде с водой, накрытое сверху стеклянным колоколом, и отвечают на вопросы:

  1. Какую роль выполняют зеленые растения?
  2. Почему в стеклянном колоколе собирается газ? Какой это газ?
  3. Какой химический процесс происходит в зеленом растении?
  4. Какие условия необходимы для Фотосинтеза? (Приложение № 2, компьютерная презентация)

Вывод: в природе кислород получается в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды в хлоропластах на свету.

б) Получение кислорода в промышленности.

Самостоятельная работа.

Пользуясь инструктивной картой, сделайте предположение, как получают кислород в промышленности?

Ответьте на вопросы:

  1. На каком свойстве газообразных кислорода и азота основано их разделение?
  2. Каким способом - физическим или химическим - можно разделить смесь кислорода и азота? (Приложение № 2, компьютерная презентация).

Вывод: температура кипения азота ниже чем у кислорода, поэтому при охлаждении воздуха до -1830 С кислород превращается в синюю жидкость, а газообразный азот испаряется. Это физический способ разделения смесей.

в) Получение кислорода в лаборатории.

Учитель:

Существует несколько способов получения кислорода в лаборатории. Джозеф Пристли получал кислород из "ртутной окалины" - оксида ртути (II).

Учащиеся записывают уравнение химической реакции, указывают условия её протекания.

2 НgО—>2 Нg+ 02

Далее учитель предлагает школьникам задание:

  1. Пользуясь схемой на слайде, обсудите, каким из указанных способов можно собрать кислород в лаборатории?
  2. На каких физических и химических свойствах кислорода основан ваш выбор?

(Приложение № 2, компьютерная презентация).

Вывод: кислород можно собрать в перевернутую вниз дном пробирку (потому что он тяжелее воздуха) и над водой (потому что этот газ не реагирует с водой и почти не растворяется в ней).

После обсуждения способов сбора кислорода учитель проводит демонстрационный эксперимент "Получение кислорода разложением перманганата калия и собирание его над водой", "Сжигание в кислороде серы и фосфора".

Учащиеся обсуждают наблюдаемые явления, записывают уравнения химических реакций, указывают условия и признаки их протекания.

2 КMnО4 —> К2МnО4 + МпО2 + 02

S + 02 —>SO2

4Р + 502 —> 2Р2O5

Учитель предлагает восьмиклассникам снова обратиться к опорному сигналу (Приложение № 1) и подумать, из каких еще веществ можно получить кислород. На основании анализа опорного сигнала, восьмиклассники делают вывод, о том, что можно получить кислород, нагревая перекись водорода.

Работая в группах по двое, учащиеся выполняют лабораторную работу "Получение кислорода из гидроперита при нагревании" (Приложение № 3). В пробирку помещают немного, на кончике шпателя, размельченного пергидроля и осторожно нагревают. Проверяют выделяющийся газ тлеющей лучиной, в результате чего убеждаются, что образуется именно кислород. Затем учащиеся нагревают в пробирке немного оксида марганца (IV) и отмечают, что в этом случае не наблюдается никаких признаков химической реакции. С помощью учителя, а, также используя слайд из компьютерной презентации, восьмиклассники записывают уравнения химической реакции.

Учитель предлагает изменить условия проведения эксперимента с гидроперитом. Демонстрируется опыт "Получение кислорода из гидроперита в присутствии катализатора". В ходе эксперимента ученики наблюдают выделение кислорода при добавлении к измельченному пергидролю оксида марганца (IV) без нагревания. Создается проблемная ситуация. Учитель задает вопрос: какую роль играет оксид марганца (IV) в данном процессе?

Учитель сообщает восьмиклассникам, что в данном случае оксид марганца (IV) играет роль катализатора.

Для того чтобы понять, как работает катализатор, учитель предлагает познакомиться с арабской притчей, которую рассказал в 1941 году королю Дании Христиану Х на церемонии вручения высшей научной награды этой страны биохимик Линдерстрём-Ланг.

Умирал старый араб. Все его богатство состояло из 17 прекрасных белых верблюдов. Перед смертью он собрал своих сыновей и объявил им свою последнюю волю: "Мой старший сын, опора семьи, должен получить после моей смерти половину всех верблюдов, среднему сыну я оставляю треть, а младшему - девятую часть стада."

Сказал так и умер. А братья, похоронив отца, стали делить стадо. Но 17 не делится ни на 2, ни на 3, ни на 9.

Помог им старый мудрец. "Выполнить волю отца очень просто, - сказал он. - Я дарю вам своего старого черного верблюда, а вы попробуйте разделить стадо."

У братьев оказалось 18 верблюдов. Старший сын получил 9, средний - 6, а младший - 2 из них. Однако, 9+6+2 = 17, черный верблюд оказался лишним.

Вот этот черный верблюд подобен катализатору, он сделал возможным процесс, который без него был бы немыслим, а сам остался без изменений.

Трое учащихся инсценируют притчу.

Учитель формулирует определения "катализатор" и "каталитическая реакция".

Катализатор - это вещество, которое участвует в химической реакции, ускоряет её, но само при этом не расходуется".

Каталитическая реакция - химическая реакция, которая протекает с участием катализатора".

Затем на экран проецируется задание для самостоятельной работы (Приложение № 2).

Учащимся предлагается обсудить механизм действия катализатора.

Информация учителя:

Катализаторы играют очень большую роль в жизни человека: все процессы в живом организме идут в присутствии катализаторов (ферментов), почти все химические производства существуют благодаря работе катализаторов.

Учитель предлагает школьникам обсудить ситуацию, описанную в фантастическом романе А. Казанцева "Пылающий остров". В романе действие происходит на острове Аренида, на котором был обнаружен фиолетовый газ - чрезвычайно активный катализатор реакции взаимодействия азота и кислорода: для начала реакции достаточно было чиркнуть спичкой. Один из героев романа решил использовать этот газ в качестве оружия для уничтожения ряда стран. Ученый, открывший газ, решил помешать этому и поджег воздух над островом.

Вопросы к классу:

  1. Правильно ли поступил ученый?
  2. Почему его решение было неверно?

Валеологическая пауза (1,5-2 мин.). Звучит Фонограмма.

Учащиеся выполняют упражнения для глаз, пальцев рук, мышц спины.

После обсуждения понятия "катализатор", учитель снова обращает внимание учащихся на опорный сигнал, предлагая обсудить возможность получения кислорода из других веществ.

Восьмиклассникам сообщается, что Карл Вильгельм Шееле, шведский аптекарь, талантливый экспериментатор, получал кислород при нагревании селитры и бертолетовой соли.

Селитра - нитрат калия - при нагревании разлагается на нитрит калия и кислород.

Учитель проводит демонстрационный эксперимент "Получение кислорода из нитрата калия. Горение древесного угля в кислороде". Сухая пробирка заполняется на 1/5 нитратом калия, укрепляется в штативе вертикально над металлической подставкой и нагревается до расплавления соли. Кусочек древесного угля накаляют над горелкой в щипцах и бросают в пробирку, после чего нагревание сразу прекращают.

Учащимся предлагается провести наблюдение, перечислить условия и признаки химической реакции, ответить на вопросы:

  1. Почему уголек горит очень ярко?
  2. Какое вещество образовалось в результате опыта?
  3. Запишите уравнения происходящих химических реакций.

Восьмиклассники совместно с учителем записывают уравнения химических реакций:

2 КNО3 —> 2 КNО2 + О2
нитрат калия нитрит калия

Учитель сообщает, что кислород можно получить также из хлората калия (бертолетовой соли) и при разложении воды электрическим током. На доске записываются уравнения химических реакций:

2 КClO3

—> 2 КСl + 02; 2Н2О a 2 Н2 + 02
хлорат калия

хлорид калия

III. Оценочно-рефлексивный этап.

Учитель возвращает учащихся к плану урока, предлагает подвести итог, обращает внимание восьмиклассников на то, что они сумели провести обследование, поняли, что можно самостоятельно добывать знания.

Далее предлагается сделать вывод: как же получают кислород? Какие реакции лежат в основе его получения? Пользуясь опорными сигналами, записями на доске и в тетрадях, учащиеся приходят к выводу:

“Кислород в лаборатории получают разложением сложных веществ при нагревании”

В заключение урока проводится обсуждение домашнего задания.

Домашнее задание.

  1. §59, упр.1,2 (стр. 160), учебник “Химия 8” Кузнецовой Н.Е., Титовой И.М.
  2. Подумайте, какое вещество наиболее целесообразно взять ученикам VIII класса для получения кислорода на практической работе. Почему?
  3. Напишите сказку о приключениях кислорода.