Мастерская построения знаний по теме "Основные классы неорганических соединений"

Разделы: Химия

Цель:

  • обобщить знания учащихся по теме,
  • проверить степень усвоения материала,
  • стимулировать познавательную активность ребят,
  • развивать интерес к предмету, смекалку, эрудицию, умение быстро и четко формулировать и высказывать свои мысли, логически рассуждать,
  • применять свои знания на практике,
  • умение работать с дополнительной литературой.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, магнитная доска, карточки с заданиями;

Оборудование для химического эксперимента: растворы NaOH, HCl, лакмус, Mg, Cu, пробирки

Подготовительный этап: Учитель нацеливает школьников на то, что они должны уметь к обобщающему уроку. Для этого в классе вывешиваются вопросы, на которые следует обратить внимание, предлагаются возможные темы рефератов. Учитель рекомендует дополнительную литературу.

Индуктор: Хорошими людьми становятся больше от упражнений, чем от природы. (Демокрит)

ХОД МАСТЕРСКОЙ

Учитель: Сегодня мы с вами, ребята, побываем в удивительной и загадочной стране "неорганических соединений". Много у нее тайн и загадок. Жители этой страны очень разнообразны, порой даже противоречивы по характеру.

Выходят 4 учащихся. Каждый в короне и мантии (один - красного цвета, другой - синего, третий - фиолетового, четвертый - полосатого).

Заслушиваются рефераты: "Общие сведения о кислотах и основаниях"; "Кислоты"; "Основания"

Выступления учащихся

I.

Что такое кислоты и основания, знает каждый школьник, если он хоть немного знаком с химией. Это неудивительно, поскольку кислоты и основания относятся к фундаментальным понятиям современной химии.

Представления о них менялись исторически, по мере накопления химических знаний.

А история у химии, надо сказать, бурная. Это видно даже из того, как менял ась основная задача химии.

До появления алхимии (т. е. до IV в. н. э.) весь круг интересов химиков древности состоял в получении и изучении нескольких металлов, серы, уксуса, поваренной соли, квасцов, поташа, мыла, извести, стекла, сахара, а также нескольких красок и лекарств. Как видим, из кислот древние знали только уксусную кислоту, а из оснований - гидроксид кальция.

С рождением алхимии возникла новая задача: из неблагородных металлов (медь, свинец) получить благородные (золото, серебро). Соответственно изменилась и деятельность химиков. Впрочем, превратить один химический элемент в другой, как нам теперь известно, можно только путем ядерных реакций. Алхимики пытались совершить эти превращения химическим путем. Понятно, что из этого ничего не получилось. Алхимическая задача оказалась преждевременной, для уровня развития науки того времени непосильной. И поскольку многовековые попытки решить эту задачу окончились полным крахом, интерес к ней стал угасать.

К началу ХVI в. химия перешла в руки врачей, и они придали ей свое, ятрохимическое направление. Ятрохимия - это химия ·лекарств. Таким образом, на какое-то время основной задачей химиков стало приготовление лекарств.

Возникновение капитализма в Европе заставило химиков обратиться к решению многих насущных практических вопросов. Этого требовало развивающееся капиталистическое производство. Соответственно основной задачей химии с середины ХVII в. становится изучение материального мира и химических превращений в нем.

Опора на точное знание заставила пересмотреть существовавшие представления о кислотах и основаниях. Научившись анализировать вещества, химики установили состав известных им кислот и оснований и нашли то общее, что объединяло эти вещества в индивидyaльные классы соединений. Так появилась возможность создать первую теорию кислот и оснований.

Последующее накопление знаний заставляло химиков не единожды пересматривать свои представления о кислотах и основаниях и уточнять их. Этот процесс не закончился и сейчас, да и вряд ли когда-нибудь кончится. Ведь познание окружающего мира - процесс бесконечный.

Но чтобы разумно судить о сегодняшнем и тем более завтрашнем дне, надо хорошо понимать день вчерашний. Поэтому будущему химику очень важно знать историю развития понятий о кислотах и основаниях с древнейших времен и до наших дней. Нужно также иметь представление о строении, свойствах, современных способах получения и применении важнейших кислот и оснований.

II.

Практически с кислотами приходится сталкиваться ежедневно. Дождевая вода лишь на первый взгляд кажется чистой, без примесей. На самом деле в ней растворено немало веществ. Например, за счет растворения углекислого газа из атмосферы она является слабым раствором угольной кислоты.

Впрочем, после летней грозы в дождевой воде оказывается еще и азотная кислота. Получается она из оксидов азота, которые, в свою очередь, образуются при горении воздуха вокруг плазменного шнура молнии. Ежегодно с дождями на землю выпадает примерно 100 млн. Т азотной кислоты.

В последние десятилетия в дождевой воде стали обнаруживаться заметные количества серной кислоты.

Немало кислот в нашей пище. Фрукты, овощи, молочные продукты, соусы, приправы, лекарства ежедневно поставляют нам целый букет кислот: яблочную, щавелевую, лимонную, миндальную, молочную, масляную, винную, кофейную, уксусную, аскорбиновую, камфорную, валериановую и др. Даже синильная кислота, которая считается сильнейшим ядом, знакома каждому, кто разбивал косточки слив, вишен или миндаля и лакомился их ядрышками. Нитрил миндальной кислоты, содержащийся в ядрышках, взаимодействует со слюной при длительном жевании и образует синильную кислоту. Количество ее мизерно, но ощутить вкус и запах (запах горького миндаля) можно. Так что ядрышками увлекаться не следует, особенно если они взяты из недозрелых плодов или прошлогодних компотов.

Но не только дома мы сталкиваемся с кислотами. Если летом в лесу присесть вблизи муравейника, то надолго запомнятся жгучие укусы его обитателей.

Муравей не просто кусает, он впрыскивает в ранку яд, содержащий изрядное количество муравьиной кислоты. Ядовитая железа, например, рыжего муравья содержит до 70% этой кислоты. Муравьиной кислотой жжется крапива, некоторые гусеницы. Тропический паук педипальпида, спасаясь от своих врагов, стреляет в них струйкой жидкости, состоящей на 84% из уксусной кислоты. Некоторые жуки в порядке самообороны выстреливают парами серной кислоты. Плоские тысяченожки используют яд пострашнее - пары синильной кислоты.

"Химическое оружие" используется в природе весьма широко, особенно в растительном царстве. Например, мухоморы в качестве ядовитых токсинов используют иботеновую кислоту и ее сложное соединение - мусцимол. Эти вещества так ядовиты, что мухомору незачем прятаться. Наоборот, своей яркой окраской он предупреждает животных: "Не трогай, ядовит!" Современным ботаникам известно более 800 видов растений, вырабатывающих синильную кислоту и использующих ее как оружие межвидовой борьбы. Многие растения выделяют ванилиновую, феруленовую, оксибензойную, фумаровую и другие кислоты, угнетая ими другие виды растений. Зарегистрированы даже случаи самоотравления растений.

Но, пожалуй, самая значительная функция кислот в природе состоит в разрушении горных пород и создании почвы.

Очень важна и разнообразна роль кислот в человеческом организме. Аскорбиновая, фолиевая, оротовая, пангамовая, никотиновая и другие кислоты являются витаминами. Фосфорная кислота в виде своих кальциевых, магниевых и стронциевых солей - основной конструкционный материал костей, зубов, ногтей. Аминокислоты, соединяясь друг с другом в самых причудливых сочетаниях, образуют великое множество белков. А из них, в свою очередь, строятся почти все ткани нашего организма. В продуктах обмена у человека обнаруживаются молочная, лимонная, яблочная, янтарная, уксусная и многие другие кислоты.

Немало дел и у соляной кислоты. В желудке она активирует фермент пепсиноген, разлагающий чужие белки, попавшие с пищей, на составные части.

Из этих частей наши клетки потом конструируют свои белки, нужные именно нашему организму.

Соляная кислота, кроме того, сильный бактерицид. Большинство бактерий, попавших в желудок с пищей, погибают под действием соляной кислоты. Так что врачи не случайно тревожатся, если у пациента пониженная кислотность желудочного сока. Больному приходиться пить слабый раствор соляной кислоты.

III.

В жизни человека играют немаловажную роль и основания. Тысячи тонн гидроксида кальция, или, попросту, извести, расходуются на приготовление строительных растворов, штукатурки, хлорной извести. Немало его используется для нейтрализации кислых сточных вод промышленных предприятий, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды. Хидроксиды натрия, калия и лития в значительных количествах идут на производство соды, поташа, мыла и других соединений. Из них же получают щелочные металлы, приготавливают растворы электролитов для щелочных аккумуляторов. Изрядное количество щелочей расходуется для мытья стеклянной посуды на молочных и консервных заводах.

На основе гидроксидов хрома, марганца, железа, кобальта и меди изготавливают большую часть малярных и художественных красок. А из гидроксида никеля прессуют пластины щелочных аккумуляторов. Растворимые в воде основания - щелочи обладают дезинфицирующим действием. Химики знали это давно. Концентрированными растворами щелочей они обезвреживали, например, раны при укусах бешеных собак и ядовитых змей. Сейчас в подобных случаях применяют иные средства. Но способность щелочей расправляться с микробами успешно используется, например, при мытье бутылок из-под молока, кефира и подобных продуктов.

Слабым раствором щелочи является и морская вода из-за гидролиза содержащихся в ней солей. Особенно это заметно в прибрежных районах, куда реки выносят огромное количество солей. Именно в такой слабощелочной среде наиболее активно протекает фотосинтез у морских растений. Вдали от берегов щелочность морской и океанической воды понижена, соответственно меньше там морских растений, а значит, меньше и животных. Впрочем и речная вода не привлекает морские существа, так как она имеет не щелочную, а кислую реакцию. Даже морские акулы не рискуют забираться по устьям рек слишком далеко от моря, а люди, купающиеся, например, в Днепре или Амуре, не встречаются с осьминогами, скатами.

Учитель: Ребята, вы еще раз прослушали изученный материал. При рассмотрении этих вопросов мы встречались с большим количеством новых понятий. Давайте вспомним их.

Всем выдаются варианты ответов:

  1. Индикаторы
  2. Кислоты
  3. Соли
  4. Реакции нейтрализации
  5. Основания
  6. Оксиды
  7. Щелочи

Учитель читает определения, задача ребят выбрать цифру правильного ответа:

  1. Растворимые в воде основания
  2. Реакции взаимодействия кислот с основаниями
  3. Бинарные соединения, одним из элементов является кислород
  4. Вещества, растворы которых окрашивают лакмус в красный цвет
  5. Вещества, сотоящи из атомов металлов и кислотных остатков
  6. Вещества, окрашивающие лакмус в синий цвет
  7. Вещества - указатели характера среды растворов

2 человека записывают свои ответы на доске. (карта ответов 7, 4, 6, 2, 3, 5, 1 вывешивается на доске, проверяется правильность работы).

Учитель: А теперь проверим как вы усвоили правила составления формул по валентности. На выполнение задания отводится 2 минуты (песочные часы). От каждого ряда работают у доски по одному человеку. Чей ряд справляется без ошибок, получает дополнительный балл к оценке за урок. Учитель называет вещества: NaOH, Ca3 (PO4)2, BaO, KHSO4, H2SO3, CuCl2, Al (OH)3, HNO3, Mg OHCl.

(после проверки составленных формул проверяется принадлежность веществ к определенному классу и подклассу)

Учитель: Перейдем к более сложным заданиям. Для этого 3 учащихся работают индивидуально по карточкам у доски.

Карточка №1

Определи пробирку с кислотой и основанием. Почему у ребят, выступавших в начале урока, костюмы именно таких цветов?

Карточка №2

  1. Проведи реакции между магнием и соляной кислотой; медью и соляной кислотой. Опиши наблюдения. Сделай вывод
  2. Объясни записи:

Карточка №3

Ответь на вопросы кроссворда. Дай определение, что такое соли.

По веритикали А необходимо прочитать фамилию известного русского композитора-химика.

  1. Соли H2CO3
  2. Соли H3PO4
  3. Соли HBr
  4. Соли HCl
  5. Соли H2S
  6. Соли H2SO3
  7. Соли HNO3

= БОРОДИН

В это время класс делится на 2 варианта, выполняют в тетрадях схемы превращений (магнитная доска, на нее помещаются карточки с заданием)

I. вариант:

II вариант:

(по 1 учащемуся от каждого варианта выполняют задания у доски)

Проверка индивидуальных заданий, уравнений реакций.

Учитель: Преодолев массу различных вопросов, мы подводим итог нашего урока. Сегодня мы обобщили и углубили знание по теме "Основные классы неорганических соединений", я думаю эти знания пригодятся вам в жизни (выставление и комментирование оценок).

Рефлексия (Домашнее задание): Найти в печатных изданиях сообщение об экологических проблемах, связанных с кислотами, основаниях, солями. (желательно в Приморском крае). Составьте краткий реферат или аннотацию прочитанного вами, предложите свой вариант решения этой проблемы.