Основные образовательные задачи:
- Обобщить и закрепить знания учащихся о реакциях в растворах электролитов, условиях их протекания; о реакциях нейтрализации, о свойствах классов неорганических соединений в свете теории электролитической диссоциации, об амфотерности.
- Расширить представления учащихся о роли реакций ионного обмена в природе и жизни человека.
- Подготовить учащихся к практической и контрольной работам; провести предварительный контроль знаний по теме.
Тип урока: урок совершенствования знаний и умений учащихся.
Основные методы обучения: беседа в сочетании с самостоятельной работой учащихся, демонстрационный ученический эксперимент.
Оборудование урока: на столе учителя: прибор для получения газов, демонстрационные цилиндры, длинные стеклянные палочки с резиновыми наконечниками, спиртовка, держатель для пробирок, черно-белый экран и набор реактивов (растворы соляной и серной кислот, хлорида алюминия, гидроксида натрия, карбоната натрия, сульфата меди (II), хлорида железа (III), гидроксида калия, известковая вода, дистиллированная вода, фенолфталеин, лакмус, мрамор); на столах учеников карточки с названиями электролитов и неэлектролитов.
Ход урока
Урок начинаем с актуализации опорных знаний учащихся. Напоминаем, что в процессе изучения химии они ознакомились со свойствами классов неорганических соединений и рассмотрели их свойства с позиции теории электролитической диссоциации. На этом уроке полученные ранее знания необходимо привести в стройную систему, продолжить их совершенствование, убедиться в необходимости этих знаний в практической жизни, т.к. они помогут понять сущность многих процессов, происходящих вокруг.
Предлагаем учащимся распределить имеющиеся у них на столах карточки на 2 группы: электролиты и неэлектролиты (на столах учащихся находятся карточки с названиями веществ: сахар, кислород, соляная кислота, углекислый газ, хлороводород, сульфат натрия, гидроксид калия, аммиак, гидроксид аммония, оксид серы (IV), хлорид натрия и т.п.). Проверяем правильность классификации веществ и выясняем с учащимися в ходе беседы, чем отличаются электролиты от неэлектролитов, в чем заключаются особенности взаимодействия веществ в растворах электролитов.
Предлагаем учащимся демонстрационный эксперимент, где каждый опыт рассматривается как экспериментальная задача или загадка (опыты показывают заранее подготовленные учащиеся). Перед демонстрацией опыта предлагаем классу назвать используемые в опыте вещества, объяснить сущность будущих процессов, составить уравнения, сделать вывод об условиях протекания реакции.
В итоге обсуждения опытов учащиеся более тщательно и глубоко знакомятся с условиями их протекания. Они выделяют новые, более существенные признаки явлений, ранее им не знакомые. Происходит процесс обобщения знаний школьников.
Опыт 1. В двух цилиндрах находятся равные объемы бесцветных растворов веществ, названия которых нужно будет установить на основании наблюдаемых явлений.
В каждый цилиндр при помешивании вводим 2-3 капли спиртового раствора фенолфталеина. В обоих цилиндрах появляется малиновое окрашивание.
После этого в цилиндры поочередно приливаем небольшие порции третьего бесцветного раствора. В обоих цилиндрах исчезает малиновая окраска, в одном из них происходит сильное вспенивание.
Указания к проведению опыта: Сначала в цилиндры наливаем растворы гидроксида натрия и карбоната натрия. Они придают фенолфталеину малиновое окрашивание за счет гидроксоионов, образующихся в результате диссоциации гидроксида натрия и гидролиза карбоната натрия.
Затем добавляем раствор соляной или серной кислоты, который вызывает нейтрализацию гидроксид-ионов в обоих цилиндрах и выделение оксида углерода (IV) в одном из них.
В ходе обсуждения опыта устанавливаем названия реагирующих веществ, выясняем сущность происходящих явлений и вспоминаем понятия “диссоциация”, “гидролиз”, “нейтрализация”, а также свойства солей, оснований и кислот. Обращаем внимание учеников на правила техники безопасности при работе с кислотами и объясняем, почему именно раствор соды используем для нейтрализации при попадании кислоты на кожу. Подводим учащихся к более широкому пониманию понятия “нейтрализации”.
Предлагаем учащимся самостоятельно составить уравнения реакций, объясняющих наблюдаемые явления. Проверку проводим, сравнивая записи в тетрадях учащихся с записями, выполненными учениками, вызванными к доске (записи уравнений в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде выполняются учениками на обратной стороне доски).
Опыт II. Рядом с пустыми цилиндрами выставляем склянки без этикеток с бесцветными растворами. Сообщаем учащимся, что это растворы разных веществ и что в опыте другие реактивы применяться не будут.
Оба цилиндра наполняем растворами (примерно на 1/5 часть их объема) из соответствующих склянок.
Затем склянки меняем местами. В первый цилиндр добавляем немного (около 10 капель) раствора из второй склянки, а во второй цилиндр – столько же раствора из первой склянки.
В одном из цилиндров образуется белый студенистый осадок, а в другом раствор остается прозрачным.
Предлагаем учащимся назвать реактивы, использованные в опыте, и объяснить различные эффекты взаимодействия.
Указания к проведению опыта. Здесь в качестве реактивов используем хлорид алюминия и гидроксид натрия.
Приливание небольшой порции гидроксида натрия в раствор хлорида алюминия обеспечивает образование устойчивого осадка гидроксида алюминия.
При сливании реактивов в другой последовательности создается избыток гидроксида натрия, и гидроксид алюминия ведет себя как кислота, что приводит к образованию растворимого алюмината натрия.
Написание уравнений реакций и их проверку проводим аналогично 1 опыту.
Опыт III. Сообщаем ученикам, что будет продемонстрировано взаимодействие одной и той же соли с разными кислотами. Их задачей будет: назвать соль и кислоты, объяснить характер взаимодействия.
На дно цилиндров помещаем по кусочку плотного твердого вещества (соль) и приливаем растворы кислот. Сразу же начинается выделение газа в обоих цилиндрах. Подносим к цилиндрам горящие лучины. Они гаснут.
Затем становится заметным, что в одном из цилиндров образование газа постепенно замедляется и, наконец прекращается совсем. В другом цилиндре реакция продолжается до полного растворения соли.
Указания к проведению опыта. В цилиндры помещаем приблизительно равные по объему кусочки мрамора и приливаем растворы соляной и серной кислот, что вызывает выделение оксида углерода (IV).
Однако во втором случае реакция быстро прекращается, т.к. образующийся малорастворимый в воде сульфат кальция оседает на поверхности мрамора и тем самым препятствует дальнейшему образованию углекислого газа.
Опыт IV. Сообщаем ученикам, что в опыте будут использованы фенолфталеин, лакмус и растворы двух веществ, названия которых надо будет установить.
Первый цилиндр (на ? его объема) заполняем одним из растворов. Туда же вводим несколько капель фенолфталеина. Появляется малиновое окрашивание.
Затем небольшими порциями при постоянном перемешивании в цилиндр добавляем второй раствор. Когда окраска индикатора исчезнет, предлагаем учащимся назвать классы соединений, к которым относятся использованные в опыте вещества, и объяснить сущность их взаимодействия.
Обсуждение проведенного эксперимента приводит учащихся к выводу о том, что в опыте щелочь была нейтрализована кислотой. Для составления уравнения уточняем, какие именно были взяты вещества.
После этого во второй цилиндр наливаем дистиллированную воду. В оба цилиндра вводим лакмус. Ученики наблюдают, что в первом цилиндре лакмус приобретает розовую окраску. Во втором – сохраняет фиолетовую.
Предлагаем учащимся объяснить, почему в первом цилиндре среда не оказалась нейтральной. Объяснения иллюстрируем молекулярными, полными и сокращенными ионными уравнениями реакций (класс самостоятельно работает, затем проверяет правильность выполнения задания на доске, как и в предыдущих опытах).
Указания к проведению опыта. Для проведения опыта лучше брать раствор гидроксида кальция, нейтрализацию его вести разбавленным раствором соляной кислоты. Применение в качестве индикатора фенолфталеина не позволяет точно установить момент нейтрализации, и обычно соляной кислоты приливаем больше, чем нужно.
Повторное использование индикатора (лакмуса) позволяет обнаружить избыток кислоты.
Испытание дистиллированной воды индикатором проводим как контрольный опыт.
Опыт V. В два цилиндра наливаем один и тот же бесцветный раствор. В первый цилиндр некоторое время пропускаем газ из прибора для получения газов. Сначала происходит сильное помутнение раствора, затем он постепенно осветляется и вновь становится прозрачным.
После этого берем пробы из обоих цилиндров и кипятим их. Тот раствор, в который был пропущен газ, снова мутнеет, раствор из второго цилиндра остается без изменения.
Предлагаем учащимся назвать вещества и объяснить происходящие с ними превращения.
Как и в предыдущих опытах записываем и исправляем при необходимости уравнения реакций, обсуждаем ошибки.
Указания к проведению опыта. В реакции используем раствор гидроксида кальция (известковая вода) и оксид углерода (IV).
Длительное пропускание оксида углерода (IV) вызывает сначала образование средней нерастворимой соли (СаСО3), а затем – кислой растворимой (Са(НСО3)2). Нагревание раствора гидрокарбоната кальция приводит к образованию осадка карбоната кальция. Нагревание известковой воды никаких изменений не дает. Даем краткое пояснение о том, что в природе эти реакции происходят при образовании сталактитов и сталагмитов, выветривании горных пород (демонстрируем с помощью мультимедийного проектора фотографии данных явлений).
Подводим итоги экспериментов, обсуждаем значение знаний о протекании реакций ионного обмена для правильного понимания сущности химических реакций.
Предлагаем учащимся выполнить мысленный эксперимент по вариантам.
I вариант. В двух пробирках находится сульфат натрия и сульфат меди (II). Предположите, что вы сможете наблюдать, если в водные растворы этих веществ добавить индикатор. Подтвердите предположение ионными уравнениями реакций.
II вариант. Ученик получил путем реакции обмена следующие вещества: Сu (ОН)2, AgCl, Fe(OH)3, BaSO4. Предположите: а) признаки реакций; б) какие вещества ученик может при этом использовать? Составьте полные и краткие уравнения этих реакций. Проведите один из опытов (на усмотрение учителя) для подтверждения ваших предположений.
III вариант. Даны следующие вещества: CuSO4, KOH, HCl, Na2CO3, FeCl3. какие из них, взятые попарно, будут взаимодействовать между собой? Предскажите признаки этих реакций. Напишите полные и краткие ионные уравнения реакций. Проделайте один из опытов по указанию учителя (ученический эксперимент).
Все опыты выполняются демонстрационно на столе учителя отдельными учащимися.
Самостоятельная работа
Задание: напишите уравнения реакций в молекулярной полной и сокращенной ионной формах между веществами.
I вариант. H2SO4 + Al2O3 -; HNO3 + Fe(OH)3-; HNO3 + Na2CO3-; Al2(SO4)3 + NaOH-;
II вариант. HNO3 + Fe2O3 -; HCl + Al(OH)3 -; HNO3 + K2CO3 -; Fe2(SO4)3 + KOH -.
После выполнения самостоятельной работы листочки с работами учащихся собирает учитель и предлагает детям записать домашнее задание по подготовке к практической работе “Решение экспериментальных задач по теме “Реакции в растворах электролитов”.
Составить в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде уравнения реакций, с помощью которых можно получить нерастворимое основание, провести реакцию нейтрализации и доказать, что гидроксид хрома (III) является амфотерным соединением.