Методика преподавания химии в 8-х классах общеобразовательных школ (I полугодие)

Вашему вниманию предлагается методическое пособие для учителей по программе 8-го класса общеобразовательных школ по химии в виде кратких конспектов уроков, обобщенных по соответствующим темам. В качестве методического обеспечения курса могут быть использованы любые учебники, рекомендованные для 8-го класса. Кроме того, для лучшего усвоения материала учащимися, желательно использовать такие компьютерные пособия, как “Химия. Виртуальная лаборатория”, “Химия. XXI век”. Контроль освоения материала ведется путем проведения еженедельных фронтальных опросов класса, самостоятельных работ и индивидуальных заданий, ежечетвертных проверок домашних тетрадей. Контрольные работы проводятся по сборнику тестовых заданий для тематического и итогового контроля “Химия 8-9” (“Интеллект-центр”, Москва, 2007). Для более удобного проведения учебного процесса каждый ученик имеет 4 тетради: для контрольных работ, для самостоятельных (практических) работ (эти две тетради хранятся в школе), для домашних работ и лекционную (классную) тетрадь.

В течение двух лет данная методика используется в ГОУ СОШ № 102 (ЮЗАО). Средние показатели по четвертям для двух классов ИРВ = 72- 86%, ИУСВ = 50-88%.

ЧАСТЬ 1. ТЕЛО. ВЕЩЕСТВО И ЕГО СВОЙСТВА.

Окружающие нас предметы называются физическими телами. Физические тела характеризуются формой и веществом, из которого они состоят. Вещества характеризуются физическими и химическими свойствами. Свойства – это признаки, по которым одно вещество отличается от другого или сходны между собой.

Физические свойства - это признаки, которые определяют индивидуальность вещества без учета его способности превращаться в другие вещества.

Физические свойства веществ удобно сравнивать по определенному алгоритму:

1.Агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое или газообразное ) при нормальных условиях: температуре t⁰С=0⁰ и давлении P = 1 атм = 101325 Па.

2.Температуры фазовых переходов (температура плавления – кристаллизации, температура кипения-конденсации).

3.Органолептические свойства (цвет, запах, вкус, звук, прочность)

4.Отношение к воде. Воду можно рассматривать с 3 точек зрения:

• Как эталон плотности вещества* (при температуре 4^ОС плотность воды равна 1 г/см³)
• Как растворитель (есть вещества растворимые в воде и нерастворимые)
• Как химическое вещество (есть вещества, реагирующие с водой)

5.Специфические свойства (электро- и теплопроводимость; спектры излучения или поглощения различных электромагнитных волн и т.п.).

* Плотностью вещества (?) называют массу единицы объема вещества [г/см³, кг/дм³, т/м³].

Далее проводится фронтальный опрос №1 (Приложение №1)

Для лучшего освоения материала, можно провести практическую работу по определению физических свойств разных веществ (или ограничиться демонстрационным опытом), использовать разные виды коллекций веществ. Так как учащиеся впервые сталкиваются с выполнением практических работ, если позволяет время, необходимо провести их ознакомление с лабораторным оборудованием либо непосредственно в классе, либо с использованием видеофрагментов (“Химия. Виртуальная лаборатория”, папка “Оборудование лаборатории”). Результат опытов и просмотров необходимо фиксировать в тетрадях для самостоятельных работ в виде кратких записей или таблиц.

Используя разные, сугубо индивидуальные физические свойства веществ, можно производить разделение смесей веществ. Способы разделения смесей определяются характером смеси. Различают неоднородные (четко видно границу раздела фаз: песок-вода, масло-вода, газ-вода) и однородные (граница раздела фаз отсутствует: раствор сахара в воде, раствор спирта в воде, раствор хлороводорода в воде). Неоднородные смеси разделяют путем отстаивания, фильтрации, декантации, центрифугирования, магнитного разделения. Однородные смеси разделяют путем выпаривания или дистилляции (перегонки). На данном этапе необходимо провести практическую работу либо просмотреть соответствующие видеофрагменты. На этом этапе обучения необходимо провести практическую работу “Разделение смесей”.

Химические свойства – признаки, которые определяют способность данного вещества изменять свой состав и строение, т.е. превращаться в другие вещества при взаимодействии друг с другом или под воздействием внешних факторов.

ЧАСТЬ 2. СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ ВЕЩЕСТВА.

Каждое вещество обладает индивидуальными физическими и химическими свойствами, которые определяются структурой этого вещества. Под понятием структура мы имеем в виду элементарные структурные единицы вещества и их расположение в пространстве. Химические свойства определяются составом и строением одной структурной единицы, а физические свойства определяются и строением структурной единицы и расположением их множества в пространстве. Поэтому все вещества делятся на аморфные (структурные единицы расположены в пространстве хаотически) и кристаллические (структурные единицы расположены упорядоченно, в виде кристаллической решетки). Каждая структурная единица имеет свои размеры и массу. Поэтому и плотность разных веществ разная, индивидуальная: в единице объема (см³, дм³ или м³) может располагаться одинаковое число структурных единиц, но они у каждого вещества будут различаться по массе. Возможно разное расположение в пространстве одних и тех же структурных единиц – более или менее близкое - и, имея структурные одинаковые единицы, вещества не будут иметь одинаковую плотность.

На данном этапе изложения материала необходимо установить четкую связь: “структура вещества – его свойства”, напомнить учащимся сведения о разных физических свойствах аморфных и кристаллических веществ, привести примеры (не упоминая термин “аллотропия”) о свойствах, например алмаза и графита.

Всего в природе существует 3 структурные единицы вещества: атом, молекула и ион. Поэтому все вещества делятся на вещества с атомной, молекулярной или ионной структурой.

1. Атом – наименьшая электронейтральная частица химического элемента и простого вещества, обладающая всеми его химическими свойствами и далее ни химически и ни физически неделимая.

Строение атома достаточно просто: в центре находится тяжелое ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, а вокруг ядра вращаются электроны (электронная оболочка).

Ядро атома заряжено положительно, т.к. оно включает в себя два типа нуклонов – протоны, каждый из которых несет 1 положительный заряд, и нейтроны, нейтральные частицы, каждая из которых по массе равна протону. Т.е. масса атома складывается из суммы масс всех протонов и нейтронов, входящих в состав ядра атома. Из определения атома понятно, что, поскольку атом электронейтральная частица, то электронная оболочка несет отрицательный заряд, полностью компенсирующий положительный заряд ядра. Электронная оболочка атома включает в себя электроны – частицы, имеющие ничтожную массу (которой пренебрегают в расчетах) и каждая из которых несет 1 отрицательный заряд. Атомы отличаются друг от друга по количеству протонов в ядре атома, т.е. по величине положительного заряда ядра. Именно поэтому каждый вид атомов с определенным зарядом ядра и называется химическим элементом.

Все химические элементы, известные на сегодняшний день, приведены в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева (110 видов атомов). Каждый вид имеет свое название (латинское и соответственное русское), обозначается определенным символом (одна или две буквы, соответствующие латинскому названию) и располагается в таблице под определенным номером. Физический смысл порядкового номера элемента – это число протонов в ядре данного вида атомов (положительный заряд ядра атома) и соответственно число электронов в электронной оболочке атома.

Кроме номера атома, в ячейке указана еще одна физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик атома – относительная атомная масса.

Атом, как наименьшая частица вещества, обладает крайне малой абсолютной массой (порядка 10^-24 кг), поэтому для простоты расчетов было введено понятие относительной массы, которая показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше 1 атомной единицы массы. За 1 атомную единицу массы принята масса 1 протона (1 нейтрона), которая равна 1,67 * 10^-24 кг. Таким образом, относительная атомная масса численно совпадает с количеством протонов и нейтронов в ядре данного атома. Это дает возможность по месту нахождения атома в таблице определить состав каждого вида атомов. Кроме того, величина относительной атомной массы каждого элемента дает возможность рассчитать абсолютную массу атома этого элемента. Каждый вид атомов (элемент) может содержать изотопы – атомы с одинаковым зарядом ядра (количеством протонов), но разной массой (разным количеством нейтронов). Поэтому в Периодической таблице для каждого элемента указана средняя относительная атомная масса, складывающаяся из суммы масс изотопов, взятых в соответствии их содержания в природе. Округляя относительную атомную массу до целого числа, мы используем в расчетах массу самого распространенного изотопа (превалирующего) в земных условиях. Надо понимать, что изотопный состав любого элемента зависит от природных условий нашей планеты и средняя относительная атомная масса элемента на Луне или на Марсе будет другой. Если в ячейке относительная атомная масса указана как целое число в квадратных скобках, то это говорит об искусственном происхождении этого элемента. Т.е. изотоп данного элемента (атома) создан путем ядерного синтеза, и в природных условиях Земли он либо не существует, либо его крайне мало, и он еще не выявлен.

Фронтальный опрос № 2 (Приложение № 2).

СТРОЕНИЕ АТОМА

Таблица №1.

2. Вторая структурная единица вещества – это молекула, состоящая из двух или более атомов. Если вещество состоит из атомов одного элемента или из молекул, состоящих из атомов одного элемента, то вещество называется простым. Если в молекулу вещества входят атомы разных элементов, то вещество называется сложным.

Молекула – наименьшая электронейтральная частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами и далее физически неделимая, но химически делимая.

Простые вещества называют по названию атомов элемента, из которого они состоят. Необходимо отметить, что чаще всего твердые вещества записывают символом данного элемента – железо, сера, кремний, натрий. Газообразные и жидкие вещества записывают двухатомной формулой – хлор, водород, бром, кислород, азот и т.д. Молекулы простых веществ в некоторых случаях могут содержать и более двух атомов (например, озон или белый фосфор). В каждом индивидуальном случае будут даны пояснения. На данном этапе возможно провести фронтальный опрос №3 (Приложение №3).

Элементы металлы расположены в Периодической таблице под условной диагональю берилий-астат и в побочных подгруппах. Элементы-неметаллы располагаются над этой диагональю в главных подгруппах

При прочтении химических формул элементы-металлы называют полным названием, а элементы неметаллы – латинской буквой. Исключение составляют только элементы – галогены (фтор, хлор, бром, иод), а также благородные газы (гелий, неон, аргон, криптон, радон).

Сложные вещества (соединения) записываются в виде химической формулы – условной записи состава молекулы. Эта запись включает в себя символы элементов и индексы – числа, показывающие, сколько атомов данного элемента содержится в молекуле. Таким образом, формула вещества выражает его состав: она показывает, какие атомы и в каком соотношении соединяются, друг с другом, образуя данное вещество.

Каждая молекула обладает собственной массой, которая складывается из всех масс атомов, входящих в ее состав, с учетом их количества. Поэтому, пользуясь относительными массами элементов, мы можем рассчитать и относительную массу каждой молекулы. Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса данной молекулы больше 1 атомной единицы массы. Для закрепления данного материала рекомендуется учащимся в виде домашнего задания выполнить индивидуальное задание (Приложение №4)

Химическая формула вещества дает возможность рассчитать относительное содержание каждого элемента в образце данного вещества. Подобные расчеты необходимы при определении целесообразности переработки этого вещества для извлечения полезной составляющей, например железа из красного железняка.

Массовой долей элемента в веществе называется отношение массы данного элемента ко всей массе молекулы. Массовая доля может быть выражена либо в долях от единицы, либо в процентах. Но тогда при формулировке вопроса указывается не “массовая доля элемента”, а “процентное содержание элемента в веществе”.

, где

(Э) – массовая доля элемента в веществе,

А_r(Э) – относительная атомная масса определяемого элемента,

n – индекс элемента (количество атомов данного элемента в соединении) ,

М_r – относительная молекулярная масса вещества

Для проверки понимания учащимися материала необходимо провести самостоятельнуюработу (Приложение №5)

3. Понятие третьей (и последней) структурной единицы вещества – иона - будет введено в программе 9 класса

ЧАСТЬ 3.СВОЙСТВО АТОМОВ - ВАЛЕНТНОСТЬ.

Почему каждое вещество обладает определенным качественным и количественным составом? В чем причина? Дело все в том, что каждый атом обладает удивительной способностью – образовывать определенное число химических связей с другими атомами. Это свойство атома называют валентностью и записывают ее в виде простого целого числа латинскими цифрами над символом элемента.

Величину валентности каждого элемента можно узнать исходя из его положения в Периодической таблице Д.И.Менделеева. Элементы-металлы проявляют валентность, равную номеру группы, в которой находится элемент. Элементы – неметаллы, как, правило, проявляют переменную валентность. Высшая равна номеру группы, в которой находится элемент. Низшая равна разности между числом 8 и номером группы.

Бинарными (двухэлементными) соединениями называют сложные вещества, в состав молекулы которых входят только 2 элемента.

Существует несколько простых правил при составлении формул бинарных (состоящих из двух элементов) веществ:

• Водород всегда одновалентен.
• Кислород всегда двухвалентен
• Неметаллы всегда проявляют низшую валентность при соединении с металлами.
• Неметаллы при соединении с неметаллами проявляют разные валентности. Это зависит от положения элемента-неметалла в Периодической таблице Д.И.Менделеева. Тот элемент, который находится правее и выше проявляет низшую валентность, а тот, который находится левее и ниже – высшую.

Алгоритм составления формулы бинарного вещества

 *Al – элемент-металл, находится в III группе, проявляет В=III

О – элемент-неметалл, находится в VI группе; проявляет В=II (8-6=2)

**Наименьшее общее кратное – число, делящееся без остатка на оба числа. В данном случае оно показывает общее количество связей, образовавшихся между атомами этих элементов.

*** Элемент сера находится в Периодической системе ниже, чем элемент кислород, поэтому она проявляет высшую валентность (VI), кислород проявляет всегда валентность (II)

Проявление атомами определенных по величине валентностей приводит к тому, что атомы соединяются друг с другом в некоторых определенных соотношениях, которые и определяют состав молекулы вещества, и, в конечном счете, весь комплекс физических и химических свойств вещества.

На основании этих закономерностей был сформулирован закон постоянства состава вещества: Вещества имеют постоянный состав независимо от способов их получения.

На данном этапе обучения необходимо ознакомить учащихся с номенклатурой бинарных соединений (Приложение №6), а затем предложить выполнить индивидуальное задание №2 (Приложение №7).