Урок-практикум. Экспериментальное решение задач на распознавание катионов металлов

Расскажи мне, и я забуду
Покажи мне, и я запомню
Вовлеки меня, и я научусь.
Китайская мудрость

• изучение качественных реакций на ионы металлов и методы их распознавания
• обобщение знаний по теме: Металлы.

• развитие понятийного мышления, таких операций, как анализ, сравнение, обобщение, систематизация;
• развитие таких качеств мышления, как объективность, лаконизм и ясность, активность.

Воспитывающие:

• воспитание умения работать в команде;
• формирование коммуникативности, стремление к пониманию, взаимодействию и солидарности.

Задачи урока:

• актуализировать знания учащихся по теме: Металлы;
• организовать коллективную работу учащихся от постановки учебной задачи до конечного результата;
• сформировать умение пользоваться лабораторным оборудованием и реактивами;
• развивать мыслительные операции учащихся: сравнение, анализ, синтез;
• развивать умение анализировать результаты опыта;
• развивать умение делать самостоятельные выводы;
• развивать внимание учащихся и его свойства: объем внимания, концентрация внимания, распределение внимания; развивать разные виды памяти учащихся: механическую, слуховую и пр.

• прививать культуру умственного труда и сотрудничества;
• воспитывать дисциплинированность учащихся;
• воспитывать коллективизм;
• воспитывать чувство ответственности;
• способствовать созданию благоприятного психо-эмоционального климата на уроке.

• словесные (рассказ, объяснение, беседа);
• иллюстративные (схемы химических реакций);
• частично-поисковый, проблемный (проблемная ситуация).

Формы : фронтальная, индивидуально – обособленная, групповая (динамические группы).

Тип урока: комплексное применение знаний – ролевая игра.

Тип урока по основной дидактической цели – урок актуализации и совершенствования знаний и способов деятельности.

Тип урока по способу проведения – практическая работа в форме ролевой игры.

Реактивы и оборудование: пронумерованные стаканчики с твердыми кристаллическими солями.

• В стаканчике № 1 – Хлорид алюминия.
• В стаканчике № 2 – Хлорид меди (II).
• В стаканчике № 3 – Хлорид бария.
• В стаканчике № 4 – Хлорид железа(III)
• В стаканчике № 5 – Сульфат железа (II).

А также даны растворы гидроксида калия, азотной кислоты, сульфата натрия, гексацианоферрата (III) калия, гексацианоферрата (II) калия, роданид аммония, стакан с дистиллированной водой, по 9 пробирок.

• осторожно с кислотой
• осторожно со щелочью и стеклянной посудой
• брать вещества аккуратно и в малой дозе
• не пробовать на вкус
• соблюдать тишину и порядок, не мешать друг другу
• нельзя самовольно сливать и смешивать реактивы
• по завершению работы привести рабочее место в порядок.

Ход урока

I. Организационный этап.

II. Объявление темы урока.

III. Постановка цели урока.

В течение нескольких уроков мы рассматривали строение, свойства и применение металлов, а также их соединений. И сегодня на уроке мы познакомимся практически с качественными реакциями на ионы металлов, а также методом их определения.

IV. Подготовка к изучению материала.

Понятие “качественные реакции”, как вы понимаете это слово – “качественные”, что оно означает?

Качественные реакции – это химические реакции, с помощью которых можно определить то, чем одно вещество отличается от другого по элементарному составу, иначе говоря, эти реакции позволяют определить отдельные ионы или молекулы, из которых состоит исследуемое вещество или смесь веществ.

V. Работа над изучением материала.

В качественном анализе применяют реакции, сопровождающиеся каким-либо эффектом, который можно легко обнаружить органами чувств.

Как вы считаете, что это за эффекты?

• Изменение окраски раствора;
• Выпадение или растворение осадка;
• Выделение газов, обладающих характерным запахом.

Обратите внимание на тему урока “Качественные реакции на ионы металлов”, а ионы металлов преимущественно определяют методом осаждения.

За объект определения мы возьмем ионы тех металлов, которые были рассмотрены ранее при изучении темы “Металлы”, а результаты определения будем фиксировать в следующей таблице:

Задача № 1. В пронумерованных стаканчиках (с № 1 по № 5) даны кристаллические соли: хлорида меди (II), хлорида бария, хлорида алюминия, хлорида железа (III) и сульфата железа (II). Распознайте предложенные соли с помощью только одного реактива и укажите, в каком стаканчике и какая соль находится.

Опыт № 1. Осаждение ионов металлов возможно только в растворах, поэтому сначала мы с вами проведем растворение предложенных солей в воде: в каждый из предложенных стаканчиков добавьте воды и растворите данную соль

Из каждого пронумерованного стаканчика в определенной последовательности (важно не перепутать!) отливаем по 1–2 мл предложенных растворов солей в чистые пробирки и в каждую из них добавляем по 1 мл гидроксида калия и наблюдаем:

В пробирке под № 1 выпал белый желеобразный осадок.

AlCl₃ + 3KOH = Al(OH) ₃ + 3KCl

В пробирке под № 2 выпал осадок синего цвета.

CuSO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + Cu(OH) ₂

В пробирке под № 3 признаки реакции отсутствуют.

В пробирке под № 4 выпал осадок коричневого (бурого цвета) цвета.

FeCl₃ + 3KOH = Fe(OH) ₃ + 3KCl

В пробирке под № 5 выпал осадок темно-зеленого цвета.

FeSO₄ + 2KOH = Fe(OH) ₂ + K₂SO₄

По характерной окраске осадков можно определить какая соль и в какой пробирке находится:

в пробирке № 1 хлорид алюминия.
в пробирке № 2 по всей вероятности хлорид меди(II) (это подтверждает и характерная сине-голубая окраска раствора).
в пробирке № 3 хлорид бария (это мы докажем немного позже).
в пробирке № 4 хлорид железа (III).
в пробирке № 5 сульфат железа (II).

В предложенной таблице, в соответствующие графы заносим рисунки, схемы, наблюдения, а также уравнения реакций в молекулярной и ионной форме, формулируем выводы.

Задача № 2. Доказательство катиона Ba²⁺ (или соли хлорида бария в пробирке № 3).

В пробирку под № 3 добавляем небольшую порцию сульфата натрия – выпадает мелкозернистый осадок белого цвета, который проверяем на растворимость в азотной кислоте.

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄ + 2NaCl

BaSO₄ + HNO₃ = не растворяется.

Результаты опыта заносим в таблицу.

Задача № 3. Для распознавания катионов Fe²⁺ + и Fe³⁺ можно использовать также и растворы комплексных солей: гексацианоферрата (III) калия,  гексацианоферрата (II) калия.

Из стаканчика под № 5 отлить в отдельную пробирку немного раствора (для решения следующей задачи), а к оставшимся растворам добавить комплексные соли – в стаканчик №4 раствор гексацианоферрата (III) калия – образуется синий осадок.

В стаканчик № 5 – раствор гексацианоферрата (II) калия – образуется осадок сине-зеленого цвета.

4 FeCl₃ + 3 K₄Fe(CN)₆ = Fe₄ Fe(CN) _{6 3} + 12 KCl

3 FeSO₄ + 2K₃Fe(CN) ₆ = Fe₃Fe(CN) _{6 2} + 3K₂SO₄

Результаты опыта заносим в таблицу.

Вы также знаете, что соединения железа (II) очень неустойчивы и поэтому легко и быстро переходят в соединения железа (III), давайте убедимся в правильности этих утверждений.

Задача № 4. Определите, содержится ли в растворе сульфата железа (II) в качестве примесей сульфат железа (III). Добавим в последнюю пробирку с отлитым раствором роданид аммония, при этом образуется раствор интенсивно-красного цвета.

Fe₂(SO₄) ₃ + 6 NH₄CNS = 2 Fe(CNS) ₃ + 3 (NH₄) ₂SO₄

Результаты опыта заносим в таблицу.

Завершается работа формулировкой общего вывода: все проведенные опыты наглядно доказывают наличие катионов металлов в составе предложенных солей.

Оформляя работу, учащиеся заполняют соответствующие графы в таблице. Работы, в последующем, по завершении написания отчета, собираются на проверку и каждый ученик получает соответствующую оценку.

Литература:

1. О.С. Габриелян учебник “Химия 9”.
2. Г.Е. Рудзитис Ф.Г. Фельдман “Химия 9”.