Цели урока:
1. Образовательные: расширить знания учащихся о растворах; ввести понятия «электролитов» и «неэлектролитов», «электролитической диссоциации» (ЭД); рассмотреть механизм процесса ЭД; представить разные взгляды ученых на механизм ЭД; выделить и обобщить основные положения теории ЭД.
2. Развивающие: продолжить развитие интеллекта и логического мышления; умений наблюдать, анализировать, сравнивать, выявлять причинно-следственные связи между строением и свойствами; умений использовать теоретические знания на практике, делать выводы, высказывать аргументированные суждения.
3.Воспитательные: воспитывать чувство патриотизма, гордости за отечественную науку, социальную компетентность учеников.
Средства обучения:
1.Компьютерный авторский видеофильм «Механизм электролитической диссоциации». 2.Видеоаппаратура. 3.Прибор для определения электропроводности растворов или видеоопыт из коллекции цифровых образовательных ресурсов. 4. Реактивы и оборудование для проведения опытов: пробирки, вода водопроводная, вода дистиллированная; щелочи и соли в кристаллическом виде ; этиловый спирт, эфир, растворы кислот, щелочей, индикаторы. 5.Плакаты «Механизмы электролитической диссоциации веществ с ионной и ковалентной связью».
Межпредметные связи: физика (электрическая проводимость веществ).
Внутрипредметные связи: электронное строение атомов, виды химической связи, строение молекулы воды.
Ход урока
I. Организационный момент.
Проверка отсутствующих и готовности учащихся к уроку.
II. Постановка познавательных задач, сообщение темы урока, знакомство с планом работы на уроке (приложение 1).
III. Актуализация знаний и умений, т.е. проверка опорных знаний, их уточнение и углубление с целью подготовки учащихся к усвоению нового материала – отработка вопросов повторения.
Вопросы повторения (ученики отвечают на вопросы):
1. Какие виды химической связи вам известны?
2. От чего зависит вид химической связи?
3. Какой вид химической связи между атомами в молекуле воды?
4. Что такое электрический ток?
5. Что из себя представляют ионы?
IV. Изучение нового материала.
4.1. Понятие «электролитов» и «неэлектролитов».
Учитель показывает опыт по изучению электролитической проводимости различных веществ с помощью прибора (Рис.1).При отсутствии прибора можно использовать видеоопыты из коллекции цифровых образовательных ресурсов (например, авторов П.Беспалова и Е.Махиненко). Ученики, наблюдая за опытом, заполняют таблицу «Проверка электропроводности веществ», отмечая вид химической связи и способность веществ проводить электрический ток (в графе ставится «+»).
Таблица «Проверка электропроводности веществ»
| Вещество | Вид химической связи | Проводник тока | электролит |
| Раствор хлорида натрия | |||
| Раствор гидроксида натрия | |||
| Раствор хлороводородной кислоты | |||
| Спирт этиловый | |||
| Эфир | |||
| Вода водопроводная | |||
| Вода дистиллированная | |||
| Гидроксид натрия (крист.) | |||
| Хлорид натрия (крист.) |
После введения понятий «электролиты» и «неэлектролиты» и записи определений учениками определяют, какие из веществ относятся к электролитам (в соответствующей графе ставится «+»). Проанализировав вид химических связей, ученики делают вывод о том, что для веществ – электролитов характерна ковалентная сильнополярная связь, а для неэлектролитов – ковалентная слабополярная или неполярная связь .
Закрепление-выполнение упражнений (ответы на вопросы):
С целью закрепления новых понятий предлагается ответить на вопросы и объяснить , какие из веществ являются электролитами: водород, гидроксид бария, хлорид калия, серная кислота, хлор, спирт метиловый, оксид серы(6), сульфат натрия?
4.2. Изучение механизма ЭД.
Учитель. Почему же вещества с ионной связью проводят электрический ток в растворах?
Ученики вспоминают из курса физики о том, что электрический ток – это направленное движение заряженных частиц, высказывают предположения о появлении в растворах ионов (катионов и анионов). Механизм процесса ЭД веществ с ионной и ковалентной полярной связью изучают в ходе просмотра компьютерного учебного видеофильма (созданного автором в сотрудничестве с программистами нашего училища). При просмотре видеофильма ученики повторяют строение молекулы воды, вспоминают, что молекулы воды представляют из себя диполи, отвечают на проблемные вопросы с целью активизации познавательной деятельности (Рис.2), (Рис.3).
После знакомства с механизмом ЭД ученики формулируют и записывают определение процесса ЭД, обозначают ее стадии, объясняют причины электропроводности растворов электролитов – появление ионов (заряженных частиц). Для закрепления и лучшего усвоения изучаемого материала еще раз рассматривают основные стадии процесса ЭД для веществ с ионной связью (NaCl) и ковалентной связью (НCl) с использованием соответствующих плакатов.
Для закрепления и проверки первичного усвоения материала учащиеся отвечают на предложенные вопросы:
- Какие вещества называются электролитами?
- Какие вещества называются неэлектролитами?
- Вещества каких классов могут быть электролитами? При каком условии?
- Какие виды химической связи должны быть в веществах-электролитах?
- Почему молекулу воды можно представить в виде диполя?
- Что такое электролитическая диссоциация?
- Дайте названия всем стадиям процесса электролитической диссоциации веществ с ионным типом связи.
- Дайте названия всем стадиям процесса электролитической диссоциации веществ с ковалентной сильнополярной связью.
- Что является причиной распада электролита на ионы в растворе и расплаве?
- Почему кристаллы хлорида натрия не проводят электрический ток,хотя имеют ионную кристаллическую решетку?
4.3. Заслушивание кратких сообщений (возможно применение презентаций) учащихся о работах ученых – создателях теории ЭД: С.Аррениусе (Рис.4); Д.И. Менделееве (Рис.5); И.А. Каблукове (Рис.6); В.А. Кистяковском (Рис.7).
Аррениус С.А. (1859 - 1927).
Шведский ученый, академик. В 1887 году сформулировал основные положения теории ЭД, ученый предсказал и доказал, помимо молекулярной, ионные формы существования вещества. Главный недостаток теории Аррениуса заключался в том, что он не учел всей сложности явлений, протекающих в растворе, рассматривал ионы как свободные, не зависимые от молекул растворителя частицы, полагал, что в водном растворе находятся свободные ионы. Сванте-Август Аррениус родился 19 февраля 1859 года в старинном шведском городе Упсале. В гимназии он был одним из лучших учеников, особенно легко ему давалось изучение физики и математики. В 1876 году юноша был принят в Упсальский университет. И уже через два года (на шесть месяцев раньше срока) он сдал экзамен на степень кандидата философии. Однако впоследствии он жаловался, что обучение в университете велось по устаревшим схемам: например, "нельзя было услышать ни единого слова о менделеевской системе, а ведь ей было уже больше десяти лет"…В 1881 году Аррениус переехал в Стокгольм и поступил на работу в Физический институт Академии наук. Там он приступил к изучению электрической проводимости сильно разбавленных водных растворов электролитов. Хотя Сванте Аррениус по образованию - физик, он знаменит своими химическими исследованиями и стал одним из основателей новой науки - физической химии. Больше всего он занимался изучением поведения электролитов в растворах, а также исследованием скорости химических реакций. Работы Аррениуса долгое время не признавали его соотечественники, и только когда его выводы получили высокую оценку в Германии и Франции, он был избран в Шведскую академию наук. За разработку теории электролитической диссоциации Аррениусу была присуждена Нобелевская премия 1903 года. Веселый и добродушный великан Сванте Аррениус- настоящий "сын шведской сельской местности", всегда был душой общества, располагал к себе коллег и просто знакомых. Он был дважды женат; его двух сыновей звали Олаф и Свен. Он получил широкую известность не только как физикохимик, но и автор множества учебников, научно-популярных и просто популярных статей и книг по геофизике, астрономии, биологии и медицине. Но путь к мировому признанию для был совсем не прост. У теории электролитической диссоциации в ученом мире были очень серьезные противники. Так, Д. И. Менделеев резко критиковал не только саму идею Аррениуса о диссоциации, но и чисто "физический" подход к пониманию природы растворов, не учитывающий химических взаимодействий между растворенным веществом и растворителем. Впоследствии выяснилось, что и Аррениус ,и Менделеев были каждый по-своему правы, и их взгляды, дополняя друг друга, составили основу новой - протонной – теории. Преодолеть эти недостатки теории Аррениуса помогли работы русских ученых Д.И. Менделеева, И.А. Каблукова, В.А. Кистяковского.
Д.И. Менделеев (1834 - 1907).
Русский ученый и общественный деятель. Менделеев противопоставил теории Аррениуса свою химическую или гидратную теорию. В ее основе лежало представление о взаимодействии растворенного вещества с молекулами растворителя. Возникло противоречие в понимании механизма диссоциации, который по – разному трактовали теории Аррениуса и Менделеева.
И.А. Каблуков (1857-1942).
Советский ученый, академик. В преодолении кажущегося противоречия обоих теорий большая заслуга принадлежит русскому ученому И.А. Каблукову, который ввел в науку представление о гидратации ионов, положил начало физической и химической теории растворов.
В.А. Кистяковский (1865 - 1952).
Советский физикохимик, академик. В 1888 году Кистяковский В.А высказал идею об объединении химической теории растворов Менделеева с учением об ЭД Аррениуса.
Учитель. Обобщим сведения об электролитической диссоциации в виде основных положений ныне общепринятой теории.
1. При растворении в воде электролиты диссоцииируют (распадаются) на положительные и отрицательные ионы. Ионы - это положительно или отрицательно заряженные частицы, в которые превращаются нейтральные атомы в результате отдачи или присоединения электронов.
2. Причиной диссоциации электролита в водном растворе является его гидратация, т.е. взаимодействие электролита с молекулами воды и разрыв химической связи в нем.
3. Под действием электрического тока положительно заряженные ионы движутся к отрицательному полюсу источника тока – катоду, поэтому их называют катионами, а отрицательно заряженные ионы движутся к положительному полюсу источника тока – аноду, поэтому их называют анионами.
4. Электролитическая диссоциация – процесс обратимый.
5. В растворе и расплаве электролита сумма зарядов всех катионов равна сумме зарядов всех анионов, поэтому раствор и расплав в целом электронейтральны.
6. Ионы отличаются от атомов и молекул строением и свойствами.
V. Практическая часть.
Химия – наука экспериментальная, большая роль в которой принадлежит выполнению экспериментальных задач. Учащимся предлагается задание: с помощью индикаторов распознать среду в растворах различных кислот и щелочей (например, HNO3, NaOH, HCl, KOН, H2SO4, Ca(OH)2); составить уравнения ЭД, объяснить наблюдаемые явления.
Можно организовать как индивидуальную работу, так и работу в группах (работа в парах, в группах по четыре человека (Рис.8) .Правильность выполнения заданий можно проверить путем выполнения заданий отдельными учениками на доске, либо демонстрацией слайда на экране проектора.
VI. Подведение итогов, выставление оценок наиболее активным ученикам.
VII. Домашнее задание: на усмотрение учителя.