Урок по химии "Химические приключения Шерлока Холмса". 8-й класс

Разделы: Химия

Класс: 8

Цели:

  • Развитие научно-творческого потенциала учащихся;
  • Повышение познавательной активности;
  • Развитие навыков комплексного применения знаний и умений для решения поставленных проблем;
  • Развитие логического интегрированного мышления через применение навыков элементарных операций с алгебраическими и химическими уравнениями.

Оборудование:

  • Лаборатория Шерлока Холмса, его рабочий стол.
  • На столе необходимое лабораторное оборудование и реактивы для ведения расследования детектива. Весы с разновесами, микроскоп, лупа, мерный цилиндр, набор пробирок. Кислоты (соляная, азотная), цинк, медь, пирит(FeS2), дистиллированная вода.
  • Таблицы с формулами, необходимыми для расследования. Формула плотности, значения плотностей (золота, серебра, цинка, меди, пирита).

Учебные задачи:

  • Закрепить и обобщить знания о составе кислот, химические формулы кислот;
  • Дать понятие о реакции замещения на примере реакции взаимодействия соляной кислоты с цинком; азотной кислоты с цинком и медью;
  • Рассмотреть реакцию замещения как окислительно-восстановительную;
  • Закрепить правила расстановки коэффициентов методом электронного баланса на химических уравнениях взаимодействия исследуемых металлов (цинк, медь);
  • Повторить определение плотности металлов лабораторным методом и расчёты по формуле плотности;
  • Решение линейных уравнений с одним неизвестным.

Воспитательные задачи:

  • Развитие элементов творческой деятельности учащихся и умение контролировать свои действия;
  • Развитие навыков культуры при выполнении экспериментальной работы;
  • Развитие культуры общения в процессе творческой работы;
  • Расширение знаний учащихся об окружающем мире, о связи науки и культуры.

Ход урока

1. Учитель начинает урок и даёт слово ведущим

В октябре 2002 года произошло событие, которое вызвало широкий отклик среди химиков всего мира.

Случилось необычное: почётным членом Королевского химического общества стал литературный персонаж Шерлок Холмс.

В честь Холмса выбита специальная серебряная медаль, и вручил её - повязал ленточку с медалью на шею скульптуры Ватсон - действительный член Королевского химического общества доктор химии и искренний почитатель Холмса Джон Ватсон.

В Лондоне установлен памятник Шерлоку Холмсу.

22 сентября 1999 года состоялось открытие памятника, на котором Исполнительный директор Королевского общества доктор Джакарди сказал: "Разумеется, живого Холмса никогда не было. Однако облагораживающее влияние легенды о Холмсе на общественную мораль сегодня и в прежние десятилетия вполне реально сказывается вот уже на шести или семи поколениях.

Для нас особенно важна его любовь к химии и то, что он использовал свои знания на пользу людям, делал это хладнокровно и аналитически".

Не случайно в музее Шерлока Холмса в Лондоне по адресу: Бейкер-стрит, 226В, можно увидеть восковую фигуру Холмса у стола для химических исследований с множеством стеклянных приборов.

Эту часть рассказа ведут на английском языке и русском языках.

2. Звучит музыка из кинофильма "Шерлок Холмс" Выход Холмса и Ватсона

Диалог между Холмсом и Ватсоном.

Холмс:

- Время не терпит, и я, думаю, что Вы сочтёте этот случай интересным. Да и Ваши познания в медицине будут весьма кстати. Буквально через несколько минут к нам должна придти жена пострадавшего - миссис Викершам.

(Стук в дверь, входит миссис Викершам).. В руке у неё сумка, которую она прижимает к груди.

Диалог между Холмсом и миссис Викершам:

- Миссис Викершам, это мой друг и коллега доктор Ватсон. При нём Вы можете говорить свободно, он согласился чуть позже осмотреть Вашего мужа.

- Благодарю Вас, сэр, всю жизнь буду Вам благодарна.

- Не думайте о благодарности, давайте приступим к делу. Вы принесли пакет, который я запечатал вчера у Вас дома, на месте преступления?

- Да! Вот! (подаёт пакет).

- Подпишите вот этот протокол о том, что Вы передали нам, а я получил эти вещи.

- БлагодарюВас, миссис Викершам, можете быть свободной. До свиданья.

Холмс:

- Нам надо немедленно начинать. Ватсон, Вы мне поможете?

Ватсон:

- Что начинать?

Холмс

- Как что? Конечно анализы: физические и химические исследования, которые помогут нам найти разгадку. Необходимо действовать быстро и точно. Преступник не довёл своё дело до конца, необходимо предупредить его следующее нападение. Он хотел не ранить, а убить мистера Викершама.

Мне понадобится ваша помощь, Ватсон.

Ватсон:

- Готов сделать всё, что смогу.

Холмс:

- Вам придётся заняться физическими исследованиями. Необходимо опытным путём определить и рассчитать плотности металлов, которые находятся в пакете миссис Викершам. Пока я готовлю приборы для химических опытов, Вы прочтите, что написано на этих листах. Здесь контракты мистера Викершама с тремя заказчиками на изготовление часов.

Ватсон (читает контракты вслух):

- В первом соглашение с миссис Сиглер - часы в обмен на слитки меди. Во втором - с профессором университета - часы в обмен на золото. В третьем соглашение с бухгалтером фирмы - часы за серебро.

Холмс:

- Прекрасно. Как только закончим исследования, я детально исследую бумаги. Часть исследований я провёл ночью на месте преступления. Необходимо уточнить некоторые детали. (Холмс высыпал содержимое пакета в руки Ватсона.)

- Итак, Ватсон, проводите исследования и рассчитывайте плотности этих металлов, я проведу химические исследования.

Мы должны убедится, что это действительно настоящее золото, серебро и чистая медь.

- Сегодня на наших исследованиях присутствуют учащиеся седьмого класса, поэтому мы с Вами, Ватсон, не просто расследуем дело, а одновременно являемся учителями химии, физики и математики, так как нам наверняка придётся заняться серьёзными расчетами.

Описание опытов Ватсона.

При помощи весов определяет массу металла. Затем металл погружает в мерный цилиндр и по объёму вытесненной воды определяет объём металла.

Далее по формуле: рассчитывает ?плотность металла.

Опытные данные свидетельствуют о том, что вместо серебра оказался цинк, так как плотность серебра должна быть 10,5, а получили значение 7,1 (плотность цинка - 7,14). Плотность меди должна быть 8,92, а по расчету - 7,4. Следует вывод, что сиглеровский металл похож на сплав меди и цинка.

Описание опытов Холмса.

Взаимодействие металлов с кислотой.

Опыт 1

В пробирку помещает кусочки цинка, приливает соляную кислоту. Цинк растворяется в кислоте с выделением пузырьков бесцветного горючего газа - водорода.

Вывод: серебро не взаимодействует с соляной кислотой, следовательно, вместо серебра был цинк.

Опыт 2

В пробирку помещает сиглеровский металл, приливает соляную кислоту, идёт реакция с выделением газа.

Вывод: чистая медь не реагирует с соляной кислотой, так как это неактивный металл. Следовательно, это была не чистая медь, а сплав меди с другим металлом (предположительно - это цинк). Чтобы убедиться в этом, Холмс проводит с этим металлом ещё один опыт.

Опыт 3

В пробирку с азотной кислотой помещает этот же металл (в вытяжном шкафу) идёт бурная реакция с выделением бурого газа - оксида азота(II).

Вывод: в сплаве действительно содержится медь.

Опыт 4

В пробирку помещает кусочек металла, выданный за золото, приливает соляную кислоту. Металл растворяется с выделением газа.

Вывод: золото не реагирует с кислотами, так как является самым неактивным металлом. Оно растворяется только в царской водке (смесь двух концентрированных кислот азотной и соляной в отношении 1:3). По данным исследования плотность этого металла равна, 4.9, а плотность золота составляет 19,3, следовательно, это не золото.

Холмс (Лощилов Илья) знакомит присутствующих в аудитории со своими выводами расследования дела, объясняет проведённые опыт. Исполняя роль учителя, одновременно объясняет новую тему урока по химическим свойствам кислот "Взаимодействие кислот с металлами".

Знакомит учащихся с рядом активности металлов (электрохимический ряд напряжений).

Записываются новые уравнения реакций:

Zn0+2H+1CI-1=Zn+2CI2-1+H20- реакция замещения.

Cu + HCI -> не осуществима

Cu +4HNO3 = Cu (NO3 )2 + 2NO2- + 2H2O

FeS +2HCI = FeCI2 + H2S-

Особое внимание учащихся обращается на первое уравнение, даётся понятие о реакциях замещения: это реакция между простым и сложным веществом, в результате которой атомы простого вещества замещают атомы в составе сложного вещества.

В данной реакции атомы цинка замещают атомы водорода в составе соляной кислоты.

По степеням окисления элементов в составе исходных веществ и продуктов реакции учащиеся делают вывод: реакция замещения является окислительно-восстановительной.

Zn0-2е -> Zn+2 восстановитель

2H++2е -> H20 окислитель

3. Ватсон сообщает результаты исследований по определению плотностей металлов.

Холмс делает вывод, что часовщик был обманут всеми тремя заказчиками.

Вместо серебра оказался цинк, вместо золота - "ложное золото", или пирит. Холмс знал, что пирит в английском языке называется именно так, потому что внешне пирит выглядит как золото.

Вместо меди оказался сплав меди и цинка.

Холмс взял блокнот, набросал несколько строк и передал Ватсону. В блокноте было записано алгебраическое уравнение с решением.

Ватсон переписал это уравнение на доску и обратился к присутствующим в аудитории учащимся. Он задаёт им несколько вопросов и таким образом вовлекает всех в работу.

4. Изучение уравнения Холмса.

Примем: X-доля меди, тогда (1-X)-доля цинка в сплаве.

Если средняя плотность 7.4г/мл, то имеем уравнение:

7.4 = 7.14(1-X) + 8.92X.

  • Как называется это равенство?

Ответ: это равенство называется линейное уравнение, так как содержит неизвестное в первой степени.

  • Что, значит, решить уравнение?

Ответ: решить уравнение-это значит, найти его корни или доказать, что их нет.

  • Что называется корнями уравнения?

Ответ: корнем уравнения называется число, при подстановке которого вместо переменной, получается верное равенство.

Ватсон предлагает объяснить этапы решения данного уравнения и решить его.

Решение уравнения:

  • раскрываем скобки

7.4 = 7.14 - 7.14X + 8.92X,

  • неизвестные оставляем в правой части равенства, известные переносим в левую часть

7.4 - 7.14 = 8.92X - 7.14X,

  • в левой и правой частях равенства приводим подобные

0.26 = 1.78X,

  • находим значение неизвестного

X = 0.26/1.78,

X = 0.15.

Это значит, что доля меди в сплаве составляет 0.15 или 15%, доля цинка составляет 0.85 или 85%.

Ватсон благодарит учеников за активную хорошую работу

Холмс делает окончательное заключение: часть расследования закончено, в котором были использованы знания химии, физики и математики.

Присутствующие на расследовании Холмса и Ватсона повторили некоторые темы по физике, например, определение лабораторным способом объёма тела и вычисление плотности вещества.

По математике повторили решение линейных уравнений с одним неизвестным. По химии пополнили знания о химических свойствах кислот - о способности кислот взаимодействовать с металлами, познакомились с новым типом реакции - реакцией замещения, определили её как окислительно-восстановительную.

Изучили ряд активности металлов.

5. Для закрепления материала Ватсон предлагает ученикам решить уравнения:

X2 - 4X = 0;

9X2 - 4 = 0.

Ученики решают уравнения в тетрадях и комментируют этапы решения

Для закрепления новой темы по химии Холмс предлагает уравнение реакции взаимодействия магния с соляной кислотой.

Mg0+2H+1CI-1 = Mg+1CI2-1 + H20- реакция замещения, окислительно-восстановительная

Mg0 - 2е -> Mg+2 восстановитель

2H+ + 2е -> H20 окислитель.

6. Заключительная часть урока.

Ватсон предлагает после напряжённой работы расслабиться и отдохнуть.

Решите задачу:

В одном из сосудов содержится вино, а в другом вода. Некоторое количество воды из другого сосуда наливают в вино и перемешивают, а затем то же количество смеси переливают снова в сосуд с водой.

Чего больше воды в вине или вина в воде?

(Одинаковое количество воды и вина).

Учитель оценивает работу учащихся, благодарит за проявленный интерес и активное участие в исследовательской работе

Список литературы.

  1. Химия, №20, еженедельная газета издательского дома "Первое сентября", // "Шерлок Холмс - почётный химик", 23-31мая, 2003.
  2. Химия, №1, еженедельная газета издательского дома "Первое сентября" // "Дело трёх. Химические приключения Шерлока Холмса",1-7 января 2004.
  3. Химия. №2,еженедельная газета издательского дома "Первое сентября", "Дело трёх. Разгадка. Химические приключения Шерлока Холмса", 8-15 января, 2004.
  4. А. Наркевич. Конан Дойль и Шерлок Холмс. - М.: "Правда", 1996.
  5. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: Учеб, для общеобразоват. учеб. заведений. М.: Дрофа, 2003. - 208 с.
  6. И.Г. Кириллова. Книга для чтения по физике. 6 - 7 класс. Пособие для учащихся. М., "Просвещение", 1998. - 160 с.
  7. А.Е. Гуревич, Д.А. Исаев. Физика. Химия. 5 - 6 класс. М., Дрофа, 2003.
  8. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М., Физматгиз, 1992.-424с.
  9. Писаренко В.В. Справочник химика - лаборанта. М.: Высшая школа, 1974.
  10. Ш. Н. Алимов, Ю. А. Колмогоров. Алгебра 7 класс, М.: - Просвещение, 2004.