Урок по теме "Кислород. Оксиды"

Разделы: Химия

Девиз урока: «Кислород – это вещество, вокруг которого вращается земная химия».
                                                                                                          (Я. Берцелиус).

Цель:сформулировать у учащихся представление о кислороде, изучить его свойства, дать общее понятие об оксидах, окислении, рассмотреть практическую значимость и применение.

Задачи:

  • Образовательные: познакомить учащихся с историей открытия кислорода, именами ученых, связанных с этим открытием, общей характеристикой элемента и простого вещества, изучить физические и химические свойства кислорода, дать понятие об оксидах и окислении. Познакомить учащихся с основными способами получения кислорода в лаборатории и промышленности, дать первоначальное понятие о катализаторе, познакомить с нахождением кислорода в природе и его применением.
  • Развивающие: развитие навыков самостоятельной деятельности через работу с учебником, дополнительной литературой, развитие познавательного интереса, развитие логического мышления, расширение кругозора.
  • Воспитательные: формирование основных мировоззренческих идеи материальности мира, воспитание настойчивости в овладении знаний, самостоятельности, дисциплины, аккуратности, воспитание любви к окружающей среде, предмету.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Форма работы: фронтальная при опросе, индивидуальная и самостоятельная при изучении нового материала.

Методы и методические приемы: словесный, наглядный, демонстрационный.

Оборудование и реактивы: химический стакан, лучина, спички, прибор для собирания газа, рисунок, изображающий опыт Пристли, свеча, спиртовка, перманганат калия, ватка, штатив, пробирки, газовая трубка.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Повторение пройденного материала.

Двое учащихся идут к доске и выполняют работу по карточке №1, №2 <Приложение 1>, трое учащихся выполняют работу по карточкам №3, №4, №5 <Приложение 1> на рабочем месте в тетрадях для самостоятельных работ, с остальными же учащимися проводится фронтальный опрос по следующим вопросам:

  1. Что такое вещество и что называют свойствами вещества?
  2. Дать определение такому понятию как «химия» и ответить на вопрос что изучает химия?
  3. Что называют однородными и неоднородными смесями? Привести примеры.
  4. Дать определения физическому и химическому явлениям.
  5. Какие из перечисленных явлений относятся к физическим, а какие к химическим:
    а) ржавление железа; б) замерзание воды; в) горение бензина; г) плавление алюминия.
  6. Какие вещества называются простыми, а какие сложными? Из ниже перечисленных названий выскажете отдельное название простых и сложных веществ: кислород, вода, ртуть, оксид меди (II), железо, водород, сульфид железа (II), оксид ртути.
  7. Перечислите основные типы химических реакций.
  8. Сформулируйте закон постоянства состава веществ.
  9. Что такое моль, молярная масса?
  10. Кем и когда был открыт закон сохранения массы веществ? Приведите формулировку закона.

III. Изучение нового материала (с использованием кластеров- опорных конспектов)

<Приложение 3>

  1. История открытия кислорода.
  2. Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе.
  3. Получение кислорода.
  4. Физические свойства кислорода.
  5. Химические свойства кислорода.
  6. Окисление. Оксиды.
  7. Применение кислорода. Круговорот кислорода в природе.

1.История открытия кислорода.

На одной из площадей города Лидса (Англия) стоит бронзовая скульптура молодого красивого человека в модном костюме XVIII века. Поворот головы, выражение лица, пристальный взгляд выражают внимание и терпеливое ожидание результата. В правой руке он держит линзу, в левой руке тигель с ртутной окалиной. Этот известный химик был запечатлен в момент проведения знаменитого опыта.

Речь идёт о знаменитом английском химике Джозефе Пристли и об опыте в результате, которого был открыт кислород.

Как только английскому учёному Пристли случилось обзавестись большим увеличительным стеклом, он принялся за поиски веществ, которые при сильном нагревании выделяли бы из себя <<воздух>>. Сначала его поиски оставались безуспешными. Но однажды в его руки попался тяжёлый оранжево-красный порошок – ртутная окалина (окалинами в то, время назывались хрупкие вещества, которые превращаются в металлы при нагревании).

Про ртутную окалину ещё Ломоносову было известно следующее: при слабом нагревании ртуть превращается в ртутную окалину, при сильном же нагревании, наоборот, ртутная окалина превращается в капельки ртути. В один прекрасный солнечный день Пристли опрокинул в ванну с ртутью цилиндр, также наполненный ртутью, и ввёл в цилиндр из - под низу ртутную окалину. Порошок всплыл на поверхность ртути, и Пристли с помощью своего увеличительного стекла сосредоточили на нём солнечные лучи. От сильного жара, порошок превращался в металлическую ртуть, а по мере его исчезновения, к великой радости Пристли, цилиндр наполняется – по крайней мере, так показалось Пристли – воздухом. Но точно ли это воздух? А может быть, это удивительный горючий газ (мы его сейчас называем водородом), открытый незадолго до этого соотечественником Пристли – Кавендишем, или же ещё ранее открытый удушливый газ, мутящий известковую воду?

Нет ничего проще, как решить этот вопрос: нужно лишь отпустить в собранный газ горящую свечу. Если это газ, мутящий известковую воду, свеча в нём погаснет; если горючий газ, то от свечи загорится сам этот газ; если же, наконец, это воздух, свеча в нем будет продолжать гореть так же, как и в комнатном воздухе. Но получилось иное. Свеча, правда, продолжала гореть, но не так, как она горит в воздухе: её пламя уменьшилось, но сделалось ослепительно ярким – на него, как на солнце, просто нельзя было долго смотреть, без риска испортить зрение. Таким образом, Дж. Пристли был открыт кислород.

Дж. Пристли получил духовное образование, но был отлучён от церкви, осуждён на вечное проклятие и стал священником религиозной секты диссидентов.

Дж. Пристли называли << отцом пневматохимии>> - химии газов? Он усовершенствовал пневматическую ванну С. Ийлса, заменив в приёмнике газа, воду на ртуть он получил возможность собирать легко растворимые в воде газы. С помощью этой ванны он открыл 9 новых газов. Дж. Пристли был общественным деятелем и выдающимся учёным, но он закончил свою бурную жизнь в изгнании. Этот учёный сочувствовал французской революции 1789г. Консервативные сограждане устроили вольнодумцу погром – разорили лабораторию, разорвали рукописи и книги, подожгли дом. Из-за непрекращающихся преследований он вынужден был эмигрировать в Америку.

На одном из званых обедов Дж. Пристли был отравлен тайными агентами британского правительства. Смерть застала его за работой. Последние мгновения своей жизни он посвятил корректуре научной работы, защищающей теорию флогистона, ревностным сторонником которой он оставался, несмотря на полностью опровергавшие ее открытия эпохи химической революции.

Карл Вильгельм Шееле (1742 – 1786) – шведский химик. В 1772г. Он установил, что воздух состоит из кислорода и азота. К.В. Шееле – аптекарь, самоучка, отклонил предложение короля Пруссии Фридриха II возглавить кафедру химии в Берлинском университете, предпочитая остаться рядовым фармацевтом. Он открыл 7 химических элементов. К.В. Шееле раньше, чем Дж. Пристли открыл кислород и раньше, чем Д.Резерфорд открыл азот, но приоритет первооткрывателя перешёл к Пристли и Резерфорду, т.к. его рукопись <<химический трактат о воздухе и огне>>, в котором сообщалось об этих открытиях, из-за небрежности издателя увидела свет только в августе 1774г. К тому времени работы Дж. Пристли о кислороде и Д.Резерфорда об азоте уже были опубликованы. А самое первоначальное открытие кислорода принадлежит китайскому учёному VIII| в. Мао – Хоа, который за 1000 лет до Лавуазье, установил, что в состав воздуха входит газ, поддерживающий горение и дыхание.

2. Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе.

Общая характеристика.

Химический знак – О

Относительная атомная масса Ar(O)=16

Химическая формула – О2

Относительная молекулярная масса Mr(O2)=32

В соединениях кислород обычно двухвалентен.

Кислород – самый распространённый химический элемент в земной коре. Воздух содержит 0,209 объёмных долей или 20,9% кислород, что составляет приблизительно 1/5 по объёму.

Кислород входит в состав почти всех окружающих нас веществ. Так, например, вода, песок, многие горные породы и минералы, составляющие земную кору, содержат кислород. Кислород является также важной частью многих органических соединений, например, белков, жиров и углеводов, имеющих исключительно большое значение в жизни растений, животных и человека.

3.Получение кислорода.

Получение в лаборатории. В лаборатории кислород получают при разложении некоторых сложных кислородсодержащих веществ:

Смотри лабораторные опыты. <Приложение 2>

Из курсов природоведения и ботаники вам известно, что кислород, выделяющийся в этих реакциях, можно собрать методом вытеснения воздуха и над водой.

Как вам известно, о заполнении сосуда кислородом можно судить по вспыхиванию тлеющей лучинки.

Многие химические реакции ускоряются в присутствии некоторых веществ. Например, оксид марганца(IV) ускоряет реакцию разложения пероксида водорода H2O2. Если в пробирку поместить немного этого вещества и прилить разбавленный водный раствор пероксида водорода H2O2, то даже без нагревания начинается бурная реакция с выделением кислорода. После фильтрования смеси можно убедиться, что на фильтре остается столько же оксида марганца (IV), сколько его было взято. Оставшийся оксид марганца(IV) можно использовать вновь. Следовательно, оксид марганца(IV) ускоряет реакцию разложения пероксида водорода, но сам при этом не расходуется.

Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются, называются катализаторами.

Катализаторы широко применяются в химической промышленности. С их помощью удаётся повысить производительность химических процессов, снизить себестоимость выпускаемой продукции и более полно использовать сырьё.

Получение в промышленности. В промышленности кислород получают из воздуха, который представляет собой смесь различных газов, основные компоненты в нём – азот и кислород. Для получения кислорода воздух под давлением сжимают. Так как температура кипения жидкого азота(-196°С) ниже температуры кипения жидкого кислорода(-183°С), то азот испаряется, а жидкий кислород остаётся. Газообразный кислород хранят в стальных баллонах под давлением 15 МПа.

4.5.Физические и химические свойства кислорода.

Физические свойства. Кислород – бесцветный газ. Без вкуса, без запаха, относительно малорастворим в воде (в 100 объёмах воды при t = 20°C растворяется 3,1 объёма кислорода). Кислород немного тяжелее воздуха: 1 л кислорода при н. у. весит 1,43г, а 1 л воздуха – 1,29г (н.у.: t = 0°C, P=760мм рт. ст. или 1атм=0,1 МПа). При давлении 760 мм. рт. ст. и температуре -183°С кислород сжижается, а при снижении температуры до -218,8°С затвердевает.

Химические свойства. Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяется теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Если опустить в сосуд с О2 тлеющий уголёк, то он раскаляется добела и сгорает. Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают известковую воду. Она мутнеет, т.к. при горении угля образуется оксид углерода(IV):

Сера горит в кислороде ярким, синим пламенем с образованием газа с резким запахом - оксида серы (IV):

Фосфор Р сгорает в кислороде ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твёрдых частиц оксида фосфора(V):

В О2 горят и такие вещества, которые обычно считают не горючими, например, железо. Если к тонкой стальной проволоке прикрепить спичку, зажечь её и опустить в сосуд с кислородом, то от спички загорится и железо. Горение железа происходит с треском и разбрасыванием ярких искр – расплавленных капель железной окалины Fe3O4. В этом соединении 2 атома железа трёхвалентны и один двухвалентен. Поэтому реакцию горения железа в кислороде можно выразить следующим уравнением:

Горение – это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.

6.Окисление. Оксиды.

Понятие <<окисление >> является более общим, чем понятие <<горение>>. Взаимодействие вещества с кислородом относится к реакциям окисления. В большинстве случаях в этих реакциях образуются оксиды. Оксиды – это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, одним, из которых является кислород. Почти все химические элементы образуют оксиды, исключением являются лишь некоторые инертные элементы. Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом не соединяются. К ним относится золото Аu и некоторые другие. Оксиды этих элементов получают косвенным путём.

7.Применение кислорода. Круговорот кислорода в природе.

Используя дополнительную литературу, двое учащихся составляют сообщение о применении кислорода и круговороте его в природе. Еще двое учащихся, используя литературу [2], составляют доклады по темам:<<Ископаемый кислород>> и <<Кислород и жизнь>>.

IV. Закрепление.

Двое учащихся идут к доске и выполняют работы по карточкам № 1 и № 2 .

Карточка № 1.

Выпишите из предложенного перечня формулы оксидов:

SO3, Ca(OH)2, FeO, H2O, H2CO3 , Na2SO4, ZnO, KOH, P2O5, Fe3O4

Дайте названия.

Карточка № 2.

Составьте химические уравнения реакций между кислородом и следующими веществами:

Кальций Са, Литий Li, этан С2Н6.

Расставьте коэффициенты и дайте названия образовавшимся веществам.

Остальные учащиеся выполняют следующее задание:

I.Игра в «Крестики нолики»

Выйграшный путь в обоих случаях составляют формулы оксидов.

II. Найдите в правом столбце названия оксидов, формулы которые приведены в левом столбце:

III. Найдите формулы всех оксидов, которые можно составить и записать в приведенных карточках:

Число карточек равно числу оксидов

Ответы: CaO, SO2, SO3, CO, CO2, Al2O3, MgO, NO, NO2, Fe2O3 – 10 оксидов.

Дополнительные вопросы: можно задать учащимся по ходу закрепления пройденного материала:

1) Назовите химический элемент, наиболее распространенный в земной коре? В состав, каких соединений входит этот элемент и каково его содержания в природе?

2) Как получают кислород в лаборатории?

3) Что такое катализаторы, и каково их значение в химических процессах?

4) Охарактеризуйте химические и физические свойства кислорода.

5) Какие процессы относятся к процессам окисления? Какие вещества называются оксидами?

V. Домашнее задание:

П. 18-21, упр. 6,7 стр. 53; задача 3 стр. 54

Используемая литература.

  1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф. Г. Неорганическая химия: Учеб, для 8 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 2005.
  2. Ходаков Ю.В. «Рассказы о веществах – невидимках» – М.: Просвещение, 2000.
  3. Ходаков Ю.В. Неорганическая химия: Учеб, для 8 кл. сред. шк. –М.: Просвещение, 2000.
  4. Химия и жизнь» - журнал №3, 1992 г.
  5. «Химия и жизнь» - журнал №5, 1992 г.