Свойства и применение кислорода

Цель урока: изучить физические и химические свойства кислорода, дать общее понятие об оксидах, реакциях горения; рассмотреть практическую значимость и применение; доказать, что кислород - один из важнейших элементов на Земле.

Образовательные:

• Расширить представления обучающихся о кислороде.
• Познакомить со свойствами и применением кислорода.
• Совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций.

Воспитательные:

• Формировать умения работать в парах у каждого обучающегося, считаться с мнением соседа и отстаивать свою точку зрения корректно, выполняя упражнения.
• Воспитывать бережное отношение к своему здоровью, окружающей природе, учить понимать прекрасное, ценить произведения искусства.

Развивающие:

• Способствовать продолжению развития устойчивого интереса к химической науке и практике.
• Совершенствовать навыки самостоятельной работы, развивать умения наблюдать, формулировать высказывания.
• Способствовать развитию исследовательских навыков, соблюдая правила техники безопасности.
• Совершенствовать умения обобщать и делать выводы.

• личностные: готовность и способность учащихся к саморазвитию, самоопределению; ответственное отношение к учению; способность ставить цели и строить жизненные планы; формирование коммуникативной культуры, ценности здорового и безопасного образа жизни;
• метапредметные: уметь ставить цель и планировать пути её достижения, выбирая более рациональные способы решения данной проблемы; учиться корректировать свои действия в связи с изменением создавшейся ситуации; уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; уметь осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих мыслей и потребностей; уметь организовывать совместную работу со сверстниками в парах; уметь находить информацию в различных источниках; владеть навыками самоконтроля, самооценки;
• предметные:
  • знать: основные химические понятия “катализаторы”, “оксиды”, “реакции горения”, “реакции окисления”; физические и химические свойства кислорода; области применения кислорода.
  • уметь: отличить кислород от других газов; составлять уравнения реакций горения веществ в кислороде; записывать химические формулы оксидов и давать им названия; объяснять, как происходит круговорот кислорода в природе.

Форма работы: фронтальная, групповая, работа в парах, игровая.

Методы обучения: словесный, частично-поисковый, наглядный, демонстрационный, интерактивный.

Приемы обучения: постановка проблемных вопросов.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация “Свойства и применение кислорода. Круговорот кислорода в природе”, колбы, пинцет, ложки для сжигания веществ, спиртовка.

Реактивы: уголь, сера, красный фосфор, железная пластина, вода, известковая вода.

(Слайд № 1) Учитель: Добрый день! Прошу всех садиться. Тема сегодняшнего урока “Свойства и применение кислорода”.

(Слайд № 2) Мы с вами рассмотрим физические и химические свойства кислорода, сформулируем общие понятия об оксидах, реакциях горения, окисления; ознакомимся с практической значимостью и применением кислорода; а также докажем, что кислород - один из важнейших элементов на Земле.

Работа с карточками. От 2 до 4 обучающихся получают задание на карточках и выполняют его у доски.

Учитель: Но перед тем как приступить к изучению новой темы, вам следует ответить на следующие вопросы:

Химический знак кислорода? Ответ: О

Относительная атомная масса кислорода? Ответ: 16.

Химическая формула кислорода? Ответ: О2.

Относительная молекулярная масса кислорода? Ответ: 32.

В соединениях кислород обычно какой валентности? Ответ: II.

Расскажите о нахождении кислорода в природе. Ответ: Кислород — самый распространенный химический элемент в земной коре. Кислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю приходится около 49% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,5% (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 21% по объёму и 23% по массе. Более 1500 соединений земной коры в своем составе содержат кислород. Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет 20,9%, по массовой доле — около 65 %.

Перечислите способы получения кислорода в лаборатории? Ответ: В лаборатории кислород получают следующими способами:

1) Разложение перманганата калия. 2KMnO₄ = K₂MnO₄+MnO₂+O₂

2) Разложение перекиси водорода. 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

3) Разложение бертолетовой соли. 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

8. Перечислите способы получения кислорода в промышленности. Ответ: В промышленности кислород получают:

1) Электролиз воды. 2H₂O = 2H₂ + O₂

2) Из воздуха. ВОЗДУХ давление, -183^oC=O₂ (голубая жидкость).

В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. В лабораториях небольшие количества кислорода можно получать нагреванием перманганата калия (марганцовка) KMnO₄. Кислород мало растворим в воде и тяжелее воздуха, поэтому его можно получать двумя способами:

(Слайд № 4). 9. Установите соответствие между способом получения кислорода и уравнением химической реакцией. Работа в парах.

Способы получения кислорода	Уравнения химических реакций
А. Разложение перманганата калия. Б. Разложение перекиси водорода. В. Разложение бертолетовой соли. Г. Электролиз воды. Д. Из воздуха.	1) 2KClO3 = 2KCl + 3O2 2) 2H2O2 = 2H2O + O2 3) ВОЗДУХ = O2 4) 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 5) 2H2O = 2H2 + O2

Ответ: А-4; Б-2; В-1; Г-5; Д-3.

10. Что называют катализаторами? Где эти вещества применяются? Ответ: Вещества, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются, называют катализаторами. Катализаторы широко применяют в химической промышленности. С их помощью удается повысить производительность химических процессов, снизить себестоимость выпускаемой продукции и более полно использовать сырье.

(Слайд № 5). На какой диаграмме распределение массовых долей элементов отвечает количественному составу (NH₄)₃PO₄? Ответ: 4.

(Слайд № 6) Учитель: Физические свойства. Кислород - бесцветный газ, без вкуса и запаха, относительно малорастворим в воде (в 100 объемах воды при температуре 20?С растворяется 3,1 объема кислорода). Кислород немного тяжелее воздуха: 1л кислорода при нормальных условиях весит 1,43 г, а 1л воздуха — 1,29г. (Нормальные условия - сокращенно: н.у. - температура 0^oС и давление 760 мм.рт.ст., или 1 атм. 0,1 МПа). При давлении 760 мм.рт.ст. и температуре -183^oС кислород сжижается, а при снижении температуры до -218,8^oС затвердевает.

(Слайд № 7) Химические свойства. Техника безопасности (провести инструктаж!)

Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Если опустить в сосуд с кислородом O₂ тлеющий уголек, то он раскаляется добела и сгорает, образуя оксид углерода (IV) СO₂. Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают известковую воду — раствор гидроксида кальция Са(ОН)₂. Она мутнеет, так как при этом образуется нерастворимый карбонат кальция СаСO₃:

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O

Видеодемонстрация №1 “Горение угля в кислороде” http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/695aa82a-e84a-fa4d-7b04-16d28ded2fbb/index.htm

(Слайд № 8) Сера горит в O₂ ярким синим пламенем с образованием газа с резким запахом — оксида серы (IV)

S + O₂ = SO₂

(Слайд № 9) Горение фосфора в кислороде

Видеодемонстрация №3 “Горение фосфора в кислороде” http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/f83beda5-449d-d3dc-442c-a474a89eeca6/index.htm

Опыт следует проводить под тягой. Следует соблюдать правила обращения с нагревательными приборами. Не допускать попадания горящего фосфора на рабочую поверхность стола. Не вдыхать выделяющийся дым фосфорного ангидрида.

Фосфор Р сгорает в O₂ ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твердых частиц оксида фосфора (V).

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

(Слайд № 10) Горение железа в кислороде

Видеодемонстрация №4 “Горение железа в кислороде” http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/deb6e939-f8c8-fea7-fe24-7b2c80013fd7/index.htm

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

3Fe + 2O₂ = FeO * Fe₂O₃ или Fe₃O₄

(Слайд № 11) Взаимодействие вещества с кислородом относится к реакциям окисления.

(Слайд № 12) Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.

(Слайд № 13) В большинстве случаев при взаимодействии веществ с кислородом образуются оксиды. Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, одним из которых является кислород.

(Слайд № 14) Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом не соединяются. К ним относятся золото Au и некоторые другие. Оксиды этих элементов получают косвенным путем.

(Слайд № 15) Применение кислорода. Основано на его химических свойствах. В больших количествах кислород используют для ускорения химических реакций в разных отраслях химической промышленности и в металлургии. Например, при выплавке чугуна для повышения производительности доменных печей в них подают воздух, обогащенный кислородом.

(Слайд № 16) При сжигании смеси ацетилена или водорода с кислородом в специальных горелках температура пламени достигает 3000^oС. Такое пламя используется для сварки металлов. Если берут кислород в избытке, то пламенем можно резать металл.

(Слайд № 17) Жидкий кислород применяют в ракетных двигателях.

(Слайд № 18) В медицине кислород служит для облегчения затрудненного дыхания. В этом случае кислородом заполняют специальные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полетах, в космосе и при работе под водой.

Кислород расходуется в громадных количествах на многие химические реакции, например на сжигание топлива.

(Слайд № 19) Из сказанного видно, что очень много кислорода расходуется на разнообразную деятельность человека, тратится на процессы дыхания человека, животных, растений, а также на процессы гниения. Человек при дыхании в течение 1 мин в среднем употребляет 0,5 дм³ кислорода, в течении суток — 720 дм³, а в год — 262,8 м³ кислорода, что все жители земного шара (5 миллиардов) в течение года для дыхания используют 1578 миллиардов кубических метров кислорода. Если такой объем кислорода при нормальном давлении поместить в железнодорожные цистерны, то поезд был бы протяженностью более 300 млн км, что равняется расстоянию до Солнца и обратно.

(Слайд № 20) Но все же общая масса кислорода в воздухе заметно не изменяется. Это объясняется процессом фотосинтеза, происходящим в зеленых растениях на свету. В результате этого процесса выделяется кислород. С фотосинтезом вы уже знакомились в курсе ботаники. Упрощенно процесс фотосинтеза изображают так:

6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Так в природе происходит непрерывный круговорот кислорода.

В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг городов и крупных промышленных центров создаются зоны зеленых насаждений. Специальная служба систематически контролирует содержание кислорода в воздухе. При необходимости применяют меры по устранению загрязнения воздуха.

Для кислорода верны следующие утверждения:

а) Кислород – бесцветный газ, без вкуса и запаха.

б) Кислород немного легче воздуха.

в) В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо.

г) Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом соединяются. К ним относятся золото Au и некоторые другие.

д) Применение кислорода основано на его физических свойствах.

е) Непрерывный круговорот кислорода непосредственно связан с таким процессом, как фотосинтез.

Ответ: а; в; е.

Вставьте пропущенные вещества в уравнениях реакций:

а) _........ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O

б) S + _....... = SO₂

в) ..... + 2O₂ = FeO * Fe₂O₃ или Fe₃O₄

Ответ: а)CO₂ б)O₂ в) 3Fe

Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

а) CO₂ + H₂O = C₆H₁₂O₆ + O₂

б) P + O₂ = P₂O₅

С каким применением кислорода ассоциируется данное изображение?

1) в металлургии;

2) для резки металлов;

3) в авиации для дыхания;

4) в авиации для двигателей;

5) для сварки металлов;

6) на взрывных работах;

7) в медицине.

(Слайд № 26) V. Домашнее задание. (1 мин.)

Параграф 20, 21;  №6-9 (с.60). Решите задачи 1-2 (с.60).

Творческое задание: подготовить сообщение №10 с. 60 “Что делается в вашей местности для поддержания определенного содержания кислорода в воздухе? В чем может заключаться ваше участие в этой деятельности?”

Учитель:

• Сегодня я узнал...
• было трудно...
• я понял, что...
• я научился...
• я смог...
• было интересно узнать, что...
• меня удивило...
• мне захотелось...

В чём горят дрова и газ,
Фосфор, водород, алмаз?
Дышит чем любой из нас
Каждый миг и каждый час?
Без чего мертва природа?
Правильно, без....

Обучающиеся: кислорода

(Слайд № 29) Учитель: Правильно. Спасибо за урок! До свидания!

Литература

[1] Горковенко М. Ю. Поурочные разработки по химии 8 класс к учебникам О. С. Габриеляна, Л. С. Гузея, Г. Е. Рудзитиса. - М: “ВАКО”, 2004;

[2] Радецкий А. М., Горшкова В. П. Дидактический материал: химия 8-9 классы — М: Просвещение, 1997.

[3] Химия: неорганическая химия: учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М: “Просвещение”, 2014 г.

Интернет-ресурсы

1. http://files.school-collection.edu.ru/
2. http://www.e-osnova.ru/