Научные основы школьного курса химии. методика изучения растворов

оформляется в специальных тетрадях, после проверки, проводится анализ.

Ученический эксперимент должен удовлетворять следующим требованиям [4

с.102-109]:

1. Учащиеся должны понимать суть опыта и знать последовательность

выполнения отдельных операций по инструкции.

2. Соблюдать дозировку реактивов и правила работы с ними.

3. Уметь собирать приборы по рисунку и правильно работать с ними.

4. Неукоснительно выполнять правила техники безопасности при обращении с

оборудованием, приборами и реактивами.

5. Четко оформлять отчет о проведенной экспериментальной работе.

Выполняя химические работы, самостоятельно, или наблюдая за их

демонстрационной постановкой ученики узнают о природе вещества,

устанавливают взаимосвязи между ее строением и свойствами.

В настоящее время, совершенствование школьного химического

эксперимента, в основном, заключается в модернизации приборов, аппаратов,

создания оборудования для работы с малыми количествами и, к сожалению, в

меньшей степени оно нацелено на разработку принципиально новых химических

опытов, которые дали бы возможность применять на уроках проблемные и

исследовательские формы организации учебной деятельности школьников.

Известно, что положительные результаты в развитии творческих

способностей школьников возможны при систематическом применении в обучении

проблемного и исследовательского подходов. Однако методически это трудная

задача, решать которую необходимо.

Детальная разработка методики проведения проблемного эксперимента

поможет учителю в организации мыслительной деятельности учащихся.

Широко используемый объяснительно – иллюстративный метод обучения, не

дает возможности учителю добиться прочного усвоения учениками знаний и

умений. Проникающее в современную школу развивающее обучение, направлено на

создание учителем проблемных ситуаций и самостоятельное овладение учениками

новыми знаниями, поэтому меняется и роль учителя. Если раньше он выполнял в

основном роль информатора знаний, то в настоящее время он должен управлять

процессом обучения.

В проблемном обучении (развивающем обучении) все учащиеся включаются

в процесс решения проблем. Проблемные ситуации должны организовываться

систематически, что способствует развитию логического мышления учащихся, их

творческих способностей, интересам к учению.

Классификация проблемных ситуаций приводится в книге Малафеева Р.И.

[17]:

- неожиданность

- конфликт

- предположение

- опровержение

- несоответствия

- неопределенности.

Все эти ситуации, на наш взгляд, можно выразить как возникшие у

школьников противоречия, с имеющимися знаниями, которые следует

разрешать выдвижением гипотезы и ее решением.

Выполняя проблемные задания, ученик должен активно и непосредственно

участвовать в поиске и приобретении новых знаний и овладением новыми

способами деятельности.

Рассмотрим возможности проблемного метода обучения на примере темы

«Гидролиз», изучаемая в разделе «Теория электролитической диссоциации»,

курса химии 9-го класса.

Проблемный урок по теме «Гидролиз солей».

Цели урока:

Образовательная: Закрепить у школьников знания теории электролитической

диссоциации, умение разделять вещества н а электролиты и не электролиты,

определять характер среды по окраске индикатора. Сформировать знания о

гидролизе, как особом свойстве солей. Доказать влияние состава соли на

направление реакции, и привести учащихся к выводу о смещении равновесия

диссоциации молекул воды, за счет связывания одного из ее ионов ионами

соли. Сформировать умение по составу соли (ее природе) прогнозировать

реакцию среды.

Воспитательная: Через проблемный метод обучения раскрыть перед учениками

научный путь познания через доказательство гипотезы, способствовать

переходу знаний в убеждения. Посредством эксперимента привить навыки

трудолюбия, бережного отношения к реактивам, к природе, эстетические

качества.

Развивающая: На примере свойств солей, различной природы, их отношение к

воде, продолжить развитие умений наблюдать, сравнивать изучаемые явления,

выявлять причинно – следственные связи, делать соответствующие выводы.

Тип урока:

По дидактической цели – формирование новых знаний.

По способу организации – проблемный.

Методы обучения:

Основной – проблемный.

Частные методы и методические приемы:

- преподавание; фронтальная беседа, воспроизводящая беседа с использованием

демонстрационного эксперимента.

- Учения; эвристическая беседа, лабораторные опыты.

Средства наглядности: таблица растворимости.

Оборудование для эксперимента: штатив с пробирками, растворы лакмуса и

фенолфталеина, растворы солей; хлорида натрия, карбоната натрия, хлорида

аммония, ацетата аммония.

Литература:

1. Программа по химии для средней школы. М. Из-во «Дрофа». 1999. с.34

2. Ф.Г. Фельдман, Г.Е. Рудзитис. Химия. 9-й класс. М. Просвещение.

1999.с.18-20

3. Н.С. Ахметов. Актуальные вопросы курса неорганической химии. М.

Просвещение. 1991.с.176-180

Межпредметные связи:

Физика – заряд ионов.

Биология – процесс гидролиза в организме человека; использование гидролиза

при внесении удобрений в почву.

Внутрипредметные связи:

Теория строения вещества, теория электролитической диссоциации, свойства

кислот и оснований, их действие на индикаторы, понятия электролит, не

электролит.

Структурные элементы урока:

1. Восстановление опорных знаний.

|Деятельность учителя |Деятельность ученика |

| | |

|(время 5 минут) |Ученик А. Электролитической |

|Фронтальная беседа: |диссоциацией называется распад |

|1. Дайте определение |электролита на ионы при растворении в|

|электролитической диссоциации. |воде или рас плавлении. |

|Какие вещества называются |Ученик Б. Электролиты – вещества, |

|электролитами? |обладающие ионной проводимостью. |

|Дайте определение не электролитам. |Не электролиты – это вещества, не |

| |обладающие ионной проводимостью. |

|Приведите примеры: |Ученик В. |

|Электролитов |соли: NaCl; K2SO4; Al(NaO3)3 и т.д. |

| |кислоты: НСl; H2SO4; HNO3; HJ. |

| |щелочи: NaOH; LiOH; Ba(OH)2 |

|Не элекролитов |органические вещества, |

| |концентрированные NH4OH, уксусная |

| |кислота (ледяная), кристаллические |

| |соли, сахар кристаллический и раствор|

| |сахара и т.д. |

|Перечислите, в каких случаях реакции |Ученик Г. Реакции между электролитами|

|между растворами – электролитами идут|идут до конца если: |

|до конца. |Выпадает осадок. |

| |Выделяется газ. |

| |Образуются молекулы воды или какого |

| |либо другого слабого электролита. |

2. Формирование знаний, умений, навыков.

|Деятельность учителя |Деятельность ученика |

|(время 25 минут) | |

|Запишите тему урока: | |

|«Гидролиз солей» | |

| | |

|Вспомните, какую окраску будут иметь | |

|индикаторы в дистиллированной воде: | |

|лакмус |Ученик А. Лакмус – фиолетовую, |

|фенолфталеин |Фенолфталеин – бесцветную. |

|проводим эксперимент, доказывающий | |

|рассуждения учеников. | |

| | |

|Как изменится окраска этих | |

|индикаторов, если к их водному |Ученик Б. Окраска лакмуса станет |

|раствору прилить раствор кислоты |красной, а фенолфталеин останется |

|(проводим эксперимент). |бесцветным. В дистиллированной воде |

|Почему окраска индикаторов |концентрация ионов Н+ и ОН- |

|изменилась? |одинакова и среда поэтому нейтральна.|

| |Если прилить раствор кислоты, |

| |создается избыток катионов водорода |

|ПРАВИЛЬНО. |Н+, которые определяют кислую среду, |

| |и окраска индикатора поэтому |

| |изменяется. |

|В две пробирки нальем |Ученик В. Лакмус изменил окраску с |

|дистиллированную воду и добавим: |фиолетовой на синюю, а фенолфталеин |

|в первую пробирку лакмус, |на малиновую. При добавлении к |

|во вторую фенолфталеин. |дистиллированной воде щелочи, в |

|Среда нейтральная. Затем в обе |растворе создается избыток ионов ОН-,|

|пробирки добавим раствор щелочи NaOH.|определяющих щелочную среду и окраска|

| |индикатора изменяется. |

| | |

|Какие изменения мы наблюдаем? | |

| | |

|Дайте объяснения. | |

| | |

|ПРАВИЛЬНО. | |

|Итак, какой можно сделать вывод на | |

|основании проведенного эксперимента: | |

|В нейтральной среде концентрация | |

|ионов Н+ и ОН- одинакова, поэтому | |

|лакмус имеет фиолетовую окраску, а | |

|фенолфталеин – бесцветную. | |

|В кислой среде имеется избыток ионов | |

|Н+, поэтому лакмус приобретает | |

|красную окраску, а фенолфталеин | |

|остается бесцветным. | |

|В щелочной среде имеется избыток | |

|гидроксид ионов ОН-, поэтому лакмус | |

|изменяет окраску на синюю, а | |

|фенолфталеин становится малиновым. | |

| Нальем в две пробирки раствор |Ученик Г. Лакмус – фиолетовую, |

|хлорида натрия. Как вы думаете какую |Фенолфталеин- бесцветную. |

|окраску будут иметь лакмус и | |

|фенолфталеин в растворе этой соли? | |

| | |

|Почему? |При диссоциации соли |

| |NaCl ( Na+ + Cl- |

| |ионов Н+ и ОН-, определяющих среду, |

| |не образуется, поэтому среда должна |

|ПРАВИЛЬНО. |быть нейтральной. |

| | |

|Ваши рассуждения подтвердим | |

|экспериментом. Прильем к раствору | |

|соли в первую пробирку раствор | |

|лакмуса, во вторую раствор | |

|фенолфталеина. Действительно среда в | |

|обеих пробирках нейтральная. | |

|Нальем в две пробирки раствор | |

|карбоната натрия. Как вы думаете, | |

|будет ли изменяться окраска | |

|индикаторов в растворе этой соли? | |

|Проделаем эксперимент. Вы видите, что| |

|в первой пробирке лакмус изменил | |

|окраску на синюю, а во второй | |

|фенолфталеина на малиновую. | |

|(У школьников возникло противоречие с|Нет |

|имеющимися знаниями – учителем |Да |

|создана проблемная ситуация, которую |(правильного объяснения дать не |

|следует решить.) |могут) |

|Следовательно, раствор Na2CO3 имеет | |

|щелочную среду. Кто может дать | |

|объяснение этому факту? |Это может произойти, если в растворе |

| |в избытке появляются ионы ОН-. |

|Это правильно. Но попробуйте | |

|объяснить появление избытка ионов ОН-| |

|в растворе соли. Затрудняетесь? | |

|Давайте вспомним, из чего состоит | |

|раствор? |Раствор включает в себя растворитель |

| |и растворенное вещество. |

| | |

|Что в данном случае является |Растворитель - вода, а растворенное |

|растворителем и растворенным |вещество – соль. |

|веществом? | |

| | |

|Подумайте еще раз, как объяснить | |

|избыток гидроксид ионов в растворе |Вода, диссоциируя, дает протоны |

|Na2CO3 ? |водорода и гидроксид ионы. |

| | |

| | |

|Проводим опыт: наливаем в две | |

|пробирки воду и испытываем ее | |

|индикатором. Изменилась ли окраска |Нет, так как концентрации ионов Н+ и|

|индикатора? |ОН-, одинаковы. |

| | |

| | |

|Правильно, т.е. концентрация ионов | |

|водорода и гидроксид-ионов находится | |

|в равновесном состоянии. | |

|Напишите уравнение диссоциации воды. |НОН ( Н+ + ОН- |

| | |

|Ребята, процесс диссоциации воды – | |

|равновесный процесс, поэтому это | |

|равновесие можно сдвигать в ту или | |

|иную сторону. Для сдвига равновесия | |

|требуются определенные условия. Как | |

|вы думаете, в нашем примере, что | |

|может оказать влияние на сдвиг | |

|равновесия диссоциации воды? |Наличие соли. |

| | |

|Выдвижение гипотезы и ее | |

|доказательство. | |

|Итак, нам необходимо выяснить, почему| |

|изменилась окраска индикаторов в | |

|растворе карбоната натрия. | |

|Напишите уравнение диссоциации соли |Na2CO3 ( 2Na+ + CO32( |

|Na2CO3. | |

| | |

|Выясним природу соли. |Cсоль образована сильным основанием |

|Правильно. |(NaOH) и слабой кислотой (H2CO3). |

| | |

|Как вы думаете, какие частицы соли | |

|могут связывать частицы воды и | |

|смещать равновесие ее диссоциации? |Ионы Na+ не могут связывать частицы|

| |ОН- , так как NaOH сильный |

| |электролит и может существовать в |

| |растворе лишь в виде ионов. |

| |Карбонат-ионы связывают Н+ с |

| |образованием мало диссоциирующего |

| |гидрокарбонат-иона НCO3(. При этом в |

| |растворе в избытке накапливаются ионы|

| |ОН( , определяющие щелочную среду. |

| | |

|Напишем схему реакции: | |

| | |

|CO32( + НОН ( НCO3( + ОН( | |

|Среда щелочная | |

|Это краткое ионное уравнение выражает| |

|сущность процесса реакции соли с | |

|водой. Запишите уравнение в | |

|молекулярном виде. |Na2CO3 + НОН ( NaHCO3 + NaOH |

| | |

| | |

| | |

|Проверим наше рассуждение на другом | |

|примере. В две пробирки нальем | |

|раствор хлорида аммония и прильем к | |

|ним: | |

|лакмус | |

|фенолфталеин | |

| |Раствор лакмуса изменил окраску на |

|Какие признаки реакции мы наблюдаем? |красную, а фенолфталеин остался |

| |бесцветным. |

|Какой можно сделать вывод из этого | |

|опыта? |Раствор хлорида аммония имеет кислую |

| |среду. |

|Напишите уравнение диссоциации соли | |

|NH4Cl, определите природу соли. |NH4Cl ( NH4+ + Cl( |

| |Соль образована слабым основанием |

| |(NH4OH) и сильной кислотой (HCl). |

|Какие частицы, на ваш взгляд, могут | |

|смещать равновесие диссоциации воды? |Ионы хлора Cl( не могут сместить |

| |равновесие диссоциации воды, т.к. HCl|

| |сильный электролит и существует |

| |только в виде ионов. NH4+ ионы, |

| |свяжут гидроксид-ионы в слабый |

| |электролит NH4OH, и в свободном виде |

| |будут находиться катионы водорода, |

|Напишите уравнение реакции: |которые и определяют кислую среду. |

|NH4+ + НОН ( NH4OH + Н+ | |

|среда кислая | |

| | |

|Наши рассуждения совпадают с | |

|результатами опытов, следовательно, | |

|выдвинутая вами гипотеза, что частицы| |

|соли, связывая частицы воды, смещают | |

|равновесие диссоциации воды и в | |

|результате этого накапливаются ионы, | |

|определяющие среду. | |

|Запишите уравнение реакции в | |

|молекулярном виде. |NH4Cl + НОН ( NH4OH + HCl |

| | |

|В две пробирки нальем раствор соли | |

|CH3COONH4 – ацетат аммония, и прильем| |

|в первую – лакмус, а во вторую – | |

|фенолфталеин. Какие изменения мы |Окраска индикаторов не изменилась. |

|наблюдаем? | |

| | |

|Напишем уравнение диссоциации соли: | |

|CH3COONH4 ( NH4+ + CH3COO( | |

| | |

|Какова природа соли? | |

| | |

| |Соль образована слабым основанием |

| |(NH4OH) и слабой кислотой |

| |(CH3COOН). |

| | |

|Давайте выясним, почему индикаторы | |

|показали нейтральную среду. |Очевидно частицы соли NH4+ свяжут |

| |ионы воды ОН(, а частицы CH3COO( |

| |свяжут Н+, поэтому частиц, |

| |определяющих среду, в свободном виде |

|Напишем уравнения реакций: |не будет и среда будет нейтральная. |

|NH4+ + НОН ( NH4OH + Н+ | |

|Слабый электролит |Концентрация ионов Н+ и ОН( находятся|

| |в равновесии и среда будет |

|CH3COO( + НОН ( CH3COOН + ОН( |нейтральная. |

|Слабый электролит | |

|Или в общем виде: | |

|NH4++CH3COO(+НОН ( NH4OH+CH3COOН | |

|Среда нейтральная | |

|В молекулярном виде: | |

|CH3COONH4 + НОН ( CH3COOН + NH4OH | |

| | |

| | |

|Вернемся с вами к первому опыту с | |

|раствором NaCl, и подумаем, почему и | |

|в этом растворе среда нейтральная? | |

|Напишите уравнение диссоциации соли: | |

|И воды: |NaCl ( Na+ + Cl( |

| |HOH ( Н+ + ОН( |

|На основании приведенной записи, | |

|какой можно сделать вывод? | |

| |NaCl – соль, образованная сильным |

| |основанием (NaOH) и сильной кислотой |

| |(HCl). Если предположить, что ионы |

| |Na+ свяжут ионы ОН(, то образуется |

| |сильный электролит NaOH, который |

| |существует в виде ионов Na+ и ОН(, а |

| |HCl так же сильный электролит, |

| |диссоциирующий на ионы Н+ и Cl(. |

| |Ионы, определяющие среду Н+ и ОН(, |

| |находятся в растворе в равных |

| |количествах, и среда будет |

|Итак, какой общий вывод можно |нейтральной. |

|сделать? | |

| | |

|Соли, образованные сильным основанием| |

|и сильной кислотой, гидролизу не | |

|подвергаются. | |

| | |

|Na+ + Cl( + НОН ( Na+ + ОН( + Н+ + | |

|Cl( | |

| | |

|Равновесие реакции смещено в сторону | |

|слабого электролита – Н2О, | |

|следовательно возможна обратная | |

|реакция нейтрализации, а прямая | |

|реакция не идет. | |

| | |

|NaOH ( Na+ + ОН( | |

|HCl ( Н+ + Cl( |Соли могут реагировать с водой, |

| |связывая частицы воды. В зависимости |

|Реакция в этом случае не идет. |от природы соли, среда может быть |

| |нейтральная, щелочная или кислая. |

|Правильно. Сегодня мы с вами | |

|познакомились с особыми свойствами | |

|солей, которое называется гидролизом.| |

|Запишите в тетрадь определение: | |

| | |

| |

|Гидролиз – реакция обмена между солью и водой, в результате которой |

|наблюдается сдвиг равновесия диссоциации молекул воды, приводящий к |

|–накоплению в растворе избытка ионов водорода или гидроксид ионов, меняющих|

|реакцию среды. |

|Вспомните, какой характер имеет среда| |

|при гидролизе: | |

|Соли, образованной сильным основанием|Среда щелочная. |

|и слабой кислотой? | |

|Соли, образованной слабым основанием |Среда кислая. |

|и сильной кислотой? | |

|Соли, образованной слабым основанием |Среда нейтральная, или близкая к ней.|

|и слабой кислотой? |Гидролиз идет полностью до конца. |

|Что можно сказать о взаимодействии с | |

|водой солей, образованных сильным |В этом случае реакция не идет, т.е. |

|основанием и сильной кислотой? |эти соли гидролизу не подвергаются. |

| | |

|Ответ правильный. | |

| | |

3. Формирование способов умственных и практических действий с новыми

знаниями.

|Деятельность учителя |Деятельность ученика |

|(время 15 минут) | |

|Мы с вами выдвинули гипотезу и | |

|доказали ее. Теперь давайте ее | |

|подтвердим на других примерах. Перед | |

|вами на столе находится растворы | |

|следующих солей: KJ; K2S; AlCl3; | |

|(NH4)2S. | |

|С помощью индикатора, определите | |

|среду каждого раствора, дайте | |

|характеристику природе соли. | |

|Результаты сведите в следующую | |

|таблицу: | |

|Соль |Природа |Среда |Механизм процесса |

| |соли | | |

|KJ |Образован|нейтральн|KJ ( K+ + J( |

| |а сильным|ая |KOH ( K+ + OH( |

| |основание| |HJ ( H+ + J( |

| |м и | | |

| |сильной | | |

| |кислотой | | |

|K2S |Образован|щелочная |K+ + J( + НОН ( K+ + OH( + H+ + J( |

| |а сильным| |((((( |

| |основание| |K2S ( 2K+ + S2( |

| |м и | |S2( + HOH ( HS( + OH( |

| |слабой | |K2S + HOH ( KHS +KOH |

| |кислотой | | |

|AlCl3 |Образован|кислая |AlCl3 ( Al3+ + 3Cl( |

| |а слабым | |Al3+ + НОН ( Al(OH)2+ + H+ |

| |основание| |AlCl3 + НОН ( Al(OH)Cl2 + HCl |

| |м и | | |

| |сильной | | |

| |кислотой | | |

|(NH4)2S |Образован|нейтральн|(NH4)2S ( 2NH4+ + S2( |

| |а слабым |ая |2NH4+ + S2( + HOH ( NH4OH + H2S |

| |основание| |(NH4)2S + 2HOH ( 2NH4OH + H2S |

| |м и | | |

| |слабой | | |

| |кислотой | | |

Задание на дом:

Ф.Г. Фельдман, Г.Е. Рудзитис. Химия. 9-й класс. М. Просвещение. 1999.с.18-

20

§ 6, упражнения 1, 2, 3, 8 и подготовить ответы на следующие вопросы:

1) Почему не подвергается гидродлизу хлорид калия?

2) Почему в таблице растворимости солей в некоторых случаях стоят прочерки?

3) Как определить гидролизуется или нет данная соль?

4) Можно ли применить принцип Ле Шателье в случае реакции гидролиза?

5) Используется ли гидролиз в быту?

6) Возможны ли случаи гидролиза в природе?

7) О чем должен подумать агроном, прежде чем внести удобрения в почву?

Практическая часть.

1. Напишите уравнение реакций взаимодействия с водой следующих солей:

СaC2; Al4C3; Ca3N2; Mg3P2; CaH2; NaH.

Объясните причину этого процесса, по возможности определите характер

среды.

2. В раствор сульфата меди внесите небольшой кусочек металлического лития и

объясните причину образования осадка черного цвета.

3. В демонстрационный штатив поместите две пробирки с растворами хлорида

магния, хлорида железа (III). В каждую из пробирок поместите по кусочку

лития. Проанализируйте наблюдаемые явления и сделайте выводы.

4. В раствор хлорида меди (II) внесите тщательно зачищенный кусочек каль-

ция. Опишите наблюдаемые явления.

5. В демонстрационный штатив поместите пробирку с раствором хлорида железа

(III) и внесите зачищенный кусочек кальция. Опишите наблюдение и сравните

их с опытом (1) и (4) . Дайте объяснения результатам эксперимента.

6. Проведите опыты по взаимодействию магния и алюминия с растворами солей:

а) В пробирку налейте примерно 15 мл раствора сульфата железа (III) и

внесите магний.

б) В две пробирки налейте по 15 мл раствора сульфата меди (II) и в каждую

внесите кусочек алюминия. Наблюдайте за ходом процесса. Через 3 минуты

внесите в одну из пробирок раствор хлорида натрия. Что вы наблюдаете?

Проведите анализ опытов а) и б).

Глава 2. Методика изучения растворов.

Теория растворов – одна из ведущих теорий курса химии. Причины

важности темы кроется не только в том, что она имеет большое практическое

значение, но и прежде всего во взаимосвязи этой темы со многими курсами

химических дисциплин, а так же межпредметные связи ее с биологией,

географией, физикой и другими дисциплинами.

Первые сведения о воде школьники получают еще в начальной школе при

изучении природоведения и географии, а более детально знакомятся со

свойствами воды, растворимостью и растворами в курсе химии 8-го класса.

Проведем анализ литературных данных по изучаемому вопросу. Так в

работе [18] рассматривается методика проведения двух лабораторных уроков по

теме: «Растворимость веществ в воде».

На первом уроке учитель сообщает учащимся, что многие газы, жидкости

Страницы: 1, 2, 3