Интегрированный урок по химии и географии "Серная кислота. География химико-лесного комплекса"

Класс: 9

Урок № 29

Тема: Серная кислота. Окислительные свойства серной кислоты. География химико-лесного комплекса

Цель:

Образовательная:

-познакомить обучающихся с историей открытия кислоты и распространением ее в природе;

-изучить химические и физические свойства серной кислоты,

-выяснить основные центры производства серной кислоты,

-дать представление о практическом значении серной кислоты в народном хозяйстве и жизни человека.

Развивающая:

-развивать учебно-информационные навыки: умение извлекать информацию из устного сообщения, наблюдаемых процессов;

-развивать учебно-логические: умение анализировать данные, выявлять сущность наблюдаемых процессов, обобщать и делать выводы, формулировать определения понятий;

-развивать учебно-организационные: организовывать самостоятельную деятельность, совершенствовать навыки самооценки знаний и умений.

Воспитательная:

-совершенствовать коммуникативные умения в ходе коллективного обсуждения, развивать умение формулировать и аргументировать собственное мнение, развивать самостоятельность.

Тип урока: интегрированный урок по химии, географии

Методы: частично-поисковый, частично-исследовательский, иллюстративный, работа в группах, тестирование, самоконтроль, взаимоконтроль.

Формы урока: индивидуальная, групповая, фронтальная беседа.

Средства обучения: ПСХЭ, компьютер, документ-камера, проектор, презентация по теме «Серная кислота», оборудование для проведения эксперимента, дидактический материал, карта "Химическая промышленность"

Оборудование и реактивы: серная кислота (разбавленная и концентрированная), сахар, вода, вата, смоченная этиловым спиртом, смесь перманганата калия и серной кислоты, цинк, медь, оксид меди (II), гидроксид натрия, фенолфталеин, сульфат меди, хлорид бария; пробирки, химический стакан, стеклянная палочка, лист бумаги, спиртовка, асбестовая сетка, фарфоровая чашка, лучинки, пробиркодержатель.

Применяемые технологии: современные информационные технологии, личностно-ориентированное обучение.

Ход урока

1 этап. Оргмомент- Приветствие учащихся

2 этап.  Мотивация

Чтобы сформулировать тему урока, предлагаю сначала посмотреть учащимся несколько демонстрационных занимательных опытов:

1.               Обугливание сахара

В химический стакан ёмкостью 150мл насыпать 40гр растёртого в порошок сахара и слегка смочить его 3-4мл воды. В полученную массу добавить 20-25мл концентрированной серной кислоты и размешать смесь стеклянной палочкой. Палочку не вынимать. Через несколько минут смесь потемнеет, температура повысится, и из стакана начнёт "вырастать" чёрная пенообразная масса. Это пористый уголь, появление которого объясняется дегитратацией сахара серной кислотой:

C₁₂H₂₂O₁₁ = ₁₂C + 11H₂O

Кроме этого происходит восстановление серной кислоты углём:

2H₂SO₄ + C = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

2.             Пламя-художник

На белом листе плотной бумаги делается надпись или рисунок 10-20% раствором серной кислоты. После высушивания надпись или рисунок на бумаге незаметны. Если теперь лист подержать над пламенем (oсторожно!) спиртовки, то через некоторое время на бумаге появляется надпись или рисунок черного цвета.

3 этап. Формулировка темы урока

Прежде, чем сформулировать тему, я прошу вас отгадать загадку.

 Я растворю любой металл.
Меня алхимик получал
В реторте глиняной простой.
Слыву я главной кислотой...
Когда сама я растворяюсь

В воде, то сильно нагреваюсь…

О какой кислоте идет речь?

Эта кислота была использована во всех продемонстрированных опытах

4 этап. Целеполагание

Сегодня на уроке мы рассмотрим историю открытия серной кислоты, физические и химические свойства, узнаем об основных центрах производства серной кислоты, о применении серной кислоты.

5 этап. Актуализация

Давайте вспомним, что мы знаем о кислотах, выполнив несколько упражнений:

1.             Какие из приведенных формул веществ относятся к кислотам:

H₂SiO₃, NaOH, HCl, H₂O, CO₂, HOH, BaCl₂, H₂SO₄

Дайте определение понятию «Кислоты».

2.               Установите соответствие:

1.Соляная кислота                               А.H₂SO₄

2.Серная кислота                                 Б. H₂SiO₃

3.Фосфорная кислота                          В.HCl

4.Кремниевая кислота                         Г. H₃PO₄

                                                               Д. HNO₃

3.             В предложенных рядах исключите «лишнее вещество». Объясните свой выбор:

А.NaOH, KOH, HCl;

Б. H₂SO₄, HCl, H₂SiO₃;

В.HNO₃, H₂CO₃, H₂SO₄.

  Задания приведены на слайдах

6 этап. Изучение нового материала

Работа в группах

1 группа. История открытия серной кислоты

У каждого вещества есть своя история открытия, такая история есть и у серной кислоты (слайд ).

2 группа. Распространение серной кислоты в природе

Встречается ли в природе это вещество? (слайд )

3 группа. Физические свойства

Это вязкое, маслообразное вещество, бесцветная тяжелая жидкость, нелетучая при н.у., не имеет запаха. Обладает сильным водоотнимающим свойством, поэтому применяется для осушения газов. (Демонстрация H₂SO_4(К)). Серная кислота хорошо растворяется в воде (слайд ).

Видеоопыт: растворение в воде кислоты (слайд ).

При этом необходимо строго соблюдать ТБ: кислоту приливают в воду осторожно, тоненькой струйкой, непрерывно перемешивая раствор. При данном процессе выделится большое количество теплоты.

Ребята, а если на кожу попала H₂SO₄, мы можем смыть её водой?

В этом случае кислоту надо смывать концентрированным раствором КМnО₄, но не в коем случае не водой, так как при этом можно получить ещё и термический ожог.

4 группа Химические свойства

Химические свойства разбавленной серной кислоты (слайд ).

1.             Взаимодействие с металлами, стоящими до водорода в  ряду напряжения металлов.

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑

                    Cu + H₂SO₄ ≠               

2.                                                                                                                Взаимодействие с оксидами металлов

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + H₂O

3.             Взаимодействие с основаниями

А) с щелочами

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

           Б) с нерастворимыми основаниями

H₂SO₄  + Cu(OH)₂ = CuSO₄ + 2H₂O

4.             Взаимодействие с солями

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓+ 2HCl

 (Качественная реакция – выпадение белого осадка)

Учитель демонстрирует опыты.

5 группа Применение серной кислоты

-«Едва ли найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота»,- писал Д.И.Менделеев в «Основах химии».

Серную кислоту называют хлебом химической промышленности.

Учитель географии: - Производство серной кислоты развито практически во всех экономических районах России, что связано с широким применением во всех отраслях хозяйства. Для получения кислоты нужна сера и вода. Главные источники серы- нефть и сернистый газ, образующийся при выплавке цветных металлов.

Вопрос к учащимся: - Какой фактор размещения будет определяющим?

Вывод с помощью учителя.

Сернокислотные заводы размещаются в районах потребления, так как она малотранспортабельна. Важны кроме того, сырьевой и экологический факторы (улавливание сернистого газа).

Задание. - Используя карту, выделить основные центры производства серной кислоты.

Выпускают серную кислоту:

1. В центрах металлургии тяжелых металлов - сырьевой и экологический факторы.

2. В центрах атомной промышленности -потребительский

3. В центрах производства фосфатных удобрений - потребительский

В каких отраслях производства применяется серная кислота?

1.Химическое производство

2.Машиностроение

3.Энергетика

4.Текстильная промышленность

5.Пищевая промышленность

7 этап. Первичное закрепление материала

Тест

1. Концентрированная серная кислота при комнатной температуре не действует на каждое из двух веществ:

а)Mg, Cu;  б)Na, Zn; в)Ca, Li;  г)Fe, Al.

2.Разбавленная серная кислота реагирует с каждым из веществ:

а)Cu и KOH; б)Na₂CO₃ и Al(OH)₃  в) AlCl₃ и Ag; г)FeSO₄ и H₂SO₄

3.При разбавлении серной кислоты всегда приливают кислоту к воде. Чем опасно разбавление концентрированной серной кислоты приливанием к ней воды?:

а)Может возникнуть пожар; б)Может произойти разложение воды; в)Может выделиться ядовитое вещество; г)Может произойти разбрызгивание раствора вследствие выделения теплоты.

4.Водный раствор серной кислоты реагирует с каждым из веществ:

а)с цинком и оксидом натрия; б)с железом и оксидом углерода (II); в)с алюминием и хлоридом натрия; г)с медью и гидроксидом калия.

8 этап. Рефлексия (слайд)

Оцените свое отношение к уроку

9 этап. Домашнее задание.

химия: Параграф  27  Выполнить разноуровневые задания:

На оценку "3"- упр.1

На оценку "4"- упр.1,2

На оценку "5" -упр.5,7

География: параграф 25

Приложения.

1 группа. История открытия серной кислоты

Серную кислоту средневековые европейские алхимики называли «купоросным маслом», в последствии купоросной кислотой. В XV веке алхимики обнаружили, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах.Алхимики получали небольшие количества, которые использовались для проведения экспериментов. В XVII веке Иоганн Глаубер получил серную кислоту в результате горения самородной серы с калийной селитрой( нитратом калия) в присутствии паров воды. Селитра окисляла серу до оксида серы (VI, который впоследствии реагировал с парами воды, в результате чего образовывалась серная кислота. В 30-е годы XVIII века лондонский фармацевт Уорд Джошуа использовал эту реакцию для промышленного производства серной кислоты. Потребности в серной кислоте в средние века исчислялись всего несколькими десятками килограммов. Она использовалась для аптечных нужд и алхимических опытов. Небольшое количество концентрированной серной кислоты шло производство спичек, которые содержали бертолетовую соль. количество концентрированной кислоты шло для производства особых спичек, содержащих бертолетову соль. На Руси купоросная кислота появилась в семнадцатом веке.

2 группа. Распространение серной кислоты в природе

Серная кислота известна с древности, встречаясь в природе в свободном виде, например, в виде озер вблизи вулканов.

Это природное озеро серной кислоты на п-ове Камчатка.

«Считается, что кратер вулкана Малый Семячик, образовался около 400 лет назад в результате мощного взрыва с последующим обрушениями. Существуют предположения, что кислотное озеро возникло сравнительно недавно в результате извержения. Сегодня Малый Семячик - одно из чудес камчатской природы, и тот, кто сумел достичь его подножия, просто обязан подняться на кромку кратера. Зрелище, которое открывается глазам, незабываемо: двухсотметровый провал кратера, дымящееся зеленое озеро, буйство красок на внутренних стенках, а в ясную ветреную погоду можно спуститься в кратер. Можно постоять на аспидно-черном пляже, любуясь изумрудным, ядовитым прибоем и смерчеподобными "джиннами", поднимающимися над поверхностью озера.»

Вот такую характеристику дают экскурсоводы озеру из серной кислоты, которое является чудом Камчатки.

3 группа.Физические свойства H₂SO₄ – тяжелая бесцветная маслянистая нелетучая жидкость,

ρ (96% H₂SO₄) = 1,84 г/см³, хорошо растворяется в воде с выделением тепла.

При растворении серной кислоты необходимо соблюдать правила ТБ (учащиеся объясняют правила - вода в кислоту).

(Видеоролик – Разбавление серной кислоты)

При работе с серной кислотой следует соблюдать осторожность, так как при попадании на кожу, ткань, дерево кислота вызывает их обугливание. В таком случае пораженный участок надо промыть водой, а затем сполоснуть раствором пищевой соды.

Вопрос. В не очень далёкие времена иногда между стёклами в двойных оконных рамах на зиму ставили стаканчик с концентрированной серной кислотой, чтобы стёкла не потели. Какова роль серной кислоты?

4 группа. Химические свойства.

1.Сильная двухосновная кислота, окрашивает индикаторы в красный цвет (кроме ФФ),

H₂SO₄↔ H⁺ + HSO₄^- гидросульфат-ион HSO₄^- ↔ H⁺ + SO₄^-2 сульфат-ион

2.Серная кислота реагирует с щелочами и нерастворимыми основаниями с образованием солей:

H₂SO₄ + КОН = КНSO₄ + H₂O                   (кислая соль)

H₂SO₄ + Cu (ОН) ₂ = CuSO₄ + 2H₂O        (средняя соль)

3.Серная кислота реагирует с основными и амфотерными  оксидами H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + H₂O

4.Серная кислота (в зависимости от концентрации) реагирует с металлами

- разбавленная H₂SO₄ реагирует только с металлами, стоящими в ряду напряжения металлов до водорода. При этом кислота проявляет окислительные свойства, выделяя водород.

H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂↑

- концентрированная H₂SO₄ взаимодействует со всеми металлами (не зависимо от ряда напряжения металлов), но при этом водород не выделяется, а образуется SO₂

H₂SO₄ + Cu→ CuSO₄ + SO₂ + H₂↑

5.Характерной реакцией на серную кислоту и ее растворимые соли является взаимодействие с растворимыми солями бария.

ВаCl₂ + H₂SO₄ = ВаSO₄↓ (белый осадок) + 2HCl

Решение задачи

В двух одинаковых сосудах без этикеток налиты равные объёмы растворов соляной и серной кислот. Предложите простейший способ идентификации жидкостей.

Осадок не растворяется ни в воде, ни в кислоте, поэтому ион Ва²⁺ является реактивом для определения серной кислоты и ее солей. (слайд 11)

5 группа. Применение: Серную кислоту называют – «Хлеб» химической промышленности.

Серная кислота - один из важнейших продуктов, используемых в различных отраслях промышленности. Основными её потребителями являются производство минеральных удобрений, металлургия, чистка нефтепродуктов. Серная кислота применяется при производстве других кислот, моющих средств, взрывчатых веществ, лекарств, красок, в качестве электролитов для свинцовых аккумуляторов.

Серную кислоту применяют:
В производстве минеральных удобрений;
Как электролит в свинцовых аккумуляторах;
Для получения различных минеральных кислот и солей,
В производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ,
В нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности.
В пищевой промышленности используется в качестве эмульгатора (пищевая добавка E513).
В промышленном органическом синтезе в реакциях:
получение диэтилового эфира, сложных эфиров ; спиртов; синтетических моющих средств, в производстве красителей.
Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений.

Список литературы

1. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2014. – 319с.

2. http://www.himtrade.ru/info/st43.htm

3.http://sigmatec.ru/main/prod/sernaya_kislota/nature

4.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%F3%EB%FC%F4%E0%F2%FB

5. http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=7508