Конспект урока по химии "Катализ и катализаторы" (8 класс)

 Разработка урока.

Тема: «Катализ и катализаторы»

Тип урока: комбинированный урок

Цели и задачи урока:

I.Образовательные.

Цели урока:

- Повторить и актуализировать знания учащихся по пройденному материалу.

- Сформулировать понятие о катализе и катализаторах; рассмотреть функции катализаторов; ввести понятие о биологических катализаторах белковой природы; рассмотреть их особенности; показать значение катализаторов в жизни и народном хозяйстве.

- Обобщить и закрепить новый материал урока.

     Задачи урока:

- Посредством фронтального опроса «вызвать» у учащихся имеющиеся знания по пройденной теме. Составить кластер, базируясь на этих знаниях.

- Провести опыты, демонстрирующие каталитическое разложение перекиси водорода и особенности ферментов. Раздать текстовые фрагменты, содержащие формулировки понятий катализа, катализаторов, ферментов и информацию об особенностях энзимов, функциях катализаторов и их применении. Координировать парную работу учащихся с текстом.

- Суммировать и систематизировать новый материал в процессе презентации работ учащихся. Для более полного обобщения материала провести опрос учащихся.

     II.Воспитательные.

     Цели урока:

- Прививать учащимся основные мировоззренческие идеи о материальности мира, его развитии, о причинно-следственных связях явлений.

- Прививать чувство товарищества и коллективизма, доброжелательное отношение к другим; терпимое отношение к мнению других.

     Задачи урока:

- Теоретически грамотно излагать материал, опираясь только на научные факты; логически обосновывать гипотезы и предположения; акцентировать внимание учеников на связь причины и следствия.

- Развивать коммуникативные умения, используя групповые и коллективные формы работы; поощрять взаимовыручку и здоровое соперничество.

     III.Развивающие.

     Цели урока:

- Развивать логическое и творческое мышление, умение обобщать знания и применять их в новых условиях.

- Развивать умение дискутировать и отстаивать свою точку зрения.

- Прививать познавательный интерес к учебной деятельности.

     Задачи урока:

- Через предлагаемые учащимся задания формировать умение выделять главное, существенное; логически излагать и обобщать материал; научиться пользоваться приемами аналогии.

- Поощрять стремление учеников дискутировать, их индивидуальное видение проблемы; желание высказываться и отстаивать свою точку зрения.

- Обеспечить эмоциональное восприятие происходящего, создавая в ходе урока ситуации, вызывающие интерес.

     Методы урока:

     По источнику передачи информации на уроке использовались словесные, практические и наглядные методы обучения. Для активизации мышления учащихся применялся проблемно-поисковый метод. Для стимулирования и сохранения интереса к теме задавалась проблема, ставились проблемные вопросы, создавалась ситуация сотрудничества.

     Деятельность учащихся на уроке была организована с помощью групповой (парной) и коллективной работы.

     Оборудование урока:

     Аптечная перекись водорода Н2О2, оксид марганца МnО2, кусочки вареной и сырок моркови, пробирки.

     План урока с хронометражем.

1.  Организационный этап – 1 мин.

2.  Составление схемы-кластера на основе ранее полученных знаний (стадия вызова имеющихся знаний) – 6 мин.

3.  Работа с текстом в парах (стадия осмысления содержания нового материала) – 20 мин.

4.  Презентация «обновленного» кластера с использованием новых знаний (стадия рефлексии (размышления)) – 10 мин.

5.  Подведение итогов – 3 мин.

6.  Задание на дом – 1 мин.

   Конспект урока с теоретическим обоснованием.

     Тип урока: Комбинированный урок.

     При проектировании урока использую технологию развития критического мышления (далее ТРКМ). На мой взгляд, ТРКМ ориентирована на гуманистический подход к обучению. Она предполагает равные партнерские отношения между учителем и учеником, как в плане общения, так и в плане конструирования знания, рождающегося в процессе обучения. Работая в режиме технологии, учитель перестает быть главным источником информации и, используя приемы технологии, превращает обучение в совместный и интересный поиск.

Кроме того, технология формирует и развивает умение учащихся не только получать информацию, но и критически ее оценивать, осмысливать и применять. Включение ТРКМ в образовательный процесс делает обучение более эффективным и дает возможность личностного роста ученика.

     В структуре урока выделяю три технологических этапа:

Вызов → Осмысление содержания → Рефлексия (размышление)

     В рамках технологии, учитывая психолого-педагогическую характери-стику класса, использую два методических приема: 1) кластера («грозди») и 2) суммирования информации в парах.

     Прием кластера делаю ведущим на стадии вызова и рефлексии. Кроме того, составление кластера и поиск его новых звеньев определяет стратегию урока в целом. Этот прием позволяет систематизировать и закрепить материал (наглядно, графически).

     На стадии осмысления применяю прием «обучения сообща» (суммирования информации в парах). Работа в парах на смысловом этапе урока имеет, на мой взгляд, ряд преимуществ. Ученики, объединяясь в пары, не испытывают прессинга со стороны преподавателя, сами могут регулировать темп работы. Пересказ материала способствует его лучшему пониманию. В процессе парной работы проясняется большее количество вопросов, ученики обращают внимание на большее число деталей, которые могли быть не замечены в процессе индивидуальной работы.

     Важным аспектом работы в этом режиме является активизация мышления учащихся и в конечном итоге более полное осмысление новой темы.

Содержание урока	Обоснование деятельности учителя	Прогнозируемая деятельность учеников
1. Организационный этап.
Взаимное приветствие учащихся и учителя.	Обеспечение комфортности внешней обстановки для работы на уроке; психологическая подготовка учащихся к предстоящему занятию.	Учащиеся психологически настраиваются на работу в атмосфере сотрудничества и взаимного уважения.
2. Вызов – составление схемы-кластера на основе «старых» знаний.
Проводится фронтальный опрос учащихся по пройденной теме. Учитель задает вопросы: - Что такое скорость химической реакции и в чем она измеряется? - Какие реакции называются гомогенными, гетерогенными. - От каких факторов зависит скорость химических реакций? - Сформулируйте правило Вант-Гоффа. Далее учитель предлагает оформить сказанное графически. Совместно с учителем в ходе обсуждения на слайде составляется кластер с использованием уже имеющихся и повторенных знаний (см. приложение 1.) При этом учитель объясняет, что в процессе дальнейшей работы на уроке (по мере накопления новых знаний) кластер будет дополняться и расширяться.	Направлена на «вызов» у учащихся уже имеющихся знаний; актуализацию их; выявление затруднений и пробелов в них, установление ошибок; активизацию деятельности учеников.  Учитель демонстрирует  слайд с кластером, наглядно графически систематизируя пройденный материал, подготавливая учащихся к восприятию и изучению новой темы.	Ученики «вспоминают», что им известно по пройденной теме; отвечают на вопросы, дополняют ответы товарищей. Ученики выслушивают, обсуждают информацию, включаются в коллективную познавательную деятельность; записывают кластер в тетрадь.
3. Стадия осмысления – парная работа с текстом.
Перед началом работы с текстом учитель предлагает рассмотреть опыт, иллюстрирующий разложение перекиси водорода: 2Н2О2=2Н2О+О2↑ (описание опыта №1 см.в приложении 4). После проведения опыта просит учеников прокомментировать свои наблюдения. Учащиеся отмечают, что даже при нагревании реакция протекает очень медленно (тлеющая лучинка не вспыхивает). Но после внесения в пробирку порошка оксида марганца наблюдается бурное выделение пузырьков газа, тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Учитель задает вопрос (постановка проблемы): - Почему мы наблюдаем такое быстрое увеличение скорости реакции? Имеют ли  место в данном опыте вышеизученные факторы, влияющие на скорость реакции? Ученики выдвигают гипотезу, что, вероятно, оксид марганца ускоряет разложение перекиси. Таким образом, рассуждают ученики, есть еще один фактор, влияющий на скорость химических реакций. Это присутствие особых веществ. Такие вещества, продолжает учитель, называются катализаторами и в ходе реакции ни качественно, ни количественно не изменяются. Расставляя акценты, учитель отмечает также, что катализаторы очень разнообразны по своей природе, функции (механизму действия),  применению и фиксирует сказанное на слайде в виде новых фрагментов схемы на кластере (см. приложение 2). Далее учитель сообщает тему, цели и задачу урока (показывает их на слайде): - Как вы уже догадались, урок будет посвящен катализаторам. Тема: Катализ и катализаторы. Цели: Научиться формулировать основные понятия темы; классифицировать катализаторы согласно схеме; изучить особенности и применение катализаторов. Задача: Познакомиться с текстом; используя новую информацию, достроить кластер и презентовать его. Затем класс делится на пары. Каждой паре раздаются текстовые фрагменты. Причем текст разбивается таким образом, чтобы один и тот же фрагмент был у нескольких пар. Каждый фрагмент поделен, в свою очередь, на части А и В. Ученики в паре выполняют две роли: докладчика и ученика. Сначала читается фрагмент А обоими участниками в паре. Докладчик своими словами рассказывает его содержание. Роль ученика предполагает слушание докладчика и задавание вопросов, для прояснения смысла прочитанного и аспектов, на которые особо обращал внимание учитель при формулировке задания (определение понятий катализа и катализаторов, энзимов; особенности биологических катализаторов, применение катализаторов).Затем пара читает фрагмент В, меняясь ролями. В процессе чтения и работы над текстом кластер дополняется. Результаты работы оформляются на демонстрационном  листе  и готовится презентация. Для демонстрации изображается не весь кластер целиком, а только та его часть, которая относится к  прочитанному.	Сохранение интереса к теме, стимулирование внимания и активности; постепенное продвижение учащихся от знания «старого» к знанию «новому». Учитель знакомит учащихся с понятием катализатора. Учитель формирует целенаправленный характер учебной деятельности учащихся; через постановку учебной задачи показывает значимость изучения нового материала, мотивирует учащихся к его освоению. Определение формы работы учащихся; создание ситуации, когда учащиеся добывают знания собственными усилиями. Инструктирование учащихся, координирование их работы, обеспечение дифференцированной помощи. Побуждение учащихся к оценке и осмыслению информации; развитие умений выделять главное существенное, определять и объяснять понятия, доказывать и опровергать.	Учащиеся акцентируют свое внимание на разрешение проблемы, поиске  ответов; учатся объяснять свои наблюдения и  делать выводы; сохраняют интерес к уроку. Ученики получают первичную информацию о катализаторах. Учащиеся записывают тему урока в тетрадь; определяют для себя учебную задачу - дополнить и расширить кластер; осознают получения новых знаний для решения поставленной задачи.   Учащиеся психологически настраиваются на работу в парах. Самостоятельно овладевают знаниями; знакомятся с новой информацией, происходит ее осмысление, наложение на уже имеющиеся знания и опыт. Совершенствуют навыки получения информации; обращают внимание на неясности, пытаясь поставить вопросы; ощущают возможность собственных открытий, учатся сдерживать свои эмоции, выслушивать ответы товарищей.
4. Стадия рефлексии – презентации «обновленного» кластера.
Учитель предлагает обсудить результаты работы в парах. К доске выходит ученик из пары и проводит презентацию своей работы на демонстрационном листе. Пары со сходными фрагментами дополняют друг друга. В результате обсуждения единый фрагмент кластера появляется на слайде. Аналогичным образом достраиваются и другие части кластера и вся схема целиком (см. приложение 3). Параллельно с докладом  об энзимах другой ученик из пары, демонстрирует опыт, иллюстрирующий действие фермента каталазы и объясняет его. (описание опыта №2 см.в приложении 4). Далее учитель предлагает обобщить весь материал. Еще раз комментируя кластер, задает вопросы: - Что такое катализ, катализаторы? - Какие функции катализаторов Вам известны? - Что такое ингибиторы? - Что такое энзимы? - В лаборатории окислить жиры и углеводы удается при температуре около 500 °С. А в организмах животных они окисляются уже при температуре около 40 °С. Чем это можно объяснить? - Почему при использовании порошков, содержащих ферменты, белье следует замачивать, а не кипятить?	Возврат к первоначальным записям; внесение изменений и дополнений в ходе дискуссии; выявление ошибок в понимании и исправление их; суммирование и систематизация новых знаний. Учитель дает возможность вспомнить и закрепить материал урока. Провоцирует размышление, добиваясь глубины понимания темы.	Соотносят «новую» информацию со «старой», используя знания, полученные на стадии осмысления; производят заключительный отбор информации в ходе обсуждения; делятся своим видением прочитанного; выстраивают причинно-следственные связи, разрешают поставленную задачу. Учащиеся выборочно отвечают, дополняют друг друга; закрепляют полученные знания.
5. Подведение итогов занятия.
Выставляются оценки за ответы, указываются слабые и сильные стороны докладов.	Корректировка целей познавательной деятельности, констатация достижения поставленных целей.	Самооценка собственных результатов, появление стимула к дальнейшей учебной деятельности.
6. Информация о домашнем задании.
На доске записывается задание на дом: §15 (стр.132-136), упр.6-9	Комментирует домашнее задание.	Учащиеся записывают задание и получают консультации.

                                                            Приложение 4

ОПИСАНИЕ ОПЫТОВ.

ОПЫТ №1 (каталитическое разложение перекиси водорода).

      Приливаю в пробирку немного 3%-ного раствора пероксида водорода Н2О2 и подогреваю его. Вношу в пробирку с пероксидом водорода тлеющую лучинку (качественная реакция на кислород) – она не вспыхивает (Почему?). Затем насыпаю в пробирку с помощью стеклянной трубки немного оксида марганца (IV) MnО2. Началось бурное выделение пузырьков газа, а внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко вспыхивает (Почему?).

ОПЫТ №2 (действие фермента каталазы).

      В две пробирки налейте раствор перекиси водорода. В одну из них опустите кусочек сырой моркови. В пробирке наблюдается «вскипание», а тлеющая лучинка, внесенная в пробирку, ярко вспыхивает (Почему?). В другую пробирку опускаю кусочек вареной моркови – «вскипания» не происходит (Почему?).

ТЕКСТ 2.

Часть А.

     Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь к концу ее неизменными, называются катализаторами. Процесс изменения скорости химических реакций с помощью катализатора называется катализом (в переводе с греческого «разрушение»), а реакции, идущие с участием катализатора, - каталитическими.

     По своей природе катализаторы делятся на неорганические и органические (биологические). Биологические катализаторы называются ферментами или энзимами.

     Ферменты (энзимы) – это биологические катализаторы белковой природы. Ферменты отличаются от неорганических катализаторов следующими особенностями:

1) Обладают высокой избирательностью – если в неорганической химии один и тот же катализатор подходит для многих реакций, то на каждую биохимическую реакцию имеется свой особый фермент. Например: птиалин (фермент слюны) действует на крахмал, а пепсин (фермент желудочного сока) расщепляет белки пищи. В настоящее время известно более 2000 ферментов, многие из которых катализируют одну реакцию, то есть превращение одного особого субстрата (субстраты - это реагенты в катализируемой ферментом реакции, претерпевающие превращение) в определенный продукт.

2) Действуют в строгом интервале температур. При изменении температуры ферменты гибнут или не работают. Например, птиалин лучше действует при температуре 35-40°С.

3) Действуют в строго определенной среде раствора. Например: птиалин – в щелочной, пепсин – в кислой. Поэтому в желудке птиалин уже «не работает», так как там среда кислотная.

Часть В.

     Ферменты действуют в живых организмах. Они участвуют в процессах пищеварения и биохимических реакциях, протекающих внутри клетки. Под действием ферментов в клетках происходит распад молекул белков, жиров и углеводов, поступивших в организм с пищей, и синтез новых молекул, которые точно соответствуют потребностям данного организма. Вот почему великий русский физиолог И.П.Павлов назвал ферменты носителями жизни. К настоящему времени найдена лишь одна ферментативная реакция небелковой природы, когда молекула РНК катализирует свое собственное разрезание на части. Ферменты могут быть выделены из клеток и очищены. Именно это обстоятельство явилось важной вехой в понимании кинетических особенностей и механизмов действия многих ферментов. Ферменты - уникальные ка-тализаторы, обладающие непревзойденной эффективностью действия (каталитической активностью) и высокой селективностью.

     Велика роль ферментов в промышленности. Человек тысячелетиями использовал ферменты при выпечке хлеба, получении алкогольных напитков, сыра и уксуса. Сейчас ферменты применяются так же при переработке сахара, получении синтетических антибиотиков, аминокислот и белков. Исключительно большую роль сыграло применение ферментов, продуцируемых микроорганизмами, для синтеза пенициллина, а также стрептомицина и витамина B12.

     Благодаря своей эффективности биологические катализаторы используются в быту. Например, энзимы входят в состав стиральных порошков, средств для мытья посуды и служат для удаления различных пятен на одежде.

ТЕКСТ 1.

Часть А.

     Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь к концу ее неизменными, называются катализаторами. Процесс изменения скорости химических реакций с помощью катализатора называется катализом (в переводе с греческого «разрушение»), а реакции, идущие с участием катализатора, - каталитическими.

     Рассмотренный ранее опыт показывает, что оксид марганца (IV) (МnО2) является катализатором проделанной реакции и ускоряет процесс разложения перекиси водорода.

     Но, оказывается, есть вещества, замедляющие скорость химической реакции. Они являются также катализаторами, то есть веществами, изменяющими скорость реакции. У них даже есть собственное название – ингибиторы: перекись водорода, например, нестойкое вещество, но очень необходимое в научных исследованиях, на производстве, в быту. Встает вопрос, как сделать ее более стойкой. В настоящее время в концентрированные растворы перекиси всегда добавляют ингибиторы, в противном случае раствор вещества быстро портится.

     Кроме того, катализаторы способны менять направление реакции. Например, окисление аммиака без катализатора ведет к образованию азота. Применение катализатора при окислении аммиака изменяет направление химической реакции и ведет к образованию оксида азота:

 

4NH3 + О2

     Таким образом, катализаторы могут выполнять следующие функции:

1) Увеличивать скорость реакции (положительные катализаторы);

2) Уменьшать, замедлять скорость реакции (отрицательные катализаторы или ингибиторы);

3) Менять ход реакции.

	V↑			V↓		Меняют ход реакции

 

     Полная формулировка понятия катализаторы звучит следующим образом: Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость химической реакции или ее направление, но остающиеся в конечном итоге неизменными.

Часть В.

     Применение неорганических катализаторов очень разнообразно. Положительные катализаторы – основа химических производств (серной и азотной кислот, аммиака, каучука и т.д.). Они позволяют повысить производительность химических процессов, уменьшить стоимость химической аппаратуры, сделать производство экономически выгодным, экологически более чистым.

     В целях охраны окружающей среды катализаторы используются в двигателях внутреннего сгорания. Так, например, с помощью платинового катализатора американским и японским автомобилестроителям удалось добиться почти полного сгорания топлива в двигателях, что, в свою очередь, резко уменьшило содержание вредных примесей в выхлопных газах и сделало чище атмосферу таких больших городов, как Токио, Нью-Йорк и др.

Универсальность каталитических методов позволяет решать самые сложные проблемы обезвреживания и утилизации антропогенных выбросов промышленных предприятий. Это касается как обезвреживания газовых выбросов, так и очистки сточных вод.

     Не менее важны и отрицательные катализаторы, например, ингибиторы замедляют процесс коррозии, стабилизируют кислоты при их перевозке в стальной таре, подавляют действие пероксида водорода, предотвращают преждевременную полимеризацию. Ингибиторы в живом организме подавляют различные вредные реакции окисления в клетках тканей, которые могут инициироваться радиоактивным излучением.