Конспект урока по химии на тему "Закон сохранения массы веществ. Закон постоянства состава веществ. Вещества молекулярного и немолекулярного строения" 11 класс

Урок № 2

Тема: «Закон сохранения массы веществ. Закон постоянства состава веществ. Вещества молекулярного и немолекулярного строения».

Цель: повторить основные законы стехиометрии – закон сохранения массы веществ и закон постоянства состава веществ.

Задачи:

Образовательные:

1.     Углубить знания учащихся о законе сохранения массы веществ, дать краткие сведения об истории открытия закона и научной деятельности ученых в этой области, рассмотреть значимость этого закона в химии.

2.     Повторить закон постоянства состава веществ и научить применять для решения задач.

Развивающие:

1.     Развивать познавательный интерес к предмету.

2.     Создать условия для овладения приемами изучения состава веществ.

3.     Формировать умение проводить поиск, обработку и систематизацию информации.

Воспитательные:

1.     Воспитывать толерантные отношения в группе, классе.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы: словесный, наглядный, практический.

Ход урока:

1.     Орг.момент.

Взаимное приветствие, проверка готовности к уроку, отметка отсутствующих.

2.     Проверка домашнего задания.

Стр.6

1.     22 протона содержит ядро атома Титана, так как порядковый номер его 22.

2.     Речь идет о Железе. Порядковый номер 26, электронов 26, нейтронов 30.  ₂₆ ⁵⁶Fe.

3.     Атом урана: протонов – 92, нейтронов 143; атом калия: протонов – 19, нейтронов- 22, атом стронция: протонов 38, нейтронов – 52.

3.     Актуализация опорных знаний. Вводный контроль знаний.

Дайте ответы на следующие вопросы:

1. Что называется химическими реакциями? Химическими реакциями называются явления, при которых одни вещества, обладающие определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества - с другим составом и другими свойствами. При этом в составе атомных ядер изменений не происходит.
2. Что называется реагентами и продуктами реакции? Продукты реакции - это те вещества, которые получаются в результате реакции.
   Соответственно, реагенты - вещества, вступающие в реакцию.

3. Что называют химическим уравнением? Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.

4.     Что показывают коэффициенты в уравнении химической реакции? Ко­эф­фи­ци­ен­ты в урав­не­нии хи­ми­че­ской ре­ак­ции по­ка­зы­ва­ют не толь­ко число мо­ле­кул каж­до­го ве­ще­ства, но и со­от­но­ше­ние ко­ли­честв ве­ществ, участ­ву­ю­щих в ре­ак­ции.

4.Изучение нового материала.

Давайте рассмотрим реакции между метаном и кислородом. В этой реакции метан и кислород – реагенты, а диоксид углерода и вода – продукты.

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

Изготовим пластилиновые модельки реагентов, похожие на те, что изображены на рисунке:

Получатся модельки одной молекулы метана и двух молекул кислорода. Мы можем разобрать эти модельки на отдельные "атомы" и тут же собрать из них модельки продуктов. Для этого нам не потребуется никаких других деталей – только те атомы, которые мы взяли из одной “молекулы” метана и двух “молекул” кислорода.

Разумеется, масса всех пластилиновых "атомов" при этом не изменилась, хотя перед нами теперь лежат уже совсем другие "молекулы" – диоксида углерода и воды.

Этот простой опыт иллюстрирует один из важнейших законов природы – ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ. Новые вещества не получаются из ничего и не могут обратиться в ничто. Масса (вес) реагентов всегда в точности равна массе (весу) продуктов химической реакции. Этот фундаментальный закон впервые открыл русский ученый М.В.Ломоносов. Немного позже французский химик А.Лавуазье пришел к тем же выводам и независимо от Ломоносова сформулировал тот же закон.

Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции

Когда мы разбирали пластилиновые модельки реагентов СН₄ и О₂, чтобы собрать модельки продуктов СО₂ и Н₂О, нам не потребовалось что-либо изменять в атомах. Разве что самую малость: к атому углерода в молекуле СО₂ атомы кислорода прикрепляются не так, как до этого прикреплялись атомы водорода.

Значит, изменения коснулись только "внешней поверхности" атома. Там, как мы знаем, в настоящем атоме находится валентная электронная оболочка. Точно так же в химических реакциях изменения касаются только внешних электронов, а вся внутренняя "начинка" атома, находящаяся под его валентной оболочкой, остается неизменной.

Задача: Аэронавты погрузили на воздушный шар 2 кг продуктов и отправились в полет. Как изменилась масса воздушного шара с аэронавтами после того, как все продукты были съедены?

Работа в группах. А сейчас я предлагаю Вам небольшие задачи. Обсудите их в группах и через минуту докажите справедливость закона сохранения массы.

1 группа

Масса золы, полученной при сжигании дров гораздо меньше массы исходных веществ. Объясните, не противоречит ли этот факт закону сохранения массы веществ?

Дополнительная информация!

При сжигании дров органические вещества, входящие в состав дерева превращаются в водяной пар и углекислый газ.

2 группа

Горящая свеча тает, оставляя лишь маленькую лужицу парафина. Объясните, не противоречит ли это закону сохранения массы веществ.

Дополнительная информация!

При горении парафина образуются летучие водяные пары и углекислый газ.

3 группа

Объясните, не противоречит ли закону сохранения массы веществ, что масса проржавевшего ведра может оказаться больше, чем масса такого же нового ведра?

Дополнительная информация!

Ржавчина образуется при взаимодействии железа с кислородом воздуха и влагой.

4 группа

Можно ли при сжигании 100 кг угля (С) получить углекислого газа (СО₂) больше, чем 100 кг? За счет чего масса углекислого газа больше массы использованного угля?

Дополнительная информация!

При горении вещества присоединяют кислород.

Закон постоянства состава веществ был открыт французским ученым Прустом в 1808 г. Вот как этот закон звучал в его изложении: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».

Современная формулировка закона: каждое химически чистое вещество с молекулярным строением независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный качественный и количественный состав.

А сейчас послушайте выступление о знаменитом споре между французскими учеными Ж.Л.Прустом и К.Л.Бертолле, который длился около 10 лет на страницах французских журналов в начале XIX в.
Да, спор двух французских химиков длился с 1799 по 1809 г., а затем был продолжен химиками Англии, Швеции, Италии, России и других стран. Этот спор можно с полным правом назвать первой научной дискуссией такого масштаба и по времени возникновения, и по стратегической важности обсуждаемых проблем. Эта дискуссия определила пути развития химии на столетия вперед.

          В 1799 г. профессор Королевской лаборатории в Мадриде, француз по происхождению, Жозеф Луи Пруст опубликовал статью «Исследования меди». В статье подробно освещены анализы соединений меди и сделан вполне обоснованный вывод, что химически индивидуальное соединение всегда, независимо от способа его образования, обладает постоянным составом. К такому же выводу Пруст пришел и позже, в 1800–1806 гг., исследуя химические соединения свинца, кобальта и других металлов.
В 1800–1803 гг. английский химик Джон Дальтон обосновал этот закон теоретически, установив атомное строение молекул и наличие определенных атомных масс элементов. Чисто теоретически Дальтон пришел к открытию еще одного основного закона химии – закона кратных отношений, находящегося в единстве с законом постоянства состава.
В то же самое время профессор Нормальной школы в Париже Клод Луи Бертолле, уже знаменитый химик, опубликовал ряд статей, в которых отстаивал вывод о том, что состав химических соединений зависит от способа их получения и часто бывает не постоянным, а переменным. Бертолле выступил против законов Пруста и Дальтона, аргументируя это все новыми и новыми опытами по получению сплавов, твердых оксидов металлов. Он воспользовался и данными самого Пруста, указав на то, что в природных сульфидах и оксидах металлов содержится избыток серы и кислорода по сравнению с полученными в лаборатории.
Развитие химии показало, что обе стороны были правы. Точка зрения Пруста и Дальтона для химии 1800-х гг. была понятна, конкретна и почти очевидна. Пруст и Дальтон заложили основы атомно-
молекулярного учения о составе и строении химических соединений. Это была магистральная линия развития химии. Точка зрения Бертолле была практически неприемлема для тогдашней химии, т. к. она отражала химизм процессов, изучение которых началось в основном лишь
с 1880-х гг. И только будущее показало, что и Бертолле был прав!
По предложению академика Н.С.Курнакова вещества постоянного состава были названы дальтонидами (в честь английского химика и физика Дальтона), а вещества переменного состава – бертоллидами (в память о французском химике Бертолле).

На основании этого закона состав веществ выражается химической формулой с помощью химических знаков и индексов. Например, Н₂О, СН₄, С₂Н₅ОН и т.п.

Закон постоянства состава справедлив для веществ молекулярного строения. Наряду с веществами, имеющими постоянный состав, существуют вещества переменного состава. К ним относятся соединения, в которых чередование нераздельных структурных единиц (атомов, ионов) осуществляется с нарушением периодичности.

В связи с наличием соединений переменного состава современная формулировка закона постоянства состава содержит уточнения:

Состав соединений молекулярного строения, то есть состоящих из молекул, является постоянным независимо от способа получения.
Состав же соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.

5. Выводы по уроку:

• В чем сущность закона сохранения массы веществ?
  Закон сохранения массы веществ заключается в том, что масса вступивших веществ в реакцию равна массе веществ образованных.
• Какое значение имеет закон сохранения массы веществ?

Слово учителя:

Уравнение реакции отражает материальный баланс вступивших в реакцию веществ (реагентов) и образовавшихся продуктов.

6.  Закрепление.

• Почему масса железной окалины больше массы железа? Какие вещества могут входить в состав окалины? (В состав окалины входят железо и кислород.)
• Почему масса золы меньше массы сгоревшей древесины? (Углекислый газ, вода испаряются.)
• Анализ уравнения реакции:
  2Н₂О → 2Н₂ + О₂
  2*(1*2+16) = 2*2 + 2*16

7. Домашнее задание.

Параграф 2, упр 3-4.