Конспект
урока по химии в 11 классе по теме «Окислительно-восстановительные
реакции,изменение pH в ходе
окислительно-восстановительной реакции»
Конспект урока по химии подготовила: учитель высшее
категории Икренникова Г.В.
Цель: углубить и
расширить знания учащихся о составлении окислительно-восстановительных реакций
методом электронного баланса, показать возможность образования кислоты или
щелочи в ходе реакции
Задачи:
- Закрепить умение определять
степени окисления элементов, окислитель и восстановитель, расставлять
коэффициенты методом электронного баланса.
- Совершенствовать умение
определять окислительно-восстановительные свойства веществ, прогнозировать
продукты реакций в зависимости от активности металлов, концентрации кислот
и реакции среды раствора.
- Выработать умение составлять
уравнения химических реакций, протекающих в различных средах на примере
соединений марганца.
- 4Сравнить рН растворов
окислителей и восстановителей до и после протеканияокислительно-восстановительной
реакции»
- Продолжить подготовку к ЕГЭ по
химии.
- Оборудование:
3-химических стакана,(50мл) промывалка с дистиллированной водой,растворы
перманганата калия ,иодида калия, сульфита натрия,сульфата марганца,
гидроксида натрия ,серной кислоты,Лбаратория Архимед,датчики:
температурный,рН растворов
ХОД
УРОКА:
Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее
распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике.
Важнейшие процессы на планете связаны с этим типом химических реакций.
Человечество давно пользовалось ОВР, вначале не понимая их сущности. Лишь к
началу XX века была создана электронная теория окислительно – восстановительных
процессов. На уроке предстоит вспомнить основные положения этой теории, метод
электронного баланса, научиться составлять уравнения химических реакций,
протекающих в растворах, и выяснить от чего зависит механизм таких реакций.
Для вас тема ОВР не нова, она
проходит красной нитью через весь курс химии. Поэтому предлагаю повторить
некоторые понятия и умения по данной теме.
Первый вопрос: «Что такое степень
окисления?». Без этого понятия и умения расставлять степени окисления
химических элементов не возможно рассмотрение данной темы.
/Степень
окисления
– это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на
основе предположения, что все соединения состоят только из ионов. Степень
окисления может быть положительной, отрицательной или равняться нулю, что
зависит от природы соответствующих соединений./ Следует помнить, что в целом
молекула электронейтральна, поэтому в любой молекуле алгебраическая сумма
степеней окисления равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.
. Окислительно – восстановительные
реакции – это такие реакции, в которых одновременно протекают процессы
окисления и восстановления и, как правило, изменяются степени окисления
элементов./
- Окислительно -
восстановительные реакции – это такие реакции, при которых происходит
переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим.
- Окисление – это процесс отдачи
электронов, степень окисления при этом повышается.
- Восстановление – это процесс
присоединения электронов, степень окисления при этом понижается.
- Атомы, молекулы или ионы,
отдающие электроны, окисляются; являются восстановителями.
Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, восстанавливаются;
являются окислителями.
- Окисление всегда
сопровождается восстановлением, восстановление связано с окислением.
- Окислительно –
восстановительные реакции – единство двух противоположных процессов:
окисления и восстановления.
Лабораторный опыт:
(правила
ТБ)
В четыре пронумерованные пробирки
налито по 1-2 мл разбавленного раствора перманганата калия. В первую пробирку
добавьте несколько капель раствора серной кислоты, во вторую – воду, в третью –
гидроксид калия, четвертую пробирку оставьте в качестве контрольной. Затем в
первые три пробирки прилейте, осторожно взбалтывая, раствор сульфита натрия.
Отметьте. Как изменяется окраска раствора в каждой пробирке. (слайды 7, 8)
Результаты
лабораторного опыта:
Продукты восстановления KMnO4 (MnO4-):
- в кислой среде – Mn+2
(соль), бесцветный раствор;
- в нейтральной среде – MnO2,
бурый осадок;
- в щелочной среде - MnO42-
, раствор зеленого цвета.
Рассмотрим ОВР, где окислителем
является КMnO4, в составе которого марганец находится в высшей степени
окисления +7. Продукты восстановления КMnO4 зависят от кислотности среды:
в кислой восстанавливается до Mn+2
, в нейтральной – до MnO2, в щелочной – до K2MnO4
KMnO4 + Na2SO3
+ H2SO4 → MnSO4 + Na2SO4
+ K2SO4 + H2O
KMnO4 + Na 2SO 3
+ H2O → MnO2↓ + Na2SO4 + KOH
KMnO4 + Na 2SO3
+ КOH → Na2SO4
+ K2MnO4 + H2O
Подберите коэффициенты методом
электронного баланса.
а) KI + КMnO4 + . . .
—>MnSO4+ I2 + K 2SO4 + H2O
Ответ: т.к в результате реакции
получается Mn+2 , следовательно процесс протекает в кислой среде с участием
серной кислоты и образуется сульфат калия.
10KI + 2КMnO4 + 8H2SO4 =
2MnSO4+ 5 I2 + 6K 2SO4 +8 H2O
2I-1 -2e —> I20 5 - окисление, восстановитель
Mn+7 + 5e —> Mn+2 2-
восстановление, окислитель
«Гидролиз солей»
Цель: Развить представление школьников о гидролизе солей, ввести
количественную характеристику данного процесса
Задачи:
·
Образовательные – сформировать представление о гидролизе солей, рассмотреть
факторы, влияющие на смещение химического равновесия гидролитических реакций, установить взаимосвязи между строением и свойствами солей;
·
Развивающие – развивать умения писать уравнения гидролиза, определять среду
растворов, устанавливать образование кислых или основных солей в реакциях,
экспериментальным путем определять рН среды, анализировать, сравнивать,
объяснять полученные результаты.
·
Воспитательные – формировать умения работать в группе.
Тип урока: изучение нового материала.
Методы обучения: эвристический,
экспериментально-исследовательский.
Оборудование и реактивы: таблицы “Окраска индикаторов”,
“Степень диссоциации кислот и щелочей”, “Растворимость солей, кислот и
оснований в воде”;Температурный датчик,датчик рН,
5стаканов(50мл),промывалка,лаборатория Архимеда,растворы:карбоната
натрия,хлорида железа(ш),хлорида железа(ц),фосфата натрия,гидрофосфата
натрия,дигидрофосфата натрия, на
столах учащихся: растворы солей NaCl, Al(NO3)3 , Nа2СО3, NaHSO4, NaHCO3, Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, универсальная
индикаторная бумага
Планируемые результаты обучения: на
изученных примерах уметь объяснять сущность гидролиза солей, записывать краткие
и полные ионные уравнения реакций гидролиза, объяснять изменение кислотности
среды и образование кислых или основных солей в этом процессе; объяснять
процессы, протекающие в растворах, применять принцип Ле-Шателье для объяснения
процессов гидролиза.
Ход урока: Как и любой
вопрос, имеющий большое практическое значение и применение, основан на теории,
а именно теории протекания химических явлений, теории растворов. Разминка.
·
Назовите формулы сильных
оснований.
·
Назовите формулы слабых
оснований.
·
Назовите формулы сильных
кислот.
·
Назовите формулы слабых кислот.
·
По какому признаку эти вещества
классифицируют на сильные и слабые?
·
Какие ионы образуются при
диссоциации оснований?
·
Какова среда раствора в данном
случае?
·
Какие ионы образуются при
диссоциации кислот?
·
Какова среда раствора?
·
Сделайте вывод, присутствие
каких ионов обуславливает щелочную и кислотную реакцию среды.
·
Как изменится цвет лакмуса в
щелочной и кислотной среде?
2. Химический эксперимент (работа в парах)
Перед
вами четыре пробирки, в которых растворы кислоты, щелочи, дистиллированная
вода, водопроводная вода. Подтвердим ваши ответы экспериментом. При работе не
забывайте о правилах ТБ при обращении с химическими веществами.
Инструктивная карточка к лабораторной работе по теме:
«Изменения цвета универсальной индикаторной бумаги в растворах кислот и
щелочей».
1.
Возьмите пробирку № 1 с раствором воды опустите в неё универсальную
индикаторную бумагу.
2.
Отметьте цвет индикаторной бумаги, сделайте вывод.
3.
Возьмите пробирку № 2 с раствором кислоты опустите в неё универсальную
индикаторную бумагу.
4.
Отметьте цвет индикаторной бумаги, сделайте вывод.
5.
Возьмите пробирку № 3 с раствором щёлочи опустите в неё универсальную
индикаторную бумагу.
6.
Возьмите пробирку № 4 с раствором дистиллированной воды опустите в неё
универсальную индикаторную бумагу.
7.
Отметьте цвет индикаторной бумаги, сделайте вывод.
Какова окраска
универсальной индикаторной бумаги в пробирках? Результаты реакций в 1-3
пробирках мы легко можем объяснить. А как объяснить слабощелочную реакцию среды
в пробирке с водопроводной водой? Вспомним, в чем различие дистиллированной
воды и воды водопроводной. (присутствие растворенных солей). Значит, окраску
лакмуса обуславливает наличие в воде растворенных солей. Можем ли мы,
основываясь на имеющихся знаниях, объяснить результаты 4 опыта? Действительно,
вы столкнулись с неизвестным пока для вас явлением, которое не можете грамотно
истолковать на основании имеющегося у вас опыта и знаний. Это явление –
гидролиз солей в водных растворах, и ему мы посвятим сегодняшний урок. Всегда ли нейтральны водные растворы солей? Вода – нейтральна,
потому что содержит ионы водорода и ионы гидроксила в равных количествах.
H2O = H+ + OH–
Смещается ли равновесие при растворении в воде солей? Напомним,
что при избытке ионов водорода H+ среда
получается кислой, при избытке
ионов гидроксила OH– ‑ щелочной. Соли состоят из
двух ионов: катиона – положительно заряженного иона и аниона – отрицательно
зараженного иона. Кислоты и основания бывают слабыми, малорастворимыми, и
сильными ‑ растворимыми. Если соль образована равными по силе кислотой и
основанием, раствор такой соли нейтрален. Когда силы не равны - кислотность
определяет сильнейший. При растворении в воде многие
соли способны смещать равновесие:H 2O
→ H+ +
OH-
В ту или другую сторону вследствие взаимодействия между ионами соли и
молекулами воды. Этот процесс называется гидролизом. Гидролиз соли-
этообратимая обменная реакция, в которой изменяется концентрация ионов H+
раствора.Ее важной характеристикой является степень
гидролиза- отношение количества гидрализованной соли к общему количеству соли,
введенной в раствор. Мы знаем, что соли –
производные кислот и оснований. Растворимая соль в воде диссоциирует на
составляющие ее ионы.Нитрат алюминия – соль, образованная слабым основанием и
сильной кислотой, диссоциирует следующим образом
Al(NO3)3 → Al 3+ + 3NO3-
Очевидно,
что в растворе данной соли противоположно заряженные ионы объединятся.
Al 3+ + 3NO3- + 3H+ + 3OH- . →Al (OH) 3+3 H+ + 3 NO3-
Катионы
алюминия прочно связывают гидроксид-ионы, так как гидроксид алюминия слабое
основание и не подвергается диссоциации. Нитрат-ионы не могут быть связаны
катионами водорода, так как азотная кислота – сильная и диссоциирует полностью.
В результате – в растворе избыток катионов водорода, вследствии этого – среда
раствора кислотная. Al(NO3)3 →Al(OH)3+
HNO3 слабое основание
сильная кислота [OH-] < [H+] Кислотная среда .
Для
того, чтобы записать уравнение гидролиза, воспользуемся памяткой. 1. Определим
состав соли: Al(NO3)3 сл.
осн, с. к-та
2.
Возьмем ион слабого электролита и напишем уравнение его взаимодействия с
составными частями воды:
Al 3+ +3 HOH → Al (OH) 3 +3 H+.
На
основании краткого ионного уравнения напишем молекулярное уравнение. Исходные
вещества известны – соль и вода, продукты гидролиза составим, связывая
образовавшиеся ионы с теми ионами соли, которые не участвуют в гидролизе:
Al (NO3)3 + H2O →AlOH(NO3 )2 + HNO 3. Одним из продуктов данной обменной реакции является
основная соль.
Сформулируем
вывод: Раствор соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, имеет кислотную
реакцию, так как в растворе избыток катионов водорода.
Карбонат
натрия – соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, диссоциирует
следующим образом
Na 2CO3 →2Na + + CO3 2-
Карбонат-ионы
прочно связывают катионы водорода, так как угольная кислота слабая. Катионы
натрия не могут быть связаны гидроксид-ионами, так как гидроксид натрия –
сильное основание и диссоциирует полностью.
2Na + + CO3 2- + H+ + OH- . →HCO 3-+ 2Na + + OH-
В
результате в растворе избыток гидроксид-ионов, вследствие чего среда щелочная.
Na 2CO3 → NaOH+ H 2CO3
сильное
основание слабая кислота [OH-] > [H+] Щелочная среда
Воспользовавшись памяткой, самостоятельно составьте молекулярное уравнение
гидролиза карбоната натрия.
CO3 2- + H+ +ОН- →HCO 3- + OH-
Na 2CO3 + H2O→ NaHCO3 + Na OH
Одним
из продуктов данной обменной реакции является кислая соль. Сформулируем вывод:
Раствор соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, имеет щелочную
реакцию, так как в растворе избыток гидроксид-ионов.
Хлорид
натрия – соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой.
NaCl
→Na + + Cl –
H 2O→ H + + OH-
Хлорид
натрия гидролизу не подвергается, так как в составе соли нет иона, который мог
бы при взаимодействии с водой образовывать слабый электролит.
NaCl→
NaOH+ HCl
сильное
основание сильная кислота [OH-] ═ [H+] Среда нейтральная
Сформулируем вывод: Раствор соли, образованной сильным основанием и сильной
кислотой, имеет нейтральную реакцию, так как в растворе равное количество
катионов водорода и гидроксид-ионов.
Случай,
когда соль образована слабым основанием и слабой кислотой более сложный и будет
рассмотрен. Продукты гидролиза зависят от соотношения констант диссоциации
основания и кислоты. Отмечу лишь, что зачастую гидролиз в данном случае идет
необратимо, соль полностью разлагается водой. В этом случае в таблице
растворимости в ячейке соответствующей соли стоит прочерк.
объяснение
гидролиза сульфида алюминия.
Думаю,
теперь мы сможем сформулировать определение понятия «гидролиз» Проанализируйте
записи молекулярных уравнений рассмотренных процессов: К какому типу мы отнесем
данные реакции? Какие вещества в них участвуют? В чем заключается сущность
гидролиза? Какие продукты данных взаимодействий с точки зрения теории
электролитической диссоциации мы получили?
Итак, гидролиз – это реакция обмена между некоторыми солями
и водой приводящая к образованию слабого электролита.
III. ЗАКРЕПЛЕНИЕ
Можно
ли по составу соли сделать заключение о возможности ее гидролиза? Это возможно
с помощью таблицы растворимости. Нерастворимые соли гидролизу практически не
подвергаются. Если соль в воде растворима, то следует выяснить, входит ли в ее
состав катион, отвечающий слабому основанию, или анион, отвечающий слабой
кислоте. Так отчего же водопроводная вода имеет слабощелочную среду? Из-за
гидролиза солей, которые в качестве примесей имеются в водопроводной воде.
Можем предположить, что это соли, образованные слабым основанием и сильной
кислотой. Предлагаю в качестве домашнего задания следующее: выяснить из дополнительных
источников , какие соли находятся в нашей воде и составить уравнения их
гидролиза.
.
Этапы урока
|
Деятельность учителя
|
Деятельность учащихся
|
Время
|
1. Актуализация знаний
|
Организует работу с текстом (мотивирует на
изучение темы “Гидролиз солей”.
|
определяют тему урока и задачи.
|
2 мин.
|
2. Изучение нового материала
|
Организует выполнение лабораторной работы
№1: Испытайте предложенные растворы солей NaCl, АlCl3,
Nа2СО3 универсальной индикаторной бумагой. Определите характер среды. Объясните
полученные результаты. Предоставляет инструкцию,
напоминает учащимся о правилах ТБ.
|
Выполняют лабораторный опыт №1. Определяют
характер среды. Приходят к выводу о недостаточности имеющихся знаний для
объяснения полученных результатов.
|
37 мин.
|
Организует беседу для решения возникших у
учеников затруднений в объяснении полученных результатов:
- Что происходит с солями в растворе? (диссоциация)
- Какие частицы находятся в растворе? (катионы и анионы)
- Возможно ли взаимодействие ионов соли с полярными
молекулами воды? В каких случаях оно возможно? (образование
малодиссоциирующих частиц)
|
Приходят к выводу о взаимодействии ионов
солей с молекулами воды, в результате чего в растворе накапливаются ионы
водорода или гидроксид-ионы.
|
Организует работу учащихся с текстом
“Гидролиз солей” , консультирует учащихся.
|
Изучают процессы гидролиза солей, записывают
уравнения гидролиза. Работают в группах, при необходимости обращаются к
учителю за консультацией.
|
Организует выполнение лабораторного опыта
№2. Определите
характер среды водных растворов гидросульфата натрия NaHSO4 и гидрокарбоната натрия NaHCO3.
Объясните полученные результаты. Запишите уравнения протекающих реакций.
|
Выполняют лабораторный опыт №2. Анализируют
состав солей, процессы гидролиза, записывают уравнение гидролиза:
НСО3- + НОН <—> Н2СО3 +ОН-
|
Организует беседу по вопросам:
- Угольная кислота нестойкая. Почему же не наблюдается
выделение углекислого газа? (обратимый процесс)
- Какому принципу подчиняется состояние обратимых систем?
(принцип Ле-Шателье)
- Как усилить гидролиз? (разбавление, повышение
температуры)
|
Отвечают на вопросы.
Применяют принцип Ле-Шателье для гидролитических
процессов.
|
Организует выполнение опыта лаборатория
Архимеда рН датчик: Испытание раствора фосфата
натрияNa3PO4,гидрофосфата
натрия Na2HPO4 и дигидрофосфата натрия NaH2PO4..Запишите полученные результаты.
|
Записывают полученные результаты.
|
Представляет учащимся таблицу для
объяснения полученных результатов.
Приводит учащихся к выводу о том, что характер среды в
растворах кислых солей зависит от соотношения констант диссоциации и
гидролиза.
|
Анализируют таблицу и записывают процессы,
происходящие в растворах солей.
1. Na3PO4 —>
3Na+ + РО43-
РО43- + НОН <—> НРО42-+ОН-
2. Na2HPO4 —>
2Na+ + HPO42-
HPO42- <—> H+ +
РО43-
HPO42- +
HOH <—> H2 PO4- + OH-
3. NaH2PO4 —>Na+ +
H2PO4-
H2PO4- <—> H+ +
HPO42-
H2PO4- + HOH <—> H3 PO4+ OH-
|
3. Первичный контроль
|
Предоставляет учащимся тестовые задания
|
Работают в группах, обсуждают результаты,
осуществляют взаимопроверку и самопроверку.
|
5 мин.
|
4. Домашнее задание
|
Предлагает и комментирует домашнее задание:
выучить теорию и ответить на вопрос: Возможна ли реакция между цинком и
хлоридом цинка?
|
Записывают домашнее задание.
|
1 мин.
|
Литература.
1. Габриелян О.С. Настольная книга для учителя химии. 11 класс. – М.:
Блик плюс, 2000.
2. Можаев Г.М. Гидролиз солей http://www.kontren.narod.ru/lttrs/gydrol.htm
3. Сгибнева Е.П., Скачков А.В. Современные открытые уроки химии (Серия
“Школа радости”) – Ростов н/Д: изд-во “Феникс”, 2002.
4. Четверова Л.М. Гидролиз солей http://him.1september.ru/2004/08/21.htm
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.