Программа по химии летней школы "Эрудит" для работы с одарёнными детьми

Летняя школа «Эрудит»

Отделение «Химия»

Образовательная программа по химии

Данная программа предназначена для школьников, интересующихся химии на повышенном уровне.

Основные цели курса:

·        Систематизация и расширение базового курса химии;

·        Формирование  навыков решения  типовых и нестандартных задач олимпиадного уровней (муниципальный и региональный этапы)

·        Формирование навыков решения задач типа «виртуальный эксперимент»

·        Формирование исследовательских навыков

Основная программа курса включает четыре блока:

·        Расчёты по уравнениям реакций

·        Массовая доля растворённого вещества в растворе; смешение растворов; правило смешивания

·        Задачи на смеси веществ

·        Задачи на вывод формул веществ

·        Решение цепочек превращений

·        Виртуальный эксперимент 

Программа летней школы «Эрудит» по химии (7 класс)

Вещество. Чистые вещества и смеси. Методы разделения смесей (фильтрование, отстаивание, выпаривание, перегонка, экстракция, адсорбция, хемосорбция). 
Атомно-молекулярное учение. Значение работ М. В. Ломоносова и Дж. Дальтона для формирования атомистического мировоззрения. В чём М.В. Ломоносов ушёл дальше Дж. Дальтона 
Химический элемент как вид атомов. Символы элементов. Распространенность элементов на Земле и в космосе. Общие сведения о свойствах элемента по положению в Периодической системе. 
Молекула как мельчайшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Закон постоянства состава веществ, имеющих молекулярное строение. Химические формулы. 
Массы атомов и молекул. Понятие об относительной атомной и молекулярной массе. 
Простые и сложные вещества. Металлы и неметаллы. Органические и неорганические вещества. Общие сведения. Техника безопасности при обращении с горючими, взрывчатыми и токсичными веществами. 
Изменения, происходящие с веществами. Физические явления и химические реакции. Признаки химических реакций. Химические процессы в окружающем нас мире. Проблемы загрязнения окружающей среды. 
Закон сохранения массы веществ. Уравнение химической реакции. Основные типы химических реакций: разложение, соединение, замещение, обмен. Общие сведения о классах веществ. 

В процессе подготовки к олимпиаде в школе необходимо провести лабораторные опыты. 
1. Знакомство с образцами простых и сложных веществ. 
2. Разделение смесей. 
3. Химические явления (прокаливание медной проволоки; взаимодействие мела с кислотой, разложение сахара при нагревании). 
4. Разложение малахита. 
5. Приготовление растворов с заданной массовой долей вещества. 

Под руководством учителя учащиеся должны проделать практические работы 
1. Знакомство с лабораторным оборудованием. Правила безопасности при работе в химической лаборатории. 
2. Очистка загрязненной поваренной соли. 
3. Поведение кислотно-основных индикаторов в растворах кислот, щелочей, солей подвергающихся и не подверженных гидролизу. 
4. Получение осадков и газов в результате реакций обмена. 

Педагог проводит для учащихся демонстрационные опыты 
1. Горение спирта. 
2. Опыты, подтверждающие закон сохранения массы веществ. 
3. Получение газов (водород, кислород, углекислый газ) и их идентификация. 
Расчетные задачи. 
1. Вычисление относительной молекулярной массы вещества по формуле. 
2. Вычисление массовой доли элемента в химическом соединении. 
3. Вычисление массовой доли вещества в растворе.

Программа летней школы «Эрудит» по химии (8 класс) 

Кислород – распространенность в природе, физические и химические свойства, получение в лаборатории и применение. 
Оксиды металлов и неметаллов. Растворение оксидов в воде. 
Валентность. Составление формул по валентности. 
Воздух – смесь газов. Выделение кислорода из воздуха. Понятие об инертных газах. Антропогенное загрязнение воздуха. Кислотные дожди. Парниковый эффект. Способы очистки воздуха от различных загрязнителей. 
Горение сложных веществ в кислороде. Строение пламени, температура воспламенения. Плазма. Тушение пожаров. Огнетушитель. Медленное окисление. Способы тушения различных материалов. Понятия о взрыве. Техника безопасности при работе с горючими и взрывчатыми веществами. 
Водород – распространенность в природе, физические и химические свойства, получение в лаборатории и применение. Роль водород во вселенной. Взрывчатые смеси водорода с воздухов, кислородом. 
Кислоты и соли. Составление формул солей. Соли, используемые в быту. Способы идентификации различных кислот и солей по образованию характерных осадков, по выделению газов и др. 
Вода – физические свойства. Получение дистиллированной воды. Круговорот воды в природе. 
Растворы. Растворимость веществ в воде. Зависимость растворимости от температуры и давления. Массовая доля растворенного вещества. Кристаллогидраты. 
Химические свойства воды. Получение кислот при взаимодействии оксидов неметаллов с водой. Понятие об основаниях. Получение щелочей при взаимодействии с водой активных металлов или их оксидов. Представление о кислотно-основных индикаторах. 

Под руководством учителя учащиеся проводят лабораторные опыты 
1. Получение кислорода при разложении кислородсодержащих соединений. 
2. Дегидратация медного купороса. 
3. Растворимость твердых веществ в воде и ее зависимость от температуры. 
4. Распознавание растворов кислот и оснований с помощью индикаторов. 
5. Тепловые эффекты при растворении в воде кислот, щелочей, солей аммония и др. 

Учащиеся проделывают практические работы 
1. Получение кислорода разложением перманганата калия и изучение свойств кислорода. 
2. Получение водорода и изучение его свойств. 
3. Приготовление раствора с заданной массовой долей растворенного вещества. 
4. Применение ареометра для оценки массовой доли растворённого в воде вещества. 
5. Оценка скорости реакции цинка с растворами серной кислоты различной концентрации (по выделению водорода) 
6. Знакомство с явлением катализа (на примере разложения пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV)). 

Демонстрационные опыты, которые проводит для учащихся учитель в лаборатории 
1. Горение серы, фосфора и железа в кислороде. 
2. Приемы тушения пламени. 
3. Получение водорода в аппарате Киппа, горение водорода на воздухе. 
4. Восстановление оксида металла водородом. 
5. Взрыв гремучего газа. 
6. Приёмы собирания газов. 
7. Перегонка воды. 
8. Зависимость растворимости соли от температуры. Выпадение кристаллов при охлаждении насыщенного раствора (нитрата калия, алюмокалиевых квасцов, иодида свинца). 
9. Взаимодействие натрия с водой. 
10. Гашение извести. 

Особенности содержания олимпиадных задач по классам
(уровень школьной олимпиады по химии)

9 класс. В содержание включены узловые вопросы программного материала: понятия о периодической системе, о строении атома, о растворах, о количестве вещества, о молярном объеме газов, о скорости химических реакций, о свойствах неметаллов и их соединений, об электролитической диссоциации и окислительно-восстанови­тельных реакциях. Методы расчетов арифметические, типы рас­четов на вычисление массовой доли, избыток и недостаток, на сме­си, газовые законы и др. Экспериментальные задачи или мысленный эксперимент. 

10 класс. В содержание задач входят усложненные вопросы мате­риала 9 класса (о строении и свойствах металлов, их сое­динений и металлургии, а также строение и свойства неметаллов и их соединений) и узловые вопросы 10 класса: химическое строение органических веществ, предельные, циклические, непредельные, аро­матические углеводороды, свойства, строение, получение, примене­ние отдельных представителей этих гомологических рядов; владение арифметическими и алгебраически­ми методами расчетов. Экспериментальные задачи включают элементы аналитической хи­мии: определение анионов и катионов, некоторых органических соединений.

11 класс. В содержание задач входит более трудный материал органической и неорганической химии с использованием знаний физи­ки, биологии и математики. Типы задач - комбинированные, методы расчета - алгебраические с 2-3 неизвестными. Экспериментальные задачи также комбинированные, может быть мысленный эксперимент.


В приложении предлагается примерная программа подготовки школьников к химической олимпиаде. В ней представлено основное содержание курса химии, которое необходимо освоить будущим участникам химической олимпиады в соответствии с теми особенностями, которые предъявляются к олимпиадным задачам по классам.

Примерная программа

подготовки школьников к химической олимпиаде




Подготовка детей к олимпиаде – сложный, длительный, целенаправленный процесс, который осуществляется учителем в течение всего учебного года. Данная программа может быть использована для организации такой работы.

Программа предназначена для занятий с детьми, проявляющими стойкий интерес к изучению естественных дисциплин и математики, имеющих высокие показатели уровня подготовленности по этим предметам, обладающих творческими способностями.

Программа составлена с целью оказания помощи учителю, занимающемуся подготовкой учащихся к олимпиаде, и предполагает решение следующих задач:

- вооружение учителя знаниями об уровне требований к подготовке детей к олимпиаде по химии;

- углубление и расширение информационного поля школьников по наиболее сложным проблемам и разделам химии (в том числе и за пределами школьной программы);

- развитие навыков аналитической, поисковой деятельности учащихся, умения обобщать, комбинировать, моделировать решения задач;

- психологическая подготовка детей к олимпиаде.

Ведущая цель подготовки школьников к олимпиаде – развитие интеллектуальной, творческой и волевой сферы личности средствами обучения решению нестандартных задач.

Программа построена в традиционной для предмета логике и с учетом требований Всероссийской химической олимпиады.

Подготовка детей по предлагаемой программе может осуществляться на специальных занятиях (факультативе, кружке), включенных в учебный план школы за счет часов вариативной части базисного учебного плана (1 – 3 часа в неделю). Она может быть использована также в качестве индивидуальной программы для самостоятельной подготовки школьника к олимпиаде по химии.

Программа имеет свои особенности. Во-первых, в программе не указано общее количество часов, отводимое на изучение тем. Анализ учебных планов разных школ показал, что на факультатив по химии отведено ограниченное количество часов, и их целесообразнее использовать не для обсуждения вопросов теории, а для развития творческих способностей детей на основе моделирования анализа и решения олимпиадных задач. А теоретический материал учащиеся будут изучать или повторять самостоятельно. Очевидно, это потребует от учителя соответствующей организации деятельности детей. При этом обязательными условиями должны стать:

- личностная ориентация деятельности каждого учащегося в зависимости от типа мышления, памяти, темперамента и т.п.;

- творчество и творческий поиск модели решения задач каждым школьником индивидуально;

- эмоциональность, раскрепощенность, наличие триединства мотивов: “хочу – могу – надо”;

- нарастание сложности самостоятельной поисковой деятельности.

Следовательно, для учителя, занимающегося подготовкой детей к олимпиаде, непреложным должен стать принцип “Не делать ничего того, что могут сделать дети”.

Особенностью программы является то, что содержание программы не разделено по классам (9 – 11 кл.). Учитель может начинать работу по этой программе в любом классе, с любого месяца, независимо от года обучения (кроме 8-го класса). Учитель может работать одновременно с детьми из 9-х, 10-х, 11-х классов. И главное здесь - не класс (год изучения химии), а соответствие детей указанным выше критериям.

Все вопросы, указанные в программе, изучаются школьниками при обязательном решении задач различного характера по изучаемой теме. Эффективным в данном случае может быть только проблемное обучение. Доля самостоятельной работы учащихся должна быть предельно высокой. 

Скорость продвижения детей от темы к теме в рамках данной программы может быть разной. Это зависит от возраста, уровня подготовленности по химии, физике, математике, заинтересованности и желания достичь высоких результатов. В связи с этим учителю потребуется периодическая диагностика знаний, умений и навыков учащихся, чтобы своевременно корректировать содержание работы и виды деятельности по программе.

Обязательной составной частью олимпиады по химии является экспериментальный тур. Следовательно, учителю необходимо уделить внимание совершенствованию и развитию у детей экспериментальных навыков, умений применять знания в нестандартной ситуации, самостоятельно моделировать свою поисковую деятельность при решении экспериментальных задач в рамках освоения данной программы. При подготовке к олимпиаде, особенно к ее экспериментальному туру, нужно уделить больше времени и внимания экспериментальным задачам, чтобы компенсировать недостатки, существенно снижающие эффективность участия детей в олимпиаде, а именно: малое количество часов на экспериментальную работу и плохое оснащение кабинета химии. Учителю рекомендуется использовать все имеющиеся в его распоряжении возможности: мысленный эксперимент, практикумы в лабораториях ВУЗа или предприятиях (по договоренности), эксперимент в школьном кабинете и др.

Таким образом, данная программа является ориентиром для учителя и школьников при подготовке к олимпиаде по химии на разных уровнях. В ней обозначены все вопросы, которые в том или ином варианте могут встретиться в текстах заданий. Поэтому целенаправленная и планомерная проработка их в контексте решения задач повышенной сложности поможет учителю качественно подготовить детей к олимпиаде, а школьникам успешно и уверенно участвовать в подобных интеллектуальных соревнованиях.

Содержание программы

Раздел I

Теоретические основы химии

Тема 1. Основные понятия и законы химии

Основные положения атомно-молекулярной теории. Атом. Молекула. Относительная атомная и относительная молекулярная массы. Моль. Молярная масса. Массовая доля. Закон постоянства состава вещества. Закон сохранения массы вещества. Валентность. Эквивалент вещества. Закон эквивалентов. Температура. Давление. Объем. Объемная доля. Плотность. Относительная плотность газов. Система единиц СИ. Внесистемные единицы.

Тема 2. Агрегатные состояния вещества

Твердое, жидкое, газообразное состояния веществ. Диаграммы состояния. Газовые законы: закон Бойля-Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, объединенный газовый закон, закон Авогадро. Уравнение Менделеева – Клапейрона и его вывод.
 Тема 3. Основные закономерности протекания химических реакций

Сущность химических реакций, их энергетический эффект. Основные законы термодинамики и их следствия. Термохимические уравнения и термохимические расчеты. Энтальпия. Энтропия. Энергия Гиббса. Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье. Скорость химической реакции, ее зависимость от различных факторов.
 Тема 4. Строение атома и Периодический закон Д. И. Менделеева

Строение атома. Радиоактивность. Радиоактивные семейства. Изотопы. Квантовомеханические представления о строении атома. Квантовые числа. Принцип Паули. Распределение электронов по оболочкам. Правило Хунда. Последовательность заполнения энергетических уровней в атомах. Правило В. М. Кличковского. Радиусы атомов и ионов. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность. Периодичность свойств соединений. Ядерные реакции.

 Тема 5. Химическая связь и строение молекул

Образование молекулы из атомов. Типы химических связей, их классификация, сущность и характеристики. Энергия химической связи. Дипольные моменты. Поляризация. Длина связи. Направленность связи. Насыщенность связи. Степень окисления. Пространственное строение молекул. Межмолекулярное взаимодействие. Спектры поглощения молекул.

Тема 6. Растворы. Электролитическая диссоциация

Общие представления о растворах. Количественная характеристика растворов. Растворимость вещества. Процесс растворения. Тепловые явления при растворении. Электролиты и неэлектролиты. Причины диссоциации. Степень и константы диссоциации. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Ионные реакции, направление протекания реакций. Ионное произведение воды. pH раствора. Кислоты, основания, соли в свете теории электролитической диссоциации. Гидролиз солей.

 Тема 7. Окислительно-восстановительные реакции

Степень окисления элемента. Окисление и восстановление, сопряженные процессы. Окислители и восстановители. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций. Типы окислительно-восстановительных реакций. Электролиз. Электрохимический ряд напряжений металлов.

Раздел II. Неорганическая химия.

Тема 1. Общие понятия

Номенклатура, классификация неорганических веществ. Свойства и способы получения.
 Тема 2. Неметаллы и их соединения

Положения в Периодической системе, строение атомов, свойства. Водород. Вода. Галогены и их соединения. Подгруппа кислорода. Подгруппа азота. Подгруппа углерода. Благородные газы. Соединения этих неметаллов.

Тема 3. Металлы

Положение в Периодической системе, строение атомов, общие свойства металлов. Коррозия металлов. Щелочные и щелочноземельные металлы. Алюминий и его соединения. Главные переходные металлы (d – элементы) и их соединения. Свойства металлов и их соединений.

Тема 4. Комплексные соединения

Определение. Строение молекулы, комплексные ионы. Составление формул, номенклатура. Устойчивость комплекса.

Раздел III. Органическая химия

Тема 1. Основные понятия и закономерности в органической химии

Теория строения органических соединений. Классификация и номенклатура органических соединений. Изомерия: структурная, геометрическая, оптическая. Взаимное влияние атомов в молекуле и реакционная способность органических соединений, электронные эффекты. Общая характеристика органических реакций.

Тема 2. Углеводороды

Предельные, непредельные. Ароматические углеводороды: особенности строения, связи, изомерия, физические и химические свойства, основные производные, их характеристики и применение.
 Тема 3. Гидроксипроизводные углеводородов

Спирты, фенолы: особенности их строения, функциональная группа, изомерия, физические и химические свойства, основные производные, их характеристики и применение.

Тема 4. Карбонильные соединения

Альдегиды и кетоны: особенности строения, функциональная группа, физические и химические свойства, основные представители, их характеристика и применение.

 Тема 5. Карбоновые кислоты и их функциональные производные

Карбоновые кислоты: особенности строения, функциональная группа, физические и химические свойства. Основные функциональные производные: сложные эфиры, жиры: особенности строения и свойств. Применение. Значение.
 Тема 6. Углеводы

Классификация углеводов. Особенности строения и свойств. Значение. Применение.

Тема 7. Азотсодержащие органические соединения

Амины, аминокислоты, гетероциклические соединения: классификация, номенклатура, особенности строения и свойств. Получение и применение. Белки. Нуклеиновые кислоты. Значение.
 Раздел IV. Экспериментальная химия

Тема 1. Особенности работы в лаборатории. 

Техника безопасности в химической лаборатории. Посуда и оборудование. Техника аналитических операций. Характерные реакции на ионы. Понятие о количественном анализе: сущность, посуда и оборудование для весового анализа, техника выполнения, вычисления. Понятие об объемном анализе: сущность, посуда и оборудование, техника выполнения, вычисления. Титрованные растворы. Методы объемного анализа: нейтрализация, перманганатометрии, иодометрии. Понятие о физико – химических методах анализа.
 Тема 2. Основы неорганического и органического синтеза

Общие лабораторные приемы, используемые при получении и очистке веществ: перегонка, экстракция, кристаллизация, высушивание, возгонка. Некоторые методы получения веществ. Мысленный эксперимент. (Имеется в виду получение неорганических и органических веществ по выбору педагога и возможностям конкретного кабинета химии).
Список литературы


Школьные олимпиады: биология, химия, география. 8 – 11 классы / Серия “Здравствуй, школа!”. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. 

Календарно – тематическое планирование летней школы «Эрудит» по химии

7 класс

(5 занятий по 90 минут)

Итоговая работа: каждому обучающемуся придумать (найти формулировку) задачи по каждому из рассматриваемых типов. Оформить каждую задачу на двойном листке: с одной стороны условие, на другой стороне – решение.

Календарно – тематическое планирование летней школы «Эрудит» по химии

8 класс