Конпект уроку на тему: "Добування кисню в лабораторії. Реакція розкладу. Поняття про каталізатор."

Тема уроку: Добування кисню в лабораторії. Реакція розкладу. Поняття про каталізатор.              

Мета: закріпити поняття про елементи та прості речовини на прикладі Оксигену й кисню; розглянути способи добування кисню в лабораторії; сформувати поняття про каталізатор та реакцію розкладу на прикладі реакцій добування кисню, розвивати логічне та образне мислення учнів, уміння порівнювати, узагальнювати, виділяти головне; розвивати вміння спостерігати та робити висновки, виховати почуття бережливого ставлення до природи, інтерес до хімії.

 Обладнання: періодична таблиця елементів Д.І.Менделєєва, картки самоконтролю, мультимедійний проектор, ноутбук, презентація Power Point, картки із завданнями, комп’ютерна програма «Віртуальна хімічна лабораторія», запис шуму моря.             

Базові поняття та терміни: Оксиген, кисень, прості та складні речовини, каталізатор, реакція розкладу.

 Тип уроку: комбінований.

 Методи навчання: пояснювально-ілюстративні: розповідь, демонстрації; словесні: бесіда; наочні: лабораторний дослід; практичні: розв'язування задач; репродуктивні; частково-пошукові; інтерактивні; дослідницькі.

Очікувані результати

Після уроку учні зможуть:

• записувати рівняння реакцій розкладу складних речовин з добуванням кисню;

• пояснюють суть реакції розкладу;

• пояснювати способи добування кисню у лабораторних умовах та у промисловості;

• оцінювати значення каталізаторів;

• аналізувати, порівнювати, спостерігати.

Хід уроку

І. Організаційний етап 

.

Учитель: Сьогодні наш урок незвичайний. До нас завітали гості. Тож давайте ми їх порадуємо цікавим уроком, хорошими знаннями і гарним настроєм. Тому, вперед! А почнемо урок із притчі.

Звучить легка музика

      Настав вечір. Один чоловік запалив маленьку свічку і почав підійматися з нею сходами, які, закручуючись спіраллю, губилися десь високо під склепінням вежі.
— Куди ми йдемо? — запитала свічка.

— Ми піднімаємося на вежу, щоб освітити шлях кораблям у гавань.
— Але жоден корабель не зможе побачити мого світла, — заперечила свічка.
— Хоча твій вогник і маленький, — відповів чоловік, — усе ж продовжуй горіти так яскраво, як тільки можеш, решту ж залиш мені.

Так перемовляючись, вони дісталися самого верху вежі і підійшли до великої лампи. Чоловік запалив лампу за допомогою маленької свічки, і незабаром великі відполіровані дзеркала за лампою відбили її світло, поширюючи його на милі навколо, освітлюючи шлях кораблям.

Тож і я вам бажаю, щоб свічка, запалена вами, яскраво горіла все життя і вела вас на вершину успіху.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Проводиться перевірка виконання письмових домашніх завдань.

ІІІ. Актуалізація опорних знань

► Хімічний диктант

Поставте навпроти виразу знак «+», якщо твердження правильне, і «-», якщо хибне.

1. Хімічна формула кисню – О₃. (-)

2. Кисень малорозчинний у воді. (+)

3. За нормальних умов кисень – газ. (+)

4. Кисень легший за повітря. (-)

5. Порядковий номер Оксигену – 16. (-)

6. Відносна молекулярна маса кисню – 16. (-)

7. Валентність Оксигену у сполуках – ІІІ. (-)

8. Оксиген входить до складу білків, жирів і вуглеводів. (+)

9. Кисень не має запаху й смаку. (+)

10. Кисню у повітрі – 21%. (+)

11. Кисень зріджується за -218,8^оС. (-)

12. Кисень твердне за -183^оС. (-)

Учні обмінюються роботами і перевіряють один одному, а вчитель називає правильні відповіді.

Отже, кисень – це безбарвний газ без запаху й смаку, малорозчинний у воді.

ІV. Мотивація пізнавальної діяльності

 Перед учнями ставиться проблемні питання:

• Яким чином поповнюється кисень у навколишньому середовищі?
• Навіщо добувати чистий кисень?
• На  вашу  думку,  чи  можна  добути  кисень  в  лабораторії?
• З яких речовин добувають кисень?  

Учні висловлюють свої думки. Вчитель вказує на те, що всі відповіді на ці питання ми отримаємо сьогодні на уроці.

 Отже, сьогодні на уроці ми розглянемо способи добування кисню у лабораторії, реакції розкладу, визначимо, які речовини називають каталізаторами. Після вивчення цієї теми ви будете знати:

• що таке каталізатор;

• способи добування кисню;

• які реакції називаються реакціями розкладу;

уміти:

• складати рівняння реакцій, що підтверджують добування кисню в лабораторії;

• аналізувати, порівнювати й використовувати знання на практиці.

Не забудьте, що під час роботи з хімічними речовинами слід дотримуватися запобіжних заходів. Невідомі речовини не можна ні нюхати, ні пробувати на смак.

V. Вивчення нового матеріалу

1. Добування кисню в лабораторії.

► Розповідь учителя

У лабораторії кисень зручніше добувати з тих його сполук, які під час нагрівання легко виділяють кисень. Для цього використовують речовини, що легко розкладаються з виділенням кисню незалежно від того, зустрічаються вони в природі чи отримані штучно. Найчастіше використовують калій перманганат, бертолетову сіль, чилійську селітру, воду та гідроген пероксид.  ( слайд 6) Уперше кисень був добутий нагріванням меркурій(ІІ) оксиду HgO сфокусованим сонячним промінням (метод Прістлі):  2HgO → 2Hg + О₂↑.

Розклад гідроген пероксиду. (Слайд 7) Гідроген пероксид розкладається за звичайних умов на воду та кисень. При нагріванні цей процес проходить швидше, але ще швидше розклад гідроген пероксиду відбувається в присутності манган (IV) оксиду:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂↑.

Каталізаторами розкладу гідроген пероксиду може виступати не тільки манган (IV) оксид, але й активоване вугілля, залізо, а також речовини, що містяться в крові тварин і листі рослин.

Замість манган(IV) оксиду можна використати активоване вугілля, подрібнений листок будь-якої кімнатної рослини, маленький шматочок сирого м'яса або декілька металевих ошурок. Оскільки швидкість реакції не залежить від кількості каталізатора, то за швидкістю виділення бульбашок можна зробити висновок про активність різних каталізаторів.

Гідроген пероксид у побуті називають перекис водню. Зазвичай він використовується у вигляді 3-5%-го водного розчину для дезинфекції подряпин і дрібних ран. Потрапивши на ранку, гідроген пероксид під дією каталізаторів - речовин, що містяться в крові, починає виділяти кисень, який вбиває бактерії й закупорює дрібні судини, зупиняючи кровотечу. Також гідроген пероксид зустрічається у вигляді 30%-го водного розчину (пергідроль).

Розклад калій перманганату. ( слайд 8).Калій перманганат КМnО₄ дyже часто зустрічається в побуті під назвою марганцівка. Ще наші бабусі знали корисні в побуті властивості марганцівки: нею промивали рани, лікували отруєння, знезаражували, купали немовлят і навіть використовували у боротьбі з шкідниками в городі. Таке широке застосування марганцівки пояснює головна її властивість - це протимікробний препарат. За рахунок активних процесів окислення марганцівка вбиває шкідливі мікроби - збудників різних інфекцій на поверхні шкіри, так і всередині організму.  Розклад калій перманганату відбувається при нагріванні:

2КМnО₄ → К₂МnО₄ + МnО₂ + О₂↑.

 Демонстрація досліду за допомогою програми «Віртуальна хімічна лабораторія»

Невелику кількість порошку калій перманганату поміщаємо на дно пробірки. У верхню частину пробірки закладаємо шматочком вати для того, щоб уникнути розкидання порошку під час досліду. Пробірку закриваємо гумовим корком із газовідвідною трубкою та закріплюємо на штативі, а потім акуратно нагріваємо. Кисень, що виділяється, можна зібрати в яку-небудь посудину.

Кисень важчий за повітря і малорозчинний у воді, тому його можна збирати двома способами: 1 - витісненням повітря, 2 ­- витісненням води. У першому випадку кінець газовідвідної трубки спрямовуємо в хімічний стакан, що стоїть на столі. Кисень, який надходить у посудину по скляній трубці, поступово витісняє повітря. Щоб уникнути ­перемішування кисню з атмосферним повітрям, отвір посудини нещільно закривають шматком вати або аркушем фільтрувального паперу. Щоб переконатися, що посудина заповнилася киснем, до її отвору підносять тліючу скіпку. Якщо посудина заповнена, та скіпка спалахує проста біля отвору. Це означає, що добутий газ - кисень, оскільки він підтримує горіння.

У разі збирання кисню над водою газ, що виділяється, поступово витісняє воду з циліндра, заздалегідь заповненого вадою. Коли газ повністю витіснить воду із циліндра, його отвір закривають склом тільки потім виймають із води та перевертають.

Розклад бертолетової солі. ( слайд 9). До бертолетової солі додають невелику кількість порошку Maнган(IV) оксиду МnО₂ і нагрівають:

 2 КСlO₃ → 2КСl + 3О₂↑.

Сам собою мaнгaн(IV) оксид у цій реакції не витрачається, він тільки прискорює її. З явищем прискорення реакції у присутності деяких речовин ми зустрічатимемося часто. Такі речовини називаються каталізаторами, а збільшення швидкості реакції під дією каталізатора - каталізом.

Розкладання води електричним струмом. Вода є стійкою речовиною, однак під дією електричного струму вона розкладається на прості речовини:  2Н₂О → 2Н₂ + О₂↑.

Розклад індійської (або чилійської) селітри. ( слайд 10) Кисень виділяється під час нагрівання селітри:  2 КNО₃ = 2 KNО₂ + О₂↑.

2. Реакції розкладу

Учитель звертає увагу учнів на записані рівняння реакцій та запитує, що спільного в цих рівняннях. Крім того, що в результаті всіх цих реакцій виділяється кисень, вони мають ще одну загальну ознаку: з лівого боку рівняння записана одна речовина, а в продуктах реакції - декілька. Реакції, в результаті яких з однієї складної речовини утворюється декілька інших (простих або складних), називають реакціями розкладу.

3. Добування кисню в промисловості.

Виробляти кисень на заводах у великих кількостях необхідно, використовуючи дешеву сировину, щоб продукт мав невисоку собівартість, а виробництво було економічно доцільним та вигідним.

Найбільш дешевий спосіб добування кисню в промисловості є його відокремлення від повітря. Для добування чистого кисню повітря спочатку стискають потужними компресорами. При охолодженні повітря (до -2000^оС) більшість його компонентів (азот, кисень) переходять у рідкий стан, а деякі (вода, вуглекислий газ, метан) - у твердий. Потім рідину, очищену від твердих домішок, нагрівають. Першим випаровується азот (температура кипіння -196 0^оС); після його випаровування залишається практично чистий рідкий кисень. Цей метод не можна назвати хімічним, оскільки в даному випадку кисень просто виділяється із суміші газів - повітря.

Додатково можна зазначити, що добутий рідкий кисень зберігають у спеціальних контейнерах - посудинах Дюара, які за влаштуванням нагадують звичайний термос. Посудина Дюара має дві стінки з простору між якими немає повітря. 3а рахунок цього посудина практично не пропускає теплоту, і в ній тривалий час за низької температури може зберігатися зріджений газ.

VІ. Узагальнення та систематизація знань учнів

► Виконання завдань

1. Розташуйте речовини в порядку збільшення в них масової частки Оксигену: NаNО₃, Н₂О₂, Н₂О, КСlO₃, КМnО₄. Яку із цих сполук доцільніше використати для добування кисню?

2. Протягом доби людина вдихає близько 25кг повітря. Під час роботи автомобіля кожні 100км шляху використовується 1825кг кисню. Обчисліть, скільки часу людина могла б дихати цим киснем, якщо масова частка кисню в повітрі дорівнює близько 20%.

3. Розставте коефіцієнти в схемах реакцій та вкажіть реакції розкладу:

 а) Fe + НСl → FeCl₂ + Н₂;    г) СаСО₃ → СаО + СO₂;

 б) N₂O₅ → NO₂ + O₂;              д) KBr + Сl₂ → КСl + Br₂;

 в) Рb + O₂ → PbО;              е) КСlO₃ →КСl + O₂

4. Нітратна кислота, що має формулу НNО₃, під дією світла або при нагріванні розкладається з утворенням бурого газу NO₂, води та кисню. Запишіть рівняння реакції.

5. Складіть рівняння реакції розкладу мінералу малахіту Сu₂Н₂СO₅, якщо відомо, що в цьому випадку утворюються три оксиди.

6. Скласти формули оксидів

VІІ. Домашнє завдання

1.Опрацювати § підручника .

2. Виконати письмово завдання №…...

3. Провести домашній експеримент (ст. 125 підручника) та описати його спостереження.

VІІІ. Підбиття підсумків уроку. Оцінювання

1) Чи знаєте ви тепер, за допомогою яких речовин можна отримати кисень?

2) Що найбільше сподобалося на уроці?

3) Які труднощі виникли у вас під час уроку?

Для підбиття підсумків цього уроку можна використати інтерактивну технологію колективно-групового навчання «Незакінчене речення». Учитель пропонує учням продовжити речення: «На цьому уроці мене вразило те, що ... »