Урок "Чисті речовини та суміші"

Тема. Чисті речовини і суміші.

Мета: закріпити уявлення про чисті речовини й суміші, їх подібності та відмінності; розглянути основні способи розділення сумішей; сформувати навички відрізняти суміші від чистих речовин і запропоновувати шляхи виділення індивідуальних речовин із сумішей.

Обладнання: лабораторний штатив, мірний циліндр, лійка, порце­лянова чашка, фільтрувальний папір, магніт, установка для дистиляції.

Матеріали: сіль, пісок, залізні ошурки, сірка, вода, етанол, розчин індикатору.

Базові поняття та терміни: чиста речовина, суміш, розділення сумішей, молекула, фільтрування, випарювання, перегонка, дистиляція, відстоювання.

Тип уроку: закріплення та удосконалення знань учнів.

Методи та прийоми: словесні: бесіда, розповідь, пояснення; наочні: де­монстраційні досліди.

Структура уроку

І.    Організаційний етап........................................................................1 хв

ІІ.   Перевірка домашнього завдання...................................................7 хв

ІІІ.  Актуалізація опорних знань учнів...................................................З хв

VI.  Вивчення нового матеріалу..........................................................23 хв

1.   Чисті речовини і суміші.

2.   Однорідні та неоднорідні суміші.

3.   Методи розділення сумішей.

V.   Узагальнення та систематизація знань учнів...............................8 хв

VI.  Домашнє завдання.........................................................................1 хв

VIІ. Підбиття підсумків уроку...........,....................................................2 хв

Хід уроку

І.    Організаційний етап.

Привітання, перевірка готовності до уроку, перегляд виконання письмового завдання.

II.   Перевірка домашнього завдання.

Після перевірки письмового домашнього завдання можна провес­ти самостійну перевірну роботу для всього класу за варіантами.

Самостійна робота

Варіант 1

    1.  Заповніть таблицю, визначивши назви тіл, речовин, матеріалів.

Стілець, скло, сіль, бетон, повітряна кулька, вода, бронза, сода, цвях, комп'ютер, вовна, срібло.

2. Визначте, з якого матеріалу виготовлені тіла, а також які речови­ни

входять до складу цих матеріалів, і заповніть таблицю.

3. Замість пропусків впишіть назви тіл, речовин або матеріалів.

Посуд виготовляють із ....

Меблі виготовляють із ... .

... виготовляють із міді.

... виготовляють із гуми.

     4.  Прочитайте описи фізичних властивостей ацетону та ртуті. Виз­начте, яку речовину характеризує кожний опис.

а)   Рідина зі сріблястим блиском, легко випаровується навіть за звичайних умов, пари дуже отруйні.

б)   Безбарвна рідина зі специфічним запахом, легко випаро­вується, гарний розчинник, вогненебезпечна.

Варіант 2

     1. Заповніть таблицю, визначивши назви тіл, речовин, матеріалів:

Колба, мідь, олівець, цукор, цемент, оцтова кислота, чавун, олія, ковдра, прапор, деревина, хлопок.

     2. Визначте, з якого матеріалу виготовлені тіла, а також які речовини входять до складу цих матеріалів, і заповніть таблицю.

3. Замість пропусків впишіть назви тіл, речовин або матеріалів.

Болти виготовляють із ....

Тканини виготовляють із ....

... виготовляють із глин.

... виготовляють із пластмаси.

    4.  Прочитайте описи фізичних властивостей кисню та графіту. Визначте, яку речовину характеризує кожний опис.

а)   Сіро-чорна тверда речовина, легко забруднює будь-яку по верхню, слабко проводить електричний струм.

б)   Безбарвний газ, без смаку та запаху, слабко розчиняється) у воді, підтримує горіння та дихання.

III.   Актуалізація опорних знань учнів.

Учитель просить учнів описати властивості звичайної, морської та газованої води. Звертає увагу на розбіжність у їхніх властивостях і просить це пояснити. Оскільки чисті речовини і суміші вже вивчалися на уроках природознавства, учні, найімовірніше, справляться із завданням.

Учитель оголошує тему і план уроку й просить учнів пригадати, що їм відомо із цього питання. Це важливо зробити для визначення рівня базових знань і корекції плану уроку. Учитель пропонує учням визначити мету уроку, сформулювати питання, відповіді на які вони хотіли б отримати на уроці.

IV.  Вивчення нового матеріалу.

Навчальний матеріал є фактично відомим учням. Виходячи із цього, його подання можна спланувати по-різному: 1) це може бути бесіда, під час якої учитель уточнює основні поняття й дає додаткову інформацію; 2) це може бути самостійна робота учнів з текстами за методом «позначок» з технології «Розвиток критичного мислення через читання та письмо» з наступним обговорюванням; 3) теоретич­не і практичне опрацювання інформації в парах чи малих групах за інтерактивними технологіями.

Наводимо матеріал, який можна використати при моделюванні конкретних уроків за різними схемами.

1. Чисті речовини і суміші.

Учні отримують завдання скласти опорну схему за розповіддю вчителя.                                                               Розповідь учителя

У природі речовини в індивідуальному стані — чисті речовини — практично не зустрічаються. Вони змішані одна з одною й утворюють суміші. Сумішами є морська й газована вода, молоко та сік, граніт і сталь.

Коли хіміки говорять про якусь речовину, мається на увазі, що вона є чистою й складається із частинок одного виду. Але на практиці ідеально чисту речовину отримати неможливо. Серед частинок однієї речовини обов'язково зустрінеться декілька частинок іншої. Навіть ті речовини, які називають чистими, містять сторонні частинки інших речовин — домішки.

Зазвичай хімікам не потрібні абсолютно чисті речовини, але іноді сторонні домішки можуть заважати проведенню дослідів. Тому на банках з хімічними реактивами обов'язково зазначається ступінь їх чистоти. Етикетка з написом «техн.» (технічна) вказує на високий, до декількох відсотків, вміст домішок. Для хімічних дослідів такі речовини не використовують, але в будівництві та на заводах тако­го ступеня чистоти достатньо. Ступінь чистоти «Ч» (чиста) або «ХЧ» (хімічно чиста) означає, що домішок мало, менше за один відсоток. «Чисті» реактиви вже можна використовувати для виробництва ліків, а «хімічно чисті» —для проведення наукових дослідів (демонстру­ються банки з реактивами). У деяких випадках потрібні дуже чисті речовини. Такі реактиви позначаються «ОСЧ» (особливо чисті), в них міститься менше за 10^-6 відсотка домішок. Особливо чисті речовини потрібні для проведення дуже точних експериментів, а також у вироб­ництві мікросхем для комп'ютерів.

Очищення речовин — це дорога операція, тому, чим чистішою є речовина, тим вона дорожча. Наприклад, особливо чисті мідь і залі­зо коштують значно дорожче за звичайне золото.

Особливо чисті речовини треба по-особливому зберігати. Так, особ­ливо чисту воду можна зберігати лише в посуді з кварцу й без досту­пу повітря. Звичайне скло та повітря дуже слабко, але розчиняються у воді й «забруднюють» її.                  '

Чисті речовини –це індивідуальні речовини, які складаються тільки з однакових частинок і не містять домішок інших речовин.

Найчастіше ми маємо справу із сумішами. У сумішах присутні молекули різних речовин (двох, трьох і більше). Звідси визначення сумішей: Суміші — це сукупність різних чистих речовин. Суміш складається із частинок різних речовин.

2. Однорідні і неоднорідні суміші.

Розповідь учителя

У багатьох випадках ми не можемо розрізнити окремі речовини і в складі суміші. Так, ми не помічаємо, що повітря — це суміш де­кількох газоподібних речовин. На вигляд не можна визначити, що молоко — суміш різних речовин, що більшість металевих предметів зроблена зі сплавів, а не із чистих металів. Такі суміші називають однорідними. У них частинки, які утворюють суміш, такі малі, що їх неможливо розпізнати неозброєним оком.

В однорідних сумішах, на відміну від неоднорідних, окремі речо­вини (компоненти) не можна побачити неозброєним оком.

Коли ми п'ємо чай, каву або інші напої, то маємо справу з водни­ми розчинами різних речовин. Окремих частинок цукру або інших сполук у них побачити неможливо, тому всі розчини є однорідними сумішами.

Розглядаючи граніт, можна помітити в ньому рожеві зерна та прозорі кристали. Це приклад неоднорідної суміші. У таких сумішах окремі речовини помітні неозброєним оком.

Деякі види неоднорідних сумішей мають особливі назви: піна, сус­пензія, емульсія, аерозоль.                          

(Учитель просить учнів самостійно навести приклади чистих ре­човин і сумішей та уточнює їх вид.)

Чим відрізняються суміші, від індивідуальних речовин? У сумі­шах чисті речовини проявляють свої індивідуальні властивості. .Якщо перемішати різнокольорові кульки, вони не змінюються, а тільки перемішуються. Ані форма, ані розмір, ані колір кульок унаслідок змішування не змінюються. Так і в суміші всі речовини — компонен­ти — зберігають свої властивості.

Наприклад, якщо піднести магніт до суміші залізного порошку та кухонної солі, то залізо до нього притягнеться, а сіль — ні (демонструється розділення суміші за допомогою магніту). Якщо до цієї суміші підлити воду, то сіль розчиниться, а залізо — ні (демонструєть­ся розчинення суміші у воді).

Цукор має солодкий смак, а лимонна кислота — кислий. Спро­буйте розчинити у воді невелику кількість цукру й лимонної кислоти. Який смак матиме ця суміш? Кислий плюс солодкий дорівнює кисло-солодкий.

Таким чином, кожна речовина в суміші не змінює своїх властиво­стей і надає деяких своїх властивостей усій суміші.

На цьому принципі ґрунтується виготовлення матеріалів, адже більшість матеріалів є сумішами. Наприклад, чисте золото становить собою дуже м'який і піддатливий метал, предмети з якого можуть зіпсуватися навіть від слабкого удару. Тому під час виготовлення ювелірних виробів до золота обов'язково додають певні кількості міді або срібла. Звичайно ж, колір такої суміші (сплаву) трохи відрізняється від кольору чистого золота, проте вироби з неї вихо­дять значно міцнішими. У стародавні часи торговці для того, щоб розрізнити золоту монету від мідної або іншої з жовтим кольором, пробували її «на зуб». Якщо зуби залишали слід на поверхні монети, це означало, що монета зроблена із чистого золота. Завдяки цьому більшість стародавніх золотих монет, які збереглися до наших часів, погнуті або покусані.

Більшість ліків є сумішами. На фармацевтичних заводах окремі лікарські речовини перемішують, додають барвники, наповнювачі та інші компоненти й виробляють із цієї суміші пігулки, настоянки, си­ропи й інші препарати.

Як можна відрізнити чисту речовину від суміші? Це легко зро­бити, якщо суміш неоднорідна й її окремі компоненти добре видно, як, наприклад, піщинки у воді. Чиста речовина завжди однорідна, тож навіть у разі сильного збільшення частинки, з яких вона скла­дається, мають однаковий вигляд. Але більшість сумішей, які нас оточують, є однорідними й зовні майже не відрізняються від чистих речовин.

Іноді, щоб відрізнити суміш від чистої речовини, можна ско­ристатися мікроскопом. Молоко має вигляд однорідної рідини, але під мікроскопом у ньому видно дрібні крапельки жиру, які плавають у воді. Але навіть під найсильнішим мікроскопом ми не зможемо по­бачити окремих, молекул у водному розчині цукру. Можна, звичайно, покуштувати розчин, але в хімічній лабораторії куштувати речовини не можна!

У цьому випадку нам допоможуть знання про фізичні властивості речовин. Хоча кожна речовина надає своїх властивостей суміші, але ніколи суміш не має таких самих властивостей, як і чисті речовини окремо. Наприклад, температура, за якої плавиться сплав олова та свинцю, нижча за температуру плавлення чистого олова або чистого свинцю. Морська вода або розчин солі у воді замерзає за нижчої, а кипить за вищої температури, ніж чиста вода. У цьому випадку досить виміряти температуру плавлення або кипіння суміші й порів­няти результат із даними довідника про чисті речовини. Якщо є від­хилення від довідкових даних, то досліджувана речовина не чиста, а суміш.

Ще одна істотна відмінність: чисті речовини плавляться й кип­лять за певної температури, а суміш — у невеликому інтервалі тем­ператур. Якщо помістити в склянку трохи снігу й опустити в неї термометр, то можна побачити, що сніг починає танути, коли його температура досягає 0 °С. І доти, доки весь сніг не розтане, стовпчик термометра не зрушиться з місця. Отже, сніг складається із чистої речовини. Якщо ж нагрівати парафін, то він починає плавитися за однієї температури, а на той час, коли весь парафін стає рідким, тер­мометр показує іншу, вищу, температуру. Отже, парафін є сумішшю речовин, які плавляться за різних температур.

3. Методи розділення сумішей

Розповідь учителя з елементами бесіди

Під час бесіди учні узагальнюють матеріал, заповнюючи таб­лицю.

Чи можна розділити суміш на окремі компоненти? Можна, якщо знати фізичні властивості речовин, із яких вона складаєть­ся. Суміш, компоненти якої дуже відрізняються за властивостями, розділили легко. Але якщо властивості речовин подібні, цей про­цес утруднюється. Сучасні хіміки навчилися розділяти практично будь-які суміші, навіть такі, що містять велику кількість компо­нентів.

У курсі природознавства ви вже вивчали основні методи розді­лення сумішей. Це фільтрування, відстоювання, випарювання. На­віть такими простими методами можна розділити складну суміш, наприклад річкову воду. Учитель пропонує учням згадати, як мож­на очистити воду. Діти висловлюють свої міркування, учитель по­яснює.

У воді, зачерпнутій із річки, є домішки мулу, піску та розчине­них солей. Пісок від води можна відокремити відстоюванням — важ­кі піщинки швидко осядуть на дно. Легкі частинки мулу осідають довго, тому їх легше відокремити фільтруванням. Відфільтрована вода (фільтрат) уже здається чистою, але в ній присутні розчинені речовини -— це однорідна суміш. Якщо необхідно виділити розчи­нені речовини, то фільтрат слід налити в порцелянову чашку й ви­парити. Вода випарується, а розчинені речовини залишаться на дні чашки.                                                       

Якщо ж наше завдання — отримати чисту воду, то фільтрат слід піддати перегонці, або дистиляції. Фільтрат поміщається в колбу й нагрівається. У цьому випадку вода випаровується, і її пари по­трапляють у холодильник. У холодильнику вони конденсуються (пе­ретворюються на рідку воду) і в приймач стікає чиста (дистильова­на) вода.

Демонстрація методів розділення сумішей

Вивчення методів розділення сумішей краще робити під час їх де­монстрації з необхідними поясненнями вчителя.

Демонстрація фільтрування

Учитель, використовуючи підготовлену заздалегідь суміш кухон­ної солі з піском, розчиняє її в невеликій кількості води. Потім пока­зує учням, як необхідно складати звичайний і складчастий фільтр із фільтрувального паперу, й фільтрує отриману суспензію. При цьому необхідно відзначити, що до фільтрування розчин був «брудним», у ньому було видно наявність піщинок, а після фільтрування розчин (фільтрат) став чистим, а весь пісок залишився на фільтрі.

Демонстрація випарювання

Отриманий у попередньому досліді фільтрат поміщається у фар­форову чашку й нагрівається полум'ям пальника. Після випарювання всієї рідини необхідно звернути увагу учнів, що в порцеляновій чашці залишилася тільки тверда речовина, що являє собою чисту кухонну сіль.

Додатково вчитель розповідає про упарювання та кристалізацію.

Демонстрація дистиляції

За допомогою перегонки можна також розділити однорідну суміш двох рідин, які киплять за різних температур, наприклад суміш спир­ту з водою. Спочатку випаровується й збирається в приймачі ріди­на з меншою температурою кипіння — спирт. Коли весь спирт вики­пить, рідина в колбі продовжить нагріватися, а за температури 100 °С почне випаровуватися вода.

У прилад для перегонки наливається суміш води з етиловим спир­том. Також обов'язково помістити в колбу трохи «кип’ятильників» — оскол­ків пористої порцеляни. Для більшого ефекту досліду в початкову суміш можна додати невелику кількість будь-якого водорозчинного барвника або індикатору.

Демонстрація розділення суміші за допомогою дії магніту

Дію магніту можна продемонструвати на прикладі суміші порош­ків сірки та заліза. Магніт краще підносити Через аркуш паперу, щоб було легше відокремити залізний порошок від магніту.

Таким чином, за допомогою подібних нескладних дій можна роз­діляти різні суміші на чисті речовини.

4. Узагальнення та систематизація знань учнів

Робота з таблицею

Для узагальнення й систематизації знань учнів про речовини і суміші можна використати таблицю, у яку вписуються приклади різних чистих речовин і сумішей. При заповненні таблиці прикладами сумішей бажано, щоб учні пояснювали, із яких речовин складаються_; суміші і як вони це визначили.

Для узагальнення й систематизації знань про методи розділення сумішей слід перевірити заповнення таблиці в зошитах.

Завдання

Усі завдання слід роздрукувати для кожного учня або заготувати на дошці. Учні можуть виконувати їх у довільному порядку, а обгово­рення організується вчителем у порядку, який наведено.

1. Наведіть приклади сумішей, які можна розділити фільтруван­ням, відстоюванням. Для зручності відповідь запишіть до таб­лиці.

2.   У цукор випадково потрапив розкришений корок. Як очистити від нього цукор?

3.   Запропонуйте способи розділення таких сумішей: а) вода й бензин; б) кухонна сіль і крейда; в) кухонна сіль, залізні ошурки й тирса; г) незбиране молоко.

4.   Наведіть приклад суміші, що складається з двох-трьох речо­вин, і перелічіть послідовність дій, необхідних для їхнього роз­ділення.

5.   Експериментально доведіть, що білий порошок — суміш кро­хмалю й цукрової пудри. Запропонуйте декілька варіантів розв'язання цієї задачі.

VI. Домашнє завдання

1.   Опрацювати § 4 підручника.

2.   Виконати письмово завдання № 5— 8 (с. 40), відповісти на запитання № 1— 4 (с. 39—40) підручника.

З. Почати працювати над проектом за темою «Питна вода», у яко­му слід розкрити такі питання: Що являє собою питна вода? Як вода потрапляє до вашої домівки? Чи можна вважати чистою водопровідну воду? Чи може в природі існувати чиста вода? Дізнатися у дорослих, яких заходів можна вжити, щоб поліп­шити якість питної води. (Захист проекту можна провести під час Тижня хімії або приурочити до Дня води.)

VII. Підбиття підсумків уроку

Учитель звертає увагу учнів на мету уроку, що було сформульо­вано на початку уроку, й просить їх визначити, чи досягнуто її, чи розкрито питання, відповіді на які, вони хотіли б отримати.