Урок "Хімічні властивості кисню. Реакції сполучення." 7 клас

                                   ВІДКРИТИЙ  УРОК

Тема:   Хімічні властивості кисню. Реакції сполучення.

Мета:

знати:  хімічні властивості кисню; умови виникнення й припинення горіння;

розуміти: зміст понять : «реакції сполучення»; «оксид»; «горіння»;

уміти: визначати наявність кисню дослідним шляхом; складати формули оксидів за валентністю елементів; записувати рівняння реакцій горіння.

Обладнання: Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва; лабораторний штатив з муфтою та лапкою, пробірка з газовідвідною трубкою, киснева подушка (у зв'язку з високою вартістю отримання кисню з калій перманганату краще придбати в аптеці кисневу подушку та використовувати вже готовий кисень), порцелянова чашка, хімічна ложка, шпатель, тигельні щипці, скіпка.

Матеріали: калій перманганат, безводний калій нітрат, вугілля (можна використовувати звичайне активоване вугілля), сірка, фосфор, залізні ошурки, магнієва стрічка, сахароза, літій карбонат, натрій ацетат, натрій гідроксид.

Базові поняття:   кисень, хімічні властивості, оксиди, горіння, окиснення, та терміни:   прості та складні речовини, реакція сполучення.

Тип уроку:   комбінований, з використанням комп’терних технологій та інтерактивних методів навчання («мікрофон», «мозковий штурм», «а я люблю дванадцять»).

Методи  та прийоми:   пояснювально-ілюстративні: розповідь, демонстрації; словесні: бесіда; практичні: розв'язування задач; репродуктивні; частково-пошукові.

                                   Структура уроку

I. Організаційний етап 1 хв

II. Перевірка домашнього завдання 8 хв

III. Актуалізація опорних знань учнів З хв

IV. Вивчення нового матеріалу 15 хв

1. Взаємодія кисню з простими речовинами.

2. Реакції сполучення.

3. Взаємодія кисню зі складними речовинами.

V. Узагальнення та закріплення знань учнів 15 хв

VI. Домашнє завдання 1 хв

VII. Підбиття підсумків уроку 2 хв

                                   Хід уроку

І. Організаційний етап

           .Для налаштування учнів на робочий настрій учитель пропонує пояснити «хімічний» зміст рядків із вірша Б. Л. Пастернака (вірш наводимо мовою оригіналу):

Пронесшейся грозою полон воздух.

Все ожило, все дышит, как в раю.

Всем роспуском кистей лиловогроздых

Сирень вбирает свежести струю.

II. Перевірка домашнього завдання

На попередньому уроці ми з вами вивчили хімічний елемент Оксисен, його властивості та фізичні властивості і поширення в природі простих речовин, утворених ним – кисню та озону. Давайте зараз проведемо гру «мікрофон». Запитання до гри:

• Хімічний символ елемента Оксиген. (О)

• Відносна атомна маса. (16)

• Валентність у сполуках. (II)

• Формула простої речовини «кисень». (О₂)

• У вигляді якої ще простої речовини Оксиген зустрічається в природі? (О₃ — озону)

• Відносна молекулярна маса кисню. (32)

• Відносна молекулярна маса озону. (48)

• Основне джерело одержання кисню в природі. (Фотосинтез)

• Основний спосіб промислового одержання кисню. (Перегонка рідкого повітря)

• Запишіть на дошці основні способи одержання кисню в лабораторії.

(Кілька учнів по черзі записують рівняння реакцій одержання кисню.)

• До якого типу належать реакції одержання кисню? (Розкладу)

• Які реакції належать до реакцій розкладу? (Визначення)

• Які речовини називаються каталізаторами? (Речовини, що прискорюють реакції, самі при цьому не витрачаючись)

• Що таке інгібітори? (Речовини, що сповільнюють реакції, негативні

каталізатори)

• Назвіть основні фізичні властивості кисню.

• В який спосіб можна зібрати кисень?

• Як перевірити наявність кисню в склянці?

• При цьому використовуються фізичні чи хімічні властивості кисню?

(Хімічні)

          • У який спосіб, на вашу думку, можливо зібрати кисень, виходячи з його фізичних властивостей? (Над водою, витисканням повітря, тому що кисень у воді розчиняється погано)

          • Як «перелити» кисень з однієї посудини в іншу? (Як зазвичай переливають рідини,  тому, що кисень важчий за повітря)

1. Учні,   що  підготували  повідомлення  про  озон,   пояснюють «хімічний» зміст рядків із вірша Б. Л. Пастернака на основі властивостей озону.

2. Далі слово надається учениці, яка підготувала повідомлення про кисень.

ІІІ. Актуалізація опорних знань учнів

Учитель повідомляє тему уроку, називає його мету, пропонує учням назвати їх «очікування» та «побоювання» щодо теми уроку й записати їх у зошити (або на дошці).

Бесіда

— Які властивості речовин називаються хімічними?

— Які властивості кисню відомі вам із повсякденного життя?

— Як можна довести наявність кисню?

—      Що необхідно для горіння речовин?

           РУХОВА  ФІЗКУЛЬТХВИЛИНКА

IV. Вивчення нового матеріалу

1.   Взаємодія кисню з простими речовинами.

Розповідь учителя

Кисень є однією з найактивніших речовин. Із багатьма речовинами кисень реагує, як правило, при нагріванні. Ще з курсу природознавства ви знаєте, що кисень підтримує дихання й горіння. У чистому кисні яскраво спалахує тліюча скіпка і можуть займатися деякі речовини, такі як бензин, спирт, машинне масло. У більшості випадків унаслідок взаємодії речовин із киснем утворюються бінарні сполуки, до складу яких переходять атоми Оксигену. Такі бінарні сполуки називають оксидами.

Кисень взаємодіє з неметалами з утворенням оксидів.

Демонстрація дослідів

Учитель демонструє реакції взаємодії кисню з неметалами. Учні самостійно складають рівняння, добирають коефіцієнти та називають продукти реакції. У назвах речовин, що утворюються, необхідно вказувати валентність.

Демонстрація: взаємодія кисню із сіркою. Невелику кількість сірки відбираємо хімічною ложкою та вносимо в полум'я. Потім палаючу сірку переносимо в хімічний стакан, наповнений чистим киснем У процесі спостереження необхідно відмітити характерні ознаки цього процесу (утворення полум'я, виділення газоподібного продукту), а також виділити відмітні ознаки процесу горіння на повітрі та в чистому кисні.

Демонстрація: взаємодія   кисню   з   фосфором.   Проводиться аналогічно попередній демонстрації. При обговоренні результатів спостережень увага звертається на те,  що,  на відміну від попередньої  реакції,   при   горінні  фосфору  виділяється  твердий,   але леткий оксид.

Реакцію горіння фосфору завдяки утворенню густого білого диму Р₂О₅ іноді використовують для створення димової завіси під час бойових дій або на вуличних концертах.

Демонстрація: горіння вугілля в кисні. Демонстрація проводить ся аналогічно попереднім. При обговоренні результатів спостережеш. увага учнів звертається на виявлення продукту реакції — вуглекислого газу. Довести наявність вуглекислого газу, який не підтримує дихання та горіння, можна двома способами: 1) внести тліючу скіп ку, яка має затухнути; 2) додати вапняну воду, за скаламученням якої можна зробити висновок про наявність вуглекислого газу. Слід звернути увагу на теплоту, яка виділяється при горінні вугілля, і за питати учнів про можливості її використання. Учитель також додає, що кисень взаємодіє з металами, в результаті також утворюються

Демонстрація: взаємодія магнію з киснем. Стрічка магнію нагрівається в полум'ї пальника. При обговоренні досліду необхідно звернути увагу на дуже яскравий спалах. Реакція взаємодії магнію з киснем — одна з небагатьох реакцій, у результаті якої майже вся енергія виділяється у вигляді світла. Можна додати, що цю реакцію раніше використовували фотографи для створення спалаху.

Демонстрація: взаємодія заліза з киснем. Залізні ошурки сильно нагрівають у полум'ї пальника та вносять у стакан із чистим киснем. При обговоренні результатів досліду необхідно звернути увагу на то, що залізні ошурки не горять на повітрі. В атмосфері з високою концентрацією кисню залізо гарно горить і без додаткового нагрівання Що цю реакцію можна спостерігати на будівництвах під час різання та зварювання металів.

2.Реакції сполучення.

Колективне обговорення

Учитель звертається до учнів із проханням подивитися на рівняння реакцій горіння простих речовин, записаних на уроці, та знайти них спільні ознаки. Ці реакції мають дві загальні ознаки: 1) в лівій частині рівняння записані дві речовини, а в правій — одна; 2) у результаті цих процесів виділяються оксиди.

Учитель робить висновки про те, що горіння простих речовин належить до реакцій сполучення. Реакції сполучення — це хімічні процеси, під час яких із декількох речовин утворюється одна.

           ЗОРОВА  ФІЗКУЛЬТХВИЛИНКА

3. Взаємодія кисню зі складними речовинами.

Бесіда

— Які речовини називають складними?

— Як ви вважаєте, які продукти реакції мають утворитися при горінні складних речовин?

Розповідь учителя

Горіння складних речовин принципово не відрізняється від горіння простих речовин. Різниця полягає в тому, що при горінні складних речовин утворюються декілька оксидів (залежно від того, скільки елементів входить до складу речовини). Таким чином, при горінні складних речовин у більшості випадків утворюються оксиди всіх елементів, які входили до складу цієї речовини.

Демонстрації дослідів

Демонстрація: горіння метану. Якщо в школі немає газопроводу, можливо отримати метан за методом Дюма. У пробірку поміщуємо добре перемішану суміш натрій ацетату та натрій гідроксиду. Пробірку закриваємо корком із газовідвідною трубкою. Зовнішній кінець газовідвідної трубки має бути дуже вузьким, щоб попередити потрапляння кисню всередину пробірки та вибух метану. Суміш у пробірці загрівається на пальнику, а метан, який починає виділятися з газовідвідної трубки, підпалюємо.

(Цю демонстрацію можна замінити на уявний дослід: запропонувати учням пригадати, як горить газ у газовій плиті. Учні за допомогою учителя записують рівняння горіння метану та самостійно добирають коефіцієнти: СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.)

Демонстрація: горіння цукру. Цей дослід є гарним приводом для актуалізації поняття про каталізатор. До зразка сахарози (цукор-рафінат підноситься запалена скіпка (сірники). Із повсякденного досвіду учням відомо, що цукор не горить. Проте, якщо на зразок сахарози занести каталізатор (літій карбонат, що міститься в попелі від сигарети), то він легко підпалюється й горить.

Учні за допомогою учителя складають рівняння реакції горіння сахарози та самостійно добирають коефіцієнти:

                      С₁₂Н₂₂О₁₁ + 12О₂ =12СО₂ + 11Н₂О

Цей приклад цікавий тим, що до складу сахарози входять атоми Оксигену, тому доцільно обговорити, які продукти утворюються при його горінні. Описаний дослід можна замінити демонстрацією горіння етилового спирту в порцеляновій чашці.

V. Узагальнення та закріплення знань учнів

Виконання завдань

1. Із наведених формул випишіть оксиди: НС1, NаОН, К₂О, SO₂, СаО, НІ, Р₂О₅, Н₂SО₄, СO₂, ZnS. Дайте назву кожному оксиду

2. Запишіть рівняння реакцій утворення з простих речовин оксидів, що наведені в попередньому завданні.

3. Горить сірководень — газ із запахом тухлих яєць. Запишіть рівняння реакції, якщо відомо, що під час його горіння утворюються сульфур(ІV) оксид та вода.

4. Складіть реакції горіння газу сілану SіН₄. Назвіть оксиди, що утворюються.

5. Розставте коефіцієнти в схемах реакцій та вкажіть реакції сполучення.

Рb + О₂ = РbО;

К + O₂ = К₂O;

ZnS + О₂ = ZnО + SО₂;

КClO₃ = КС1 + О₂;

H₂S + SO₂ = S + Н₂O;

P₂O₅ + Н₂O = H₃PO₄

6. Складіть рівняння реакцій, що відповідають такій схемі перетворень: Н₂O → O₂ → А1₂O₅. Укажіть типи реакцій.

Робота в групах: «мозковий штурм»

Об'єднуємо  клас   у  п'ять   груп,   кожній   групі   надається   для розв'язання проблемне питання. На обговорення питання відводиться дві-три хвилини. Після цього кожна група пропонує відповіді на свої питання. Якщо при цьому учні висловлюють неправильні припущення, то відповідне питання обговорюється разом.

1. Уявіть, що перед вами дві однакові закриті колби, наповнені за однакових умов повітрям і киснем. Як можна визначити, у якій із колб міститься кисень? Чи можна про це дізнатися, не відкриваючи колби?

2. Як ви гадаєте, чи можна виділити чистий кисень із повітря дією магніту? Інші гази повітря не взаємодіють із магнітним полем.

3. Навіщо працівники рибних господарств роблять узимку ополонки на льоду річок і озер?

4. Із підвищенням температури розчинність газів у воді зменшується. Як ви гадаєте, чи можна заливати в акваріум для риб щойно прокип'ячену охолоджену воду?

5. Відомо, що максимальний вміст кисню спостерігається в нижніх шарах атмосфери. У міру віддалення від поверхні Землі його вміст зменшується, а у верхніх шарах атмосфери кисень практично відсутній. Чим це можна пояснити?

                            “А я люблю дванадцять ”

                        Тестовий контроль на час(5хв)

                        Дайте відповідь “так” (+) або “ні” (-)

1. Завдяки процесу фотосинтезу в природі вміст О₂ не зменшується. (так)
2. Кисень реагує із золотом і платиною.(ні)
3. Кисень утворюється в результаті розкладання бертолетової солі. (так)
4. Оксиген завжди одновалентний. (ні)
5. Кисень – газ із неприємним запахом і смаком. (ні)

6. Молекулярна маса кисню дорівнює 32. (так)

7. Кисень застосовується в медицині. (так)

8. Сірка горить у кисні яскраво-синім полум’ям. (так)

9. Латинська назва кисню – “гідрогеніум”. (ні)

10. Кисень добре розчиняється у воді. (ні)

11. Кисень легший за повітря. (ні)

12. Відносна атомна маса Оксигену – 23. (ні)

VI. Домашнє завдання   

1. Опрацювати § 13 підручника (с. 90—92).

2. Виконати завдання №  8—9 (письмово), №  1—4  (усно) на с. 95—96 підручника.

З*. Дібрати поетичні рядки, в яких іде мова про вогонь та горіння, або фактичну інформацію про небезпечність вогню.

VII. Підбиття підсумків уроку  

Учитель просить учнів визначити, чи здійснилися їх «очікування та  побоювання» щодо теми уроку, чи задовольнила їх форма проведення уроку, просить запропонувати інший варіант вивчення властивостей кисню.

                  Додатковий матеріал до уроку

                                      Озон

Атмосферний озон утворюється з кисню при грозових розрядах. У лабораторії його також отримують при «тихому» (без іскор) електричному розряді в скляній трубці, через яку пропускають кисень Такий прилад називається озонатором. В озонаторі (і в атмосфері під час грози) відбуваються такі реакції:

                                     О₂ = 2О;

                             О₂ + О = О₃ (озон).

Дуже невеликий вміст озону (7^.10^-6 %) у повітрі надає йому запаху свіжості й благотворно діє на організм людини. Але якщо вміст озону в атмосфері підвищити до 10^-4 % (а це зовсім мало в порівняйнні з 21 % кисню в повітрі), то людина відчуває головний біль і інші ознаки хімічного отруєння.

Молекула озону доволі стійка, однак на світлі або під впливом каталізаторів вона легко розкладається з виділенням атомарного кисню:

                                     О₃= О₂ + О.

Нестабільність озону (під дією світла й каталізаторів) поряд зі здатністю вбивати бактерії робить його майже ідеальним засобом для знезаражування питної води. Озон убиває хвороботворні бактерії окисненням, частково перетворюючись при цьому в молекулярний кисень. Тому озонована вода краща й смачніша за хлоровану, котру дотепер доводиться пити жителям багатьох великих міст.

Каталізаторами розкладання озону можуть бути атомарний хлор і інші, найрізноманітніші речовини. Багато таких речовин серед промислових викидів в атмосферу. Ці каталізатори, самі залишаючись незмінними, знижують вміст озону в стратосфері, де він відіграє роль фільтра для жорстких ультрафіолетових променів.

Озон утвориться й розкладається під дією ультрафіолетових променів. Молекула озону поглинає ультрафіолетове світло й розсіює його енергію у вигляді тепла. Поверхні Землі досягають тільки ті ультрафіолетові промені, які не небезпечні для живих організмів.

Озоновий шар, руйнування якого так легко відбувається, дуже малий за об'ємом. Якщо сконцентрувати весь стратосферний озон у тонку оболонку, що охоплюватиме земну кулю, то її товщина складе всього близько 3 мм. Однак цієї незначної (у масштабах планети) кількості озону вистачає для того, щоб не пропускати до поверхні Землі найбільш шкідливі для живих організмів «жорсткі» ультрафіолетові промені. Коли ми загоряємо на сонці, на нашу шкіру падають «м'які» ультрафіолетові промені, не здатні заподіяти шкоди здоров'ю (якщо загоряти в міру).

Таким чином, проблема промислових викидів в атмосферу — це не тільки проблема забруднення поверхні Землі шкідливими речовинами, але ще й проблема «забруднення» сонячного спектра жорстким, шкідливим для людини ультрафіолетовим випромінюванням.

           НАЙПОШИРЕНІШИЙ НА ЗЕМЛІ ЕЛЕМЕНТ - КИСЕНЬ

Як самостійний хімічний елемент кисень був відкритий 200 років тому.

Його відкрили незалежно один від одного двоє відомих хіміків XVIII століття ― англієць Джозеф Прістлі і швед Карл Шеєле, але вони лише описали кисень, навіть не здогадуючись, що описують. По-справжньому кисень відкрив французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє. Він пояснив процеси дихання і горіння як взаємодію речовин з окисником — киснем. Він також дав назву цьому елементу. З'ясувалося, що кисень — найпоширеніший на Землі. Він — хімічно активний елемент, утворює сполуки з усіма іншими елементами, крім гелію, неону та аргону.

А. Лавуазьє (1743-1793) ― хімік, один із засновників сучасної хімії. Систематично застосовував у хімічних дослідженнях кількісні методи. З'ясував роль кисню в процесах горіння, випалювання металів і дихання. Один із засновників термохімії. Автор класичного курсу «Початковий підручник хімії».

Кисень конче потрібен для дихання, окислення органічних речовин їжі ― енергетичної основи життєдіяльності. Він входить до складу життєво важливих органічних і неорганічних сполук: води, білків, вуглеводів, жирів, кісткової тканини.

Кисень бере участь не лише в біохімічних, а й у геохімічних процесах, він сприяє мігруванню (перенесенню, перерозподілу) елементів, утворенню родовищ корисних копалин. У природі відбувається кругообіг кисню.

Для дуже багатьох процесів замість повітря потрібен чистий кисень. У чистому кисні горіння відбувається значно швидше, ніж у повітрі.

Чистий кисень незамінний, коли треба досягти дуже високої температури. Чистим киснем радять дихати тяжко хворим замість повітря, при цьому дуже важливо, щоб він був справді абсолютно чистий. Найкращий спосіб отримати чистий кисень — виділити його з рідкого повітря.

                   ОДНЕ З ВІДКРИТТІВ КАРЛА ШЕЄЛЕ

1771 року знаменитий шведський хімік Карл Шеєле досліджував склад повітря. Спалюючи в закритій посудині легкозаймисті речовини: фосфор, сірку, винний спирт, він виявив, що при цьому зникає п'ята частина повітря. Отже, повітря складається принаймні з двох різних газів: один з них бере участь у горінні, підтримує вогонь, це — «вогненне повітря», його в атмосфері одна п'ята частина; решта чотири п'ятих горіння не підтримують, це — «зіпсуте повітря».

К. В. Шеєле (1742-1786) — хімік, за фахом фармацевт. 1772 року вперше в історії йому вдалося добути в лабораторії чистий кисень. Він перший отримав багато органічних і неорганічних сполук — хлор і марганець, перманганат калію, етиловий ефір, гліцерин, синильну кислоту; описав властивості азотної, соляної, оцтової кислот; дослідив склад повітря. Майже всі елементи, відомі у XVIII столітті, вивчав Шеєле.

Так було відкрито головні складові частини атмосферного повітря: кисень — так називають тепер «вогняне повітря», та азот — сучасна назва «зіпсутого повітря».

КИСЕНЬ — ЕЛЕМЕНТ, ЗАВДЯКИ ЯКОМУ УТВОРЮЮТЬСЯ         СВІТЛО Й ТЕПЛОТА

Кисень ― другий елемент, що входить до складу молекули води, він у 16 разів важчий за водень. Так само, як і водень, кисень — безбарвний газ без смаку й запаху. Лише дуже невелику його кількість можна розчинити у воді. Однак ця невелика кількість необхідна для всього, що живе у воді, оскільки підводні істоти не можуть брати той кисень, який разом з воднем утворює саму воду. Дихають вони лиш тією мізерною кількістю кисню, розчиненого у воді, який попав туди разом із краплями дощу з повітря.

Під великим тиском, значно охолодивши, кисень можна перевести в рідкий стан або навіть заморозити. У цьому стані він вельми скидається на воду чи на лід. Це дуже активний елемент: він швидко сполучається з більшістю інших елементів. Зазвичай кажуть, що речовини, з якими він сполучається, згоряють, тобто при цьому відбувається один з процесів горіння.

Теплота завжди виділяється, коли кисень сполучається з якимось іншим елементом. При цьому зазвичай виділяється і світло. Так само й ми повільно сполучаємося з киснем, і — без полум'я й диму — утворюється тепло наших власних тіл.