Урок-кейс "Фізичні та хімічні явища"

Тема: Фізичні та хімічні явища. Хімічні реакції та явища, що їх супроводжують.

Мета: 

• сформувати поняття про хімічні реакції та ознайомити учнів  з  ознаками та умовами їх перебігу;
• розширити і систематизувати знання про фізичні та хімічні явища, з’ясувати їхні істотні відмінності;
• розвивати вміння та навички: проведення експерименту, користуватися навчальною інформацією, порівнювати й аналізувати матеріал, виділяти головне, робити висновки;

Тип кейсу: навчальний

Робота по кейс-технології:

1.Організаційний момент та введення в тему 3 хв

2. Ознайомлення  з кейсами  5 хв

3. Обговорення завдань ,формулювання висновків  30 хв

4. Підсумок. Повернення до мети уроку. Оцінювання груп

Яка інформація мене тут чекає?

– Які зміни відбуваються навколо мене?

– З якими змінами в речовинах пов’язані  фізичні та хімічні явища?

– Яке значення мають фізичні та хімічні явища в природі й житті людини?

– Як відрізнити хімічні явища?

– Які фундаментальні і практичні знання мені знадобляться?

–Як і чому виникають хімічні явища, чим вони супроводжуються?

6 розгорток з предметів, явищ та практик:

Фізика

Література

Хімія

Наука

Біологія

Технології

 

Вступ

«Все тече, все змінюється», — стверджували стародавні філософи. Якби мільйони різноманітних речовин і тіл, які з них складаються, не зазнавали ніяких змін, світ був би нудним і застиглим, позбавленим руху і розвитку. Вода випаровується і переходить у пару, лід тане, розпускається і опадає листя, розцвітають і в'януть квіти. Тече життя...

Пригадайте, будь ласка, з курсу природознавства, як називаються ці зміни?

Які бувають явища? А які з них можуть відбуватись з речовинами? Оскільки ми з вами на уроці хімії і вивчаємо речовини, то сьогодні присвятимо увагу саме цим явищам – фізичним і хімічним.

Я хочу почати наш урок з перегляду відеофрагменту.

Ви побачили приклади 3 явищ, що їх об’єднує?Зможете класифікувати ці явища? Ви впевнені, що всі названі явища ви розподілили правильно? Чому можливо неправильно? Не вистачає інформації.

На ці питання ми повинні знайти відповідь під час сьогоднішнього уроку. Отже,тема уроку -  Фізичні та хімічні явища. Хімічні реакції та явища, що їх супроводжують.

Зараз ви приступаєте до самостійної роботи з вашим інформаційним матеріалом.

На цю роботу я даю вам 10 хвилин. Ви повинні вивчити запропоновану вам інформацію і відповісти на питання. Після того, як закінчите, ви будете знайомити нас з відповідями.

 

Кейс №1 Фізика

 

Цукровий пісок можна спресувати в кубики, подрібнити в порошок настільки дрібний, що від найменшого подиху він буде підніматися в повітря, як пил. Цукрові порошинки можна розгледіти лише під мікроскопом. Цукор можна розділити на дрібніші частинки, розчинивши його у воді. Якщо ж випарити з розчину цукру воду, молекули цукру знову з'єднуються одна з одною в кристали. Але і при розчиненні у воді, і при подрібненні цукор залишається цукром.

Дроти ліній електропередач ніколи не натягують туго. Зробити цього не можна тому, що довжина проводів весь час змінюється. Влітку вони бувають довшими, а взимку коротше. Вночі вони теж коротшають, а вдень подовжуються. Всі металеві вироби помітно скорочуються від холоду. Якщо в літній день туго натягнути дроти, то взимку вони помітно зменшаться в довжині і так натягнуться, що можуть лопнути.

Теплове розширення доводиться брати до уваги при будівництві мостів та ліній електропередач, прокладання труб опалення, укладанні залізничних рейок, виготовленні залізобетонних конструкцій і в багатьох інших випадках.

Явище теплового розширення широко використовується в техніці і побуті. Для виготовлення автоматичних запобіжників для автоматичного включення і виключення нагрівальних приладів широко використовуються біметалічні (з двох металів) пластинки. Один з металів при збільшенні температури розширюється набагато більше, ніж інший, в результаті цього пластинка вигинається і електричний ланцюг розмикається (або замикається).

 

Завдання: Розгляньте малюнки, дайте відповіді на поставлені питання у вигляді розповіді:

1. Чи відбулись з водою якісь зміни? На що перетворюється вода в результаті цих змін? Що є причиною цього перетворення?

2. Чи відбуваються зміни в молекулі самої води?

3. Чи важливе перетворення одного стану речовини  в інший? Що було б,

якби у деяких предметів зникла б властивість змінювати агрегатні стани? До

чого це могло б призвести?

4. За інформацією кейсу зробіть висновки і дайте визначення  фізичних явищ.

 Задача:  Коли відро з водою важче: коли воно наповнене холодною водою або гарячої? Відповідь обґрунтуйте.

Фішка для допитливих

Механічні наручні годинники рекомендується заводити вранці, а не ввечері, коли знімають їх з руки. У щойно знятому з руки годиннику пружина нагріта від руки. Заведена до упору пружина, остигаючи і стискаючись, коротшає і може лопнути (розірватися).

 

Кейс №2 Хімія

З усіма предметами, які нас оточують, відбуваються різні зміни.

Якщо нагріти мідну пластину на повітрі, вона втратить свій блиск і покриється нальотом чорного кольору, який можна легко зішкребти. Повторюючи цей процес багато разів, можна всю мідь перетворити в чорний порошок, цей порошок називається купрум (ІІ) оксид.  Купрум (ІІ) оксид – це нова речовина, яка має нові властивості. І при охолодженні чорний порошок знову не стане міддю.

Стрічка металу магнію, якщо її підпалити, горить яскравим,  сліпучим світлом. Виходить нова речовина – магній оксид.

Візьмемо скляну трубку і будемо продувати повітря через розчин вапна – вапняну воду. Рідина стане каламутною, бо в ній утворюється білий порошок, схожий на крейду. Поступово цей порошок осяде на дно посудини. Цей осад є новою речовиною, яка утворилося з розчиненого у воді вапна і вуглекислого газу.

При горінні деревини відбувається виділення води і вуглекислого газу. Ми не можемо цього бачити, але якщо провести ряд експериментів - це стане очевидним. Якщо піднести запалений сірник до перевернутої склянки, на стінках склянки зсередини осядуть крапельки води.

Завдання: Дайте відповіді на поставлені питання у вигляді розповіді:

1. Що ж спільного в описаних явищах?

2. Чи відбуваються зміни в молекулах речовин? Які?

3. Чим відрізняються  описані явища від фізичних?

4. За інформацією кейсу зробіть висновки і дайте визначення  хімічних явищ.

 

Ось ми з вами дізнались певну кількість інформації стосовно фізичних і хімічних явищ. Але все ж таки на уроці хімії нас більше цікавлять хімічні явища або реакції. І тому нам потрібно навчитись їх відрізняти, впізнавати. Оскільки ми не можемо спостерігати неозброєним оком зміни, що відбуваються з молекулами, має бути інший спосіб виявлення хімічних явищ. Існують ознаки, за якими можна визначити, відбувається фізичне чи хімічне явище. Тому ми з вами зараз зробимо невелику перерву у «поглиненні інформації» і станемо дослідниками. Крім кейсів з інформацією, у вас на столах є інструкційні картки та набори реактивів. Нагадую вам правила техніки безпеки ( на слайді)

Запобіжні заходи під час роботи з реактивами

-  працювати з реактивами слід обережно, не кваплячись;

- берегти очі;

- ні в якому разі не пробувати на смак;

- не брати речовини руками;

- не підносити посудину з речовиною до облич. Для ознайомлення з запахом потрібно долонею зробити рух від отвору посудини до носу.

- Що ж потрібно робити коли на шкіру, або в очі потрапив  реактив?

(Слід негайно змити реактив  великою кількістю води, до лікаря)

 Виконання лабораторних дослідів за інструкційними картками

Дослід 1. «Взаємодія мильного розчину з розчином оцтової кислоти»

У пробірку налити 2 мл мильного розчину, а потім до нього додати кілька

 крапель оцтової кислоти, результат спостереження занести у відповідну графу таблиці.

Дослід 2. «Взаємодія розчину оцтової кислоти з шматочком крейди»

У пробірку налити 2 мл розчину оцтової кислоти, а потім опустити в неї шматочок крейди. Результат занести в графу таблиці.

Дослід 3. «Взаємодія сирої картоплі з розчином йоду»

На свіжий зріз картоплі капнути крапельку розчину йоду, спостережуваний результат занести в таблицю.

Дослід 4.  «Взаємодія розчину оцтової кислоти з метилоранжем» Вода,зеленка,крот

У пробірку налити 2 мл оцтової кислоти, а потім до неї додати кілька крапель метилоранжу, результат спостереження занести у відповідну графу таблиці.

Дослід 5. «Взаємодія амоній хлориду з кальцій гідроксидом»

До кількох кристалів амоній хлориду добавляємо кальцій гідроксид Крот? і розтираємо у порцеляновій ступці, спостережуваний результат занести в таблицю.

Дослід 6. «Розклад цукру при нагріванні»

Нагріти цукор до зміни забарвлення, спостережуваний результат занести в таблицю. ( після виконання і доповіді групи звернути увагу на ознаки при горінні сірника і сухого палива)

Ви простежили за перебігом кількох хімічних реакцій. Які ознаки хімічної реакції ви спостерігали?( запах,колір,осад,тепло,світло,газ)

Схема на дошці

Ознаки хімічних реакцій:

• виділення газу,
• утворення або зникнення осаду,
• зміна забарвлення,
• поява, зникнення або зміна запаху,
• виділення або поглинання теплоти,
• випромінювання світла,поява полум’я

Які умови ви створювали для того, щоб вони відбулися?  (Єднали речовини, перемішували,  нагрівали, підпалювали)

Отже, для того, щоб відбулася хімічна реакція потрібно:

- Наявність речовини;

- Тісний контакт між ними;

- Зміна температури. 

 

Продовжимо далі роботу з кейсами.

 

Кейс №3 Біологія

Ви, звичайно, розумієте, що хімія відбувається не тільки в пробірках у шкільній лабораторії. Найбільш вражаючі хімічні явища ви можете спостерігати в природі. І значення їх так велике, що не було б життя на землі, якби не деякі з природних хімічних явищ.

Першим ділом поговоримо про фотосинтез. Це процес, під час якого рослини поглинають вуглекислий газ з атмосфери і під впливом сонячного світла виробляють кисень. Цим киснем ми дихаємо.

В процесі фотосинтезу задіяні фотони, які випромінює сонце, і спеціальні пігментні молекули рослин – хлорофіл. У клітинах рослин він міститься в хлоропластах, саме завдяки яким листя зелені.

З точки зору хімії при фотосинтезі відбувається ланцюжок перетворень, результатом якої є кисень, вода і вуглеводи в якості запасу енергії.

Дихання, наше з вами в тому числі, – це теж хімічне явище. Ми вдихаємо вироблений рослинами кисень, а видихаємо вуглекислий газ. З точки зору хімії дихання – це процес окиснення вуглеводів (як варіант: білків, жирів) за допомогою кисню, в результаті реакції утворюються вода, вуглекислий газ і енергія, яку клітини запасають.

Впевнена, ви помічали, як влітку легко дихається після грози. І повітря теж стає особливо свіжим і набуває характерний запах. Кожен раз після літньої грози ви можете спостерігати ще одне поширене в природі хімічне явище – утворення озону. У грозу під впливом блискавок частина молекул кисню розпадається на атоми, молекулярний та атомарний кисень з'єднуються, і утворюється О₃.

Ось чому ми відчуваємо особливу свіжість після грози, нам легше дихається, повітря здається більш прозорим. Справа в тому, що озон набагато більш сильний окиснювач, ніж кисень. І в невеликій концентрації (як після грози) безпечний. І навіть корисний, оскільки розкладає шкідливі речовини у повітрі, по суті, дезінфікує його. Проте у великих дозах озон дуже небезпечний для людей, тварин і навіть рослин, для них він отруйний.

Завдання: Складіть коротку (2-3 речення) розповідь про інформацію з вашого кейса. Чи можете ви навести ще приклади хімічних явищ у природі? Яке значення вони мають? Що було б, якщо б вони перестали відбуватись?

Задача: Яке хімічне явище має дуже важливе значення для природи, а людині у побуті приносить тільки проблеми?

Фішка для допитливих

Дезінфікуючі властивості отриманого лабораторним шляхом озону широко використовуються для озонування води, збереження продуктів від псування, в медицині і косметології.

 

Кейс №4 Наука

Безліч нових відкриттів у науці, а також підтверджень наукових теорій і гіпотез зроблено завдяки моделюванню фізичних та хімічних явищ у природному середовищі.

У 1923 році радянський вчений Олександр Іванович Опарін  припустив, що в умовах первісної Землі органічні речовини виникали з найпростіших сполук — аміаку, метану, водню і води. Енергія, необхідна для подібних перетворень, могла бути отримана або від ультрафіолетового випромінювання, або від частих грозових електричних розрядів — блискавок. Можливо, ці органічні речовини поступово накопичувалися в древньому океані, утворюючи первинний бульйон, в якому зародилося життя. Це припущення було назване гіпотезою хімічної еволюції й зайняло важливе місце серед інших гіпотез походження життя на Землі.

У 1953 році  американцями Стенлі Міллером і Гарольдом Юрі був проведений експеримент, в якому моделювалися гіпотетичні умови раннього періоду розвитку Землі для перевірки можливості хімічної еволюції.

Апарат, спроектований для проведення експерименту, включав суміш газів, що відповідала тодішнім уявленням про склад атмосфери ранньої Землі, і електроди,що пропускали через неї електричні розряди, імітуючи міні-блискавки.    

Експеримент Міллера — Юрі вважається одним з найважливіших дослідів в дослідженні походження життя на Землі. Первинний аналіз показав наявність в кінцевій суміші  5 амінокислот. Однак більш точний повторний аналіз, опублікований в 2008 році, показав, що експеримент привів до утворення 22 амінокислот. До речі, Стенлі Міллер провів цей експеримент, який приніс йому всесвітню відомість,  ще студентом Чикагського університету.

Експеримент показав, що органічні сполуки (у тому числі амінокислоти) теоретично могли формуватися з неорганічних сполук в умовах стародавньої Землі. Але нічого, що нагадувало б живих істот, за 70 років подібних експериментів одержати не вдалось.

Завдання: Складіть коротку розповідь за інформацією вашого кейсу. Розподіліть процеси,які використовували вчені на фізичні та хімічні.

 

Кейс №5 Технології

 Інженери PNNL (США) розробили технологічний процес, що дозволяє ефективно переробляти водорості в нафту. Компанія Genifuel ліцензувала дану технологію і готується до будівництва експериментального підприємства для отримання біопалива.

Процес, що займає в природі мільйони років, у спеціальному хімічному реакторі проходить менш ніж за годину.

Для здобуття енергії потрібні лише зелені водорості і нагріта до 350 °C  прісна вода.

В процесі зрідження і газифікації вихідна сировина (паста з водоростей)  перетворюється у:

— сиру нафту, яка може бути перероблена в різні види палива;

— чисту воду, яка може бути використана для вирощування водоростей;

— паливний газ, який можна запасати або спалювати для виробництва електроенергії;

— поживні речовини, необхідні для росту водоростей (такі як азот, фосфор і калій).

 

 

 

Завдання: Складіть коротку розповідь за інформацією кейсу. Які явища зустрічаються у вашій інформації?

 

 

Кейс №6 Література

Будь-який  літературний твір містить у собі безліч описів явищ, як фізичних так і хімічних. І це не дивно, адже вони оточують нас повсюди… Опис явищ робить вірші і прозу більш яскравими, образними, колоритними, дозволяючи читачеві мати повне уявлення про які-небудь події. Література допомагає нам по-новому розкрити звичну для нас науку, показати її у захоплюючому, ігровому ключі.

Завдання: Прочитайте уривки з творів та класифікуйте явища, які в них зустрічаються на фізичні і хімічні.

Іван Драч

Яйце розіб’є, білком помаже,

На дерев’яну лопату – та в піч,

І тріскотітиме іскрами сажа –

Мініатюрна зоряна ніч.

 

На хмелі замішаний, видме груди,

Зарум’янілий, круглий на вид.

Скоринка засмалена жаром буде,

Аж розіграється апетит.

 

В підсохлому тісті кленова лопата

Вийме з черені, де пікся в теплі,–

І зачарується білена хата

З сонця пахучого на столі.

 

Наталя Забіла

 

І жовте листя непомітно

з дерев зриває раз у раз.

Злітає листя. Жовтий килим

Лягає з шурхотом до ніг.

А вже на нього пухом білим

Сідає перший чистий сніг…

 

Ліна  Костенко

 

Чатує вітер на останнє листя

старого дуба, що своїм корінням

тримає схили урвища…

А знизу,

по глинищах,

по збляклих травах

вповзає дим циганського багаття

і чутно — перегукуються люди

за сірою гіркою пеленою…

 

Василь Симоненко – “Некролог кукурудзяному качанові…”

 

Не чути голосінь, іржавіють оркестри,

Оратори втомились від кричань:

В труні лежить не вождь і не маестро,

А просто — кукурудзяний качан.

…

Качане мій, за що тебе згноїли?

Качане мій, кому ти завинив?

Качане мій, лягли в твою могилу

І людська праця, і щедроти нив.

 

Безсонні ночі, неспокійні днини,

Мозолі, піт, думок гарячий щем

Лягли з тобою поруч в домовину

І догнивають під густим дощем.

 

Тарас Шевченко

Зоре моя вечірня,

Зійди над горою,

Поговоримо тихесенько

В неволі з тобою.

Розкажи, як за горою

Сонечко сідає,

Як у Дніпра веселочка

Воду позичає.

 

Борис Пастернак

 

Мело, мело по всій землі,

Мело, сніжило.

Свіча горіла на столі,

Свіча горіла.

Злітався сніг і вирував

Перед шибками,

Так влітку на вогонь мошва

Летить роями.

 

Підведення підсумків уроку-кейсу

В якості загадки проводимо експеримент: у 2 склянки наливається вода, температура якої заміряється. Потім в один стакан наливається концентрована сульфатна кислота, а в іншій – розчиняється кристалічний нітрат амонію. Температура отриманих розчинів знову вимірюється. Виникає питання: «До яких явищ можна віднести побачені явища і чому?»

Повертаємось до обговорення відеофайлу з початку уроку. Потім учитель допомагає учням зробити висновок про наявність фізико-хімічних явищ, про відсутність чітких меж між явищами, про тісні взаємозв'язки природи з науками,що її вивчають.

Рефлексія,підсумки уроку

1. Я знаю, що під час фізичних явищ молекули речовини _______________
2. Я знаю, що під час хімічних  явищ молекули речовини _______________
3. Я знаю, що хімічні явища ще називають ___________________________
4. Я знаю що ознаками хімічної реакції є _____________________________
5. Я знаю, що для того, щоб відбулася реакція необхідно ________________

 

Сьогодні на уроці головним було:

Сьогодні на уроці цікавим було:

Отримані знання та напрацьовані компетенції:

• Виявлення ресурсів досліджуваного об'єкта, їх класифікація (учні самостійно описують склад, будову, фізичні та хімічні властивості води);
• Вміння швидко знайти необхідну інформацію за темою.
• Формулювання питань дослідницького характеру,висунення гіпотез, проектування експериментів з доведення гіпотез
• Отримання практичних навичок застосування отриманої інформації.
• Отримання конкретних знань з географії, фізики, хімії та інших розділів (наведені в розгортках).

 

Домашнє завдання

 

• п.32
• Творче завдання: скласти питання дослідницького характеру, на які ви не можете знайти відповідь у підручнику.