Урок на тему: "Складання рівнянь окисно-відновних реакцій,Значення окисно-відновних процесів у житті людини, природі й техніці"

Тема: Складання рівнянь окисно-відновних реакцій. Значення окисно-відновних процесів у житті людини, природі й техніці

Мета: продовжити відпрацювання навичок складання хімічних формул бінарних сполук за ступенями окиснення елементів та рівнянь найпростіших окисно-відновних реакцій на основі електронного балансу; показати значення окисно-відновних реакцій у природі, промисловості та побуті;розвивати пізнавальну активність учнів, увагу, хімічну мову, логічне мислення, уміння аналізувати, порівнювати й узагальнювати інформацію, сприяти розширенню їх світогляду, формувати життєві компетенції, виховувати творче ставлення до практичного використання знань з хімії.

Очікувані результати: учні мають складати електронний баланс для окисно-відновних реакцій; уміти визначати окисник і відновник за рівняннями хімічних реакцій; наводити приклади застосування окисно-відновних реакцій у природі та житті людини.

Базові поняття та терміни: ступінь окиснення, окисник, відновник, процеси окиснення і відновлення, окисно-відновні реакції, метод електронного балансу.

Обладнання: періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва, зошит, роздатковий матеріал, мультимедійна презентація, проектор, комп’ютер.

Тип уроку: закріплення й вдосконалення знань, умінь і навичок.

Компетентності, які формуються в учнів: уміння вчитися, спілкуватися державною мовою, історична, загальнокультурна, соціальна, комунікативна, здоров’язбере-жувальна, науково-природнича.

Підготовчий етап. За тиждень до уроку учням пропонується об’єднатися в творчу групу, самостійно відшукати та опрацювати інформацію про роль окисно-відновних реакцій в природі, техніці, житті людини. Результат своєї роботи представити у вигляді учнівської презентації на уроці.

Епіграф до уроку: «Справжній хімік повинен пам’ятати, що його знання складаються з двох частин: це теорія та …» (використання їх на практиці)». (Д. І.Менделєєв) (слайд 2)

Хід уроку:

I. Організаційний момент

Привітання, перевірка готовності учнів до уроку, налаштування на робочий настрій та побажання успіху в роботі.

Кожен учень отримує індивідуальну картку успішності.

Індивідуальна картка оцінювання знань учня ____класу_________________

II. Актуалізація опорних знань

(слайд 3) Що спільного?

(слайд 4) Вправа «Дерево знань»

1. Метод «Незакінчені речення» (Самоперевірка)

Учитель зачитує початок речення, а учні повинні письмово його закінчити.

1. Елемент, який втрачає електрони, називається_____________. (відновником).

2. Елемент, який приєднує електрони називається _____________. (окисником).

3. Під час окисно-відновних реакцій загальне число електронів, що віддає відновник, повинно дорівнювати_____________. (загальному числу електронів, які приєднує окисник).

4. Сума ступенів окиснення в електронейтральних молекулах дорівнює_____. (0).

5. Реакції, в яких ступінь окиснення атомів змінюється, називаються __________________. (окисно-відновні реакції).

6. Процес віддавання електронів називається ________________. (окиснення).

7. Процес приєднання електронів називається ________________. (відновлення). (слайд 5)

        2. Метод «Мозковий штурм» (слайд 6)

1.               Використовуючи ці терміни прокоментуйте реакцію:

                           Н₂ + СІ₂ = 2НСІ

3. Метод «Сніжний ком» (Взаємоперевірка) (слайд 7)

Визначити ступінь окиснення Сульфуру в сполуках:

S, H₂S, SO₂ ,SO₃ ,H₂SO₄ ,Na₂S, K₂SO₃.

Максимальний ступінь окиснення Сульфуру  в сполуках: ______.

Мінімальний ступінь окиснення Сульфуру  в сполуках: _______.

4. Установіть відповідність між схемою перетворення та кількістю електронів, відданих або приєднаних атомами. (слайд 8)

А)  Р⁰   →  Р^─3 ;                           1.+ 8е^─

Б)  S^┼6  → S^─2 ;                            2. + 3е^─

В)  Fe^┼2 →  Fe^{┼ 3};                        3. + 2е^─

    Г)  Cl₂⁰  → 2Cl^─;                         4. ─1е^─

5.Відео горіння фосфору (слайд 9)

Доведіть,що реакція ОВ. Запишіть реакцію, розставте ступені окиснення,назвіть процеси та їх учасників  (4P⁰ + 5O₂⁰ = 2P₂⁺⁵O₅^-2)

III. Мотивація навчальної діяльності

Мені дуже приємно, що ви швидко впорались із цим завданням. Однак при складанні рівнянь окисно-відновних реакцій можуть виникнути певні труднощі. Традиційний підбір коефіцієнтів може зайняти дуже багато часу. В цьому випадку нам завжди допоможе один універсальний та ефективний метод. Його назва метод електронного балансу.

Повідомлення теми уроку. (слайд 10)

Формулювання разом з учнями мети уроку.

1.               Сформулюйте: Чого чекаєте ви від уроку?

Які ваші сподівання? ( Метод мікрофону).

2.               Вчитель: Отже. разом ми визначаємо мету: (слайд11)

- Повторити теоретичний матеріал про окисно-відновні реакції.

- Удосконалювати навички складання електронних балансів окисно-відновних реакцій.

- Розкрити значення окисно-відновних реакцій.

IV. Формування нових знань

 Метод електронного балансу ґрунтується на тому, що кількість електронів, які втрачає відновник і приєднує окисник, завжди однакова. Скористаємось алгоритмом складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу (слайд12).

Алгоритм складання рівнянь окисно-відновних реакцій методом електронного балансу

1.   Записати схему реакції.
2.   Визначити ступені окиснення елементів до і після реакції.
3.   Підкреслити елементи, які змінили свої ступені окиснення.
4.   Під схемою реакції виписати елементи, що змінили свої ступені окиснення.

5. Визначаємо зміну кількості електронів за ступенем окиснення елементів.

6. Складаємо електронний баланс відданих і прийнятих електронів.

7. Отримані числа є коефіцієнтами в рівнянні реакції перед формулами речовин, що містять елементи, які змінили свої ступені окиснення.

8. Всі інші коефіцієнти отримуємо простим підбором.

9. Вказати окисник і відновник, процеси окиснення та відновлення.

Пояснення послідовності дій проводимо на прикладі компетентісного питання. (слайд 13)

Вироби зі срібла у разі зберігання протягом тривалого часу тьмяніють унаслідок утворення на поверхні нерозчинного арґентум (І) сульфіду чорного кольору. Відновити блиск срібла можна кип’ятінням виробу в розчині соди разом з алюмінієвою фольгою. Яка речовина в цьому випадку буде окисником , а яка – відновником? Складіть  ОВ рівняння цієї реакції.

4Ag⁰ + 2H₂⁺S^-2+O₂⁰ = 2Ag₂⁺S^-2↓ + 2H₂⁺O^-2

3Ag₂⁺S^-2+2Al⁰+5Na⁺O^-2H⁺+3H₂⁺O^-2=6Ag⁰ + 3Na⁺(Al⁺³(O^-2H⁺)₄)+3Na⁺H⁺S^-2

Потім пропоную повторити весь процес на іншому прикладі (бажаючий учень).

Zn + HNO₃ -> Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Zn + 4HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Не завадить запам’ятати ще декілька корисних порад (слайд 14):

1.               Знайдені методом електронного балансу коефіцієнти є остаточними. Змінювати їх не можна!
2.               Коефіцієнти з балансу спочатку запишіть у тій частині рівняння, де міститься більше сполук.
3.               В складних рівняннях коефіцієнти для Оксигену добирай в останню чергу.
4.               А тепер найважливіше! Мудрі китайці кажуть: (слайд 15)

«Не бійся, що не знаєш.

Бійся, що не навчишся.»

Тож ніколи не зупиняйся на досягнутому, постійно вчися!

V. Узагальнення й систематизація знань

1.Спочатку самостійна робота. Закріпити вивчений матеріал пропоную учням в ігровій формі.

«Подарунок від Святого Миколая.»

2.Слово вчителя

Уявімо собі, що ми потрапили у глибину століть, коли люди зрозуміли, що розпаливши багаття, можна зігрітися, а тепер опинились в Стародавньому Єгипті. Саме зараз цариця Клеопарра розчиняє в келиху з оцтом безцінну перлину… (слайд 16)

В ті часи люди ще не знали хімії і не могли написати рівняння цих хімічних реакцій:

C + O₂=CO₂

CaCO₃ + 2CH₃COOH = Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂

А тим більше, ніхто і не передбачав, що перша реакція набагато складніша за другу: адже саме тут відбувається переміщення електронів від атомів одного елемента до атомів іншого, отже вона буде окисно-відновною реакцією. (слайд 17)

Навколишній світ — це гігантська «хімічна лабораторія». Ще Геракліт помітив, що все в світі складається з протилежностей. Їхня боротьба і визначає сенс будь-якої речі, процесу. Діючи одночасно, ці протилежності утворюють напружений стан, котрим і визначається внутрішня гармонія речей. Наше життя постійно супроводжується хімічними реакціями. Багато  процесів належить до окисно-відновних реакцій. Отже, вони всюди. (слайд 18). Наша планета – величезна хімічна макролабораторія, в якій щосекундно відбуваються окисно-відновні реакції.

Зараз учні творчих груп пропонують вам проект на тему «Окисно-відновні реакції навколо нас».

Перша група: значення окисно-відновних процесів в природі.

Друга група: значення окисно-відновних реакцій в живих організмах.

Третя група: значення окисно-відновних реакцій в житті людини.

Четверта  група: значення окисно-відновних реакцій в техніці, металургії, хімічній промисловості. (слайд 19)

3. Починаємо нашу подорож.

Окисно-відновні реакції в природі

1-й учень. (слайд 20) Завдяки окисно-відновним процесам на ранніх стадіях існування нашої планети утворилися гірські породи та мінерали. Такі процеси, як виверження вулканів, згоряння метеоритних тіл, грозові розряди в атмосфері завжди супроводжувалися окисно-відновними реакціями.

(слайд 21) «Гроза». Звучить музика Вівальді: стрімка, велична, тривожна. Так композитор зобразив грозу. А ми знаємо, що це явище супроводжується окисно-відновними  реакціями. Завдяки їм за один грозовий дощ у ґрунті опиняється від 4 до 15 кг нітрогену на гектар.

N₂ + O₂ → NO

NO + O₂ → NO₂

2-й учень. (слайд 22) «Вулкан». Ще одне грізне природне явище. Цей природній катаклізм супроводжується низкою окисно-відновних реакцій:

H₂S + O₂ → SO₂ +H₂O

H₂S + SO₂ →H₂ SO₄ + S

79 р.н.е. «заговорив»  вулкан Везувій.  До цього часу він був мальовничою горою, яка на 1300 метрів підносилась над Неаполітанською затокою. Але 24 серпня над Везувієм здійнялась хмара незвичайної форми, яка згодом ставала все темнішою і темнішою. Посипався попіл, важкі камені, в повітрі відчувався запах спаленої сірки. Виверження вулкану повністю знищило Помпей. Місто зникло під шаром попелу, який досягав 3 метрів.

3-й учень.  (слайд 23)  «Корозія» . Дуже негативний процес відбувається   з метелами теж на основі окисно-відновних реакцій – це корозія (руйнування) металів, утворення іржі. Для того, щоб уникнути цього явища застосовують захисні покриття.

Щорічно корозія з’їдає 20% від  загальної маси вироблених металів та сплавів.

Fe + O₂ + H₂O → Fe(OH)₂

Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O → Fe(OH)₃

4-й учень.  Процеси гниття, бродіння, тління, утворення перегною; утворення мінеральних солей з перегною в ґрунті - це все окисно-відновні реакції. Дуже велике значення окисно-відновних реакцій в природі полягає в тому, що за допомогою цих реакцій постійно відбувається колообіг всіх хімічних елементів: Оксигену, Карбону, Нітрогену, Гідрогену.

Окисно-відновні реакції в живих організмах

5-й учень. (слайд 24) Окисно-відновні реакції найбільш поширені і відіграють значну роль в живих організмах. Вони є основою життєдіяльності, адже з ними пов’язані  найважливіші функції живої системи – це дихання, обмін речовин, травлення, фотосинтез у рослин. У живій природі окисно-відновні реакції є основою всіх процесів обміну речовин, які є джерелом енергії.

6-й учень.  Під час дихання органічні речовини окиснюються до кінцевих продуктів- вуглекислого газу і води, використовуючи для цього кисень. А під час фотосинтезу вуглекислий газ відновлюється в органічних сполуках, а кисень вивільняється у повітря.

Фотосинтез

СО₂ + Н₂О → C₆H₁₂O₆ + O₂

Дихання

C₆H₁₂O₆ + O₂ → СО₂ + Н₂О

У живих організмах можуть відбуватися й небажані процеси окиснення, наслідком чого можуть бути мутації ДНК та захворювання.

Окисно-відновні реакції в житті людини

7-й учень. (слайд 25) Людина здавна використовує окисно-відновні реакції у повсякденному житті, не замислюючись над природою цих процесів. Ще із сивої давнини людина навчилася використовувати ці процеси для обігрівання житла (спалюванні вугілля,дров,газу); приготування їжі,   добування багатьох органічних речовин; виробництво цілого ряду будівельних матеріалів; виробництво лікарських препаратів, хлібобулочних виробів, харчових та кормових добавок, вітамінів, гормонів, ферментів; виробництво кисло-молочних продуктів, сирів, пива, спирту, і багатьох інших продуктів.

8-й учень.  Природоохоронні заходи, які застосовують для очищення навколишнього середовища, а саме стічних вод і ґрунту від побутового і промислового забруднення ґрунтуються на процесах окиснення та відновлення. Певні види бактерій здатні розкладати, мінералізувати органічні сполуки, які потрапляють у воду та грунт. Псування харчових продуктів, почорніння срібних предметів. Завивка та фарбування волосся. Відбілювання та дезінфекція, горіння сірника – все це окисно-відновні реакції.(слайд 26)

Окисно-відновні реакції в металургії, техніці, хімічній промисловості

9-й учень. (слайд 27)Значення окисно-відновних реакцій в техніці дуже велике.

Окисно-відновні процеси використовуються у металургії під час виплавки чавуну та сталі, у техніці - одержання та очищення кольорових, рідкісних металів (нікель, вольфрам, молібден, хром, алюміній та ін.). Лужні метали такі як натрій, калій, лужноземельні – кальцій, барій отримують шляхом електролізу із їх солей. В основі електролізу лежать теж окисно-відновні реакції.

В основі всіх способів добування металів з їх сполук лежать окисно-відновні процеси:

FeO + C → Fe + CO

Cr₂O₃ + Al → Cr + Al₂O₃

V₂O₅ + H₂  → V +  H₂O

10-й учень. (слайд 28) Горіння палива в топках теплових електростанцій, в двигунах внутрішнього згорання, енергії, яка виділяється при спалюванні пального, вистачає  для запуску ракети в космічний простір та багато інших прикладів можна привести окисно-відновних процесів в техніці.

Так, крок за кроком, накопичувався практичний досвід використання окисно-відновних реакцій. Чимало їх було відкрито ще алхіміками. Вивчення окисно-відновних процесів продовжується і в наш час. І це легко пояснити. Але окисно-відновні процеси відіграють надзвичайно важливу роль у природі, виробництві, техніці та побуті.

Проблемне запитання: Фантастична ситуація. Що було б у світі без окисно-відновних реакцій? ( учні відповідають, метод «мікрофону»)

Бесіда: обговорення відповіді на питання: «ОВР – добро чи зло ?»

VI. Підведення підсумків уроку

1.               Результати оцінювання.
2.               Рефлексія:

Використовую інтерактивний прийом «Мікрофон»

— Яке завдання стояло перед нами на уроці?

Вправа «Дерево знань»(слайд 29)

— Який результат нашого уроку?

— Чи є ті, хто зробив сьогодні для себе маленьке відкриття?

VII. Домашнє завдання.(слайд 30)

Опрацювати § 16,17; письм. № 191, 199 (а-д).