Урок з хімії "Добування кисню в лабораторних умовах та промисловості"

Дата ___/____/____ Клас _________ Прізвище вчителя __________________________

Добування кисню в лабораторних умовах та в промисловості.
Реакції розкладу. Поняття про каталізатор

Мета уроку: ознайомити учнів зі способами добування кисню в лабораторних умовах та в промисловості; сформувати уявлення про реакції розкладу та каталізатори на прикладі способів добування кисню; поглибити знання учнів про кисень як просту речовину, його фізичні властивості.

Очікувані результати: учні мають уміти описувати способи добування кисню в промисловості та лабораторії; розпізнавати реакції розкладу; усвідомити роль каталізаторів у хімічних реакціях.

Базові поняття й терміни: Оксиген, кисень, прості й складі речовини, хімічна реакція, хімічне рівняння, реакції розкладу, каталізатор.

Обладнання: _______________________________________________________________

Тип уроку: комбінований.

 1. Організаційний етап

1.1. Привітання. .

 

1.2. Перевірка присутності учнів: кількість за списком _________,
кількість присутніх на уроці ___________, відсутніх ___________.

1.3. Перевірка готовності учнів до уроку.   Сіли зручно за парти, приготувались до роботи. Посміхнулись.

   У нас сьогодні на уроці гості. А в Україні існує традиція доброзичливого, шанобливого ставлення до них. Тож нехай на сьогоднішньому уроці проявом гостинності будуть бадьорий настрій, кмітливий розум, творче мислення і натхненна праця протягом всього уроку. А щоб їх пробудити пропоную вправу «Шукуйте загальне»:

 

Навч

Прох                               ???

Зітх

Баж

 

 2. Етап перевірки домашнього завдання

. Бліц контроль. . Бліц-контроль

Учитель зачитує запитання, а учні записують відповіді на них. Один учень працює біля дошки.

1. Який хімічний елемент є найпоширенішим у природі? (Оксиген.)

2. Хто вперше припустив, що атмосферне повітря складається з «вогненного» і «зіпсованого»? (К. Шеєле.)

3. Як називали теорію про склад повітря до відкриття кисню? (Теорія флогістону.)

4. Хто вперше вивчив властивості кисню й дав йому назву як хімічному елементу? (А. Л. Лавуазьє.)

5. Чому дорівнює відносна атомна маса Оксигену? (16.)

6. Чому дорівнює відносна молекулярна маса кисню? (32.)

7. Чому дорівнює валентність кисню? (ІІ.)

8. Яким є агрегатний стан кисню за нормальних умов? (Рідким.)

9. З чого складається повітря? (Азот, кисень, вуглекислий та інші гази.)

10. У якій групі та в якому періоді розташовано Оксиген ? (VІ група, 2 період.)

11. Як називається проста речовина, яка складається з трьох атомів Оксигену? (Озон.)

12. Який колір має кисень за температури –200 ºС? (Синій.)

Учні обмінюються зошитами. Учитель зачитує відповіді, а діти перевіряють їх на дошці і в зошитах.

 3. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності

3.1. Показ практичного значення вивчення нового матеріалу.

Завдання на ерудицію

На одній із площ міста Лідс (Велика Британія) стоїть бронзова скульптура красивого молодика в модному костюмі XVIII ст. Нахил голови та пильний погляд висловлюють увагу й терпляче очікування на результат. У правій руці він тримає лінзу, а в лівій — тигель із «ртутною окалиною» (меркурій(ІІ) оксид). Цього відомого хіміка увічнено під час проведення славетного досліду. Про кого й про який дослід ідеться?

Відповідь: ідеться про Дж. Прістлі та його дослід із відкриття кисню

3.2.  Гра « Ромашка»

1. Чому часто говорять, що кисень було відкрито тричі?

2. Хто з науковців довів, що кисень — проста речовина?

3. Спробуйте припустити, з яких речовин можна отримати кисень — простих чи складних?

4. Що може об’єднувати ці речовини?

3.3. Повідомлення теми уроку.

3.4. Формулювання разом з учнями мети й завдань уроку.

 Етап засвоєння нових знань

Щоб з'ясувати тему сьогоднішнього уроку я пропоную відгадати загадку:

Я живу і не тужу,

З ким зустрінуся – дружу,

Ми удвох з моїм сусідом

Називаємось оксидом.

Друзями моїми стали

І метали, й неметали.

Феєрверк влаштую вмить,

Бо у мене все горить.

Я внизу у тропосфері,

Залечу в іоносферу.

Мною дихать – всяк мастак

Називають мене як?

(Речовина кисень та елемент, що його утворює – Оксисен)

Отже, тема уроку «Добування кисню в лабораторних умовах  та промисловості. Реакції розкладу. Поняття про каталізатор

Завдання:

• скласти «досьє» на хімічний елемент Оксиген;
• вивчити його поширення в природі;
• з'ясувати фізичні властивості кисню;
• ознайомитись із способами добування та збирання кисню;
• встановити хто вперше добув кисень;
• засвоїти нові для вас поняття «каталізатор», «реакція розкладу».

     Девізом нашого уроку будуть слова  Я. А. Коменського: «Вважай нещасним той день або той час, в який ти не засвоїв нічого нового і нічого не додав до своєї освіти».

 

 План пояснення нового матеріалу

1. Добування кисню в природі. (Евристична бесіда.)

2. Добування кисню в промисловості. (Розповідь учителя.)

3. Добування кисню в лабораторних умовах. (Розповідь учителя з демонструванням дослідів.)

Демонстрації

— Добування кисню з калій перманганату.

— Добування кисню з гідроген пероксиду.

— Добування кисню витисненням води.

— Виявлення наявності кисню.

4. Поняття про каталізатор. (Розповідь учителя.)

5. Реакції розкладу. (Евристична бесіда.)

 Добування кисню в природі

Використовуючи кисень із повітря для дихання, ми автоматично зменшуємо його кількість. Але вміст кисню в повітрі лишається сталим — 21 %. Тож як підтримується необхідний нам сталий вміст кисню в атмосфері? Як добувають кисень у природі?

Англійський учений Дж. Прістлі в 1774 р. провів дослід: під ковпак помістив мишу й поклав гілочку м’яти. Миша продовжувала жити, незважаючи на те, що повітря під ковпак не надходило. Дж. Прістлі дійшов висновку, що зелені рослини «покращують» повітря, зіпсоване диханням і горінням, роблячи його придатним для життя.

Рослини, поглинаючи атмосферний кисень під час дихання, паралельно активно виробляють його в процесі фотосинтезу:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2.

Висновок: у природі кисень виробляється в хлоропластах рослин під час фотосинтезу з вуглекислого газу й води під дією світла.

 

Запитання для бесіди

1. Згадайте з курсу природознавства, який процес називають фотосинтезом.

2. Які живі організми здатні до фотосинтезу?

3. Назвіть умови, необхідні для перебігу фотосинтезу.

4. Чому зелені рослини називають «легенями Землі»?

 

 Добування кисню в промисловості

Кисень необхідний не тільки в природі. У промисловості його використовують для отримання металів та інших необхідних речовин. Для цього кисень потрібний у великих кількостях. Способи отримання, які використовуються при цьому, називаються промисловими.

У промисловості кисень отримують із рідкого повітря. Спочатку повітря стискають потужними компресорами. При цьому він, як і будь-який газ за стискання, сильно нагрівається. Якщо вам доводилося енергійно накачувати велосипедну камеру, ви маєте пам’ятати, що корпус насоса й шланг нагріваються досить відчутно.

Стиснуте повітря у великих балонах охолоджується. Якщо газ стиснули дуже сильно, його подальше розширення може призвести до такого сильного охолодження, що частина повітря зріджується. Рідке повітря збирають у спеціальні ємності, які називаються посудинами Дюара й за будовою нагадують звичайний термос. Посудина Дюара має дві стінки, з простору між якими відпомповано повітря. За рахунок цього посудина практично не пропускає теплоти, тож у ній можна досить довго зберігати зріджений газ за низької температури.

Як ви вже знаєте, рідкий кисень кипить за більш «високої» температури (–183 °С), ніж рідкий азот (–196 °С). Тому за «нагрівання» рідкого повітря, коли температура цієї дуже холодної рідини повільно підвищується від –200° до –180 °С, насамперед за –196 °С переганяють азот (який знову зріджують), а вже потім — кисень. Якщо таку перегонку рідких азоту й кисню виконувати неодноразово, можна отримати досить чистий кисень. Зазвичай його зберігають стиснутим у сталевих балонах, пофарбованих у блакитний колір. Характерне блакитне забарвлення балонів потрібне для того, щоб не сплутати кисень із яким-небудь іншим стисненим газом.

 

 Добування кисню в лабораторних умовах

Апаратура для промислового одержання кисню дуже складна й енергоємна. У лабораторії кисень найпростіше отримувати з оксигеновмісних сполук.

Уперше кисень було добуто, як ви вже знаєте, нагріванням меркурій(ІІ) оксиду за допомогою сфокусованого сонячного проміння (метод Дж. Прістлі):

2HgO = 2Hg + O2.

Найчастіше кисень отримують нагріванням таких оксигеновмісних речовин, як калій перманганат (марганцівка, KMnO4), калій хлорат (бертолетова сіль, KClO3), калій нітрат (індійська, або чилійська, селітра, KNO3), гідроген пероксид Н2О2, до складу яких Оксиген входить у зв’язаному вигляді:

Цікавим є спосіб отримання кисню з пероксидів металів, який раніше застосовували на підводних човнах, оскільки в цій реакції одночасно з виділенням кисню відбувається поглинання вуглекислого газу:

На сучасних атомних підводних човнах, де є потужне й майже невичерпне джерело електричної енергії, є можливість отримувати кисень розкладанням води під дією електричного струму (електроліз води):

 

 Поняття про каталізатор

Гідроген пероксид зазвичай використовують у вигляді 3-відсоткового водного розчину. Багато хто з вас знайомий із ним, тому що цей розчин застосовують як дезінфікувальний засіб для обробки подряпин і неглибоких ран. Він нестійкий і повільно розкладається на кисень і воду вже в пляшечці. Потрапивши на подряпину або ранку, пероксид починає виділяти кисень набагато інтенсивніше (сильно пузириться, шипить). Справа в тому, що кров містить особливі речовини (каталізатори), які прискорюють реакцію розкладу гідроген пероксиду.

Каталізатори — це речовини, здатні прискорювати хімічні перетворення, залишаючись при цьому незмінними. Каталітична реакція — це хімічна реакція, яка відбувається за участю каталізатора.

Каталізаторами розкладу Н2О2 можуть служити багато речовин, зокрема й неорганічні: манган(ІV) оксид (MnO2), деревне вугілля (вуглець), залізний порошок. Існують також «антикаталізатори» — речовини, які уповільнюють хімічні перетворення. Такі сповільнювачі хімічних реакцій називаються інгібіторами. Наприклад, фосфатна кислота (Н3РО4) перешкоджає розкладанню гідроген пероксиду.

Для того щоб зрозуміти, як працює каталізатор, учитель пропонує учням ознайомитися з арабською притчею, яку в 1941 р. біохімік К. Ліндерстрем-Ланг розповів королю Данії Християнові Х на церемонії вручення найпочеснішої наукової нагороди цієї країни.

Помирав старий араб. Усе його багатство складалося з 17 прекрасних білих верблюдів. Перед смертю він зібрав своїх синів й оголосив їм останню волю: «Мій старший син, опора сім’ї, повинен отримати після моєї смерті половину всіх верблюдів, середньому синові я залишаю третину, а молодшому — дев’яту частину стада». Сказав так і помер. А брати, поховавши батька, почали ділити стадо. Але 17 не ділиться ні на 2, ні на 3, ні на 9. Допоміг їм старий мудрець. «Виконати волю батька дуже просто,— сказав він.— Я дарую вам свого старого чорного верблюда, а ви спробуйте розділити стадо». У братів тепер було 18 верблюдів. Старший син отримав 9, середній — 6, а молодший — 2 з них. Однак, 9 + 6 + 2 = 17, чорний верблюд виявився зайвим. Саме цей чорний верблюд подібний до каталізатора: він зробив можливим процес, який без нього був немислимим, не зазнавши при цьому змін.

Каталізатори відіграють важливу роль у житті людини: усі процеси у живих організмах відбуваються за наявності каталізаторів (ферментів), майже всі хімічні виробництва існують завдяки участі каталізаторів у різноманітних хімічних реакціях.

 

 Реакції розкладу

Хімічні реакції, під час яких з однієї речовини утворюються дві або більше інших, називаються реакціями розкладу.

У результаті реакцій розкладу з молекули складної речовини утворюється кілька простих або складних речовин:

А → В + С +...

Запитання для бесіди

1. Що називають хімічними реакціями?

2. Дайте визначення реагенту.

3. Що таке продукти реакції?

 5. Узагальнення й систематизація знань

5.1. Завдання на закріплення матеріалу.

1. Для добування кисню в лабораторії учням надано речовини: а) KClO3; б) H2O2; в) KMnO4; г) MnO2. Яку з них учні мають використати як каталізатор? Запишіть рівняння реакцій розкладу для цих речовин.

Відповідь: а) 2KClO3 → 2KCl + 3O2; б) 2H2O2 → 2H2O + O2;
в) 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2; г) каталізатор.

2. Складіть рівняння реакції розкладу калій нітрату (KNO3), якщо відомо, що продуктами реакції є калій нітрит (KNO2)
і кисень. Порівняйте вміст (масові частки) Оксигену у вихідній речовині та продукті реакції.

Відповідь: 2KNO3 → 2KNO2 + O2; w(O) = 47,5 %; w(O) = 38 %.

5.2. Прийом «Склади слово». 5.2 Прийом «Склади слово»

На столах в учнів лежать завдання — 11 запитань.

Завдання для учнів: одним словом дати відповіді на ці запитання, потім із кожного слова взяти першу літеру й виписати їх навпроти запитань в окремий стовпчик.

Якщо відповіді правильні, з отриманих літер складеться ключове слово.

№ з/п	Запитання	Перші букви ключових слів
1	Яка проста газоподібна речовина має молекулярну масу 32? (Кисень.)	К
2	Назвіть ім’я Лавуазьє. (Антуан.)	А
3	Який фізичний параметр необхідний для розкладання KMnО4? (Температура.)	Т
4	Як називаються частинки, що утворюють молекулу кисню? (Атоми.)	А
5	Де можна отримати кисень, окрім промислових виробництв? (Лабораторія.)	Л
6	Як називаються речовини, що уповільнюють перебіг хімічних реакцій? (Інгібітори.)	І
7	Яку фізичну властивість має озон на відміну від кисню? (Запах.)	З
8	Якого газу в повітрі найбільше? (Азоту.)	А
9	Яку скіпку використовують для визначення наявності кисню? (Тліючу.)	Т
10	Як називається хімічний елемент з атомною масою 16? (Оксиген.)	О
11	Який тип реакції необхідний для отримання кисню з гідроген пероксиду, калій перманганату й води? (Розкладу.)	Р

 

VІI. РефлексіяУчитель: А тепер давайте висловимо думку про те, чи знадобиться  вам та робота, яку ви провели при підготовці до уроку,  ті навички, які ви отримали під час до уроку - проекту.

• Як ви вважаєте, чи досягли ми мети уроку?
• Чи корисні вам будуть ці знання у майбутньому?
• Що нового ви дізналися на уроці?
• Чи все вам було зрозуміло?
• Що виявилося складним для розуміння?
• Ну, що ж. Всьому в житті свій час.
• Учитель:         Дзвін кличе на перерву нас.
•                         Я хочу щиро побажати,
•                         Любі хлопці та дівчата,
•                         Щоб добрими ми всі зростали,
•                         Батьків і ближніх поважали,
•                         Щоб мудрість ми в житті знайшли.
•                         І всі щасливими були.
• Бажаю всім вам розуміння людських цінностей: розуму, добра, любові.  Саме вони  відокремлюють нас від органічного світу. Вони роблять людину людиною, допомагають зрозуміти своє місце в житті.  Тож шануємо в собі людину. На все добре.

 6. Домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання

6.1. Завдання для всього класу.

Підручник ______________

6.2. Індивідуальне завдання.

 7. Підбиття підсумків уроку

Учитель пропонує учням висловитися щодо досягнення мети уроку.