Урок "Значення окисно-відновних реакій"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УРОК -ПРОЕКТ

хімії у 9 класі

 «Значення окисно-відновних реакцій»

 

 

 

Сьомка Р.І – вчитель хімії

                                                                      ЗОШ І-ІІ ст. с. Жовтневе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема. Значення окисно-відновних реакцій у природі  й життєдіяльності людини.

 

Цілі уроку:  

Розкрити роль окисно-відновних реакцій у природі , побуті, техніці; вдосконалювати вміння учнів складати рівняння окисно-відновних реакцій;

розвивати вміння працювати в групах та з додатковою літературою, Інтернетом;

виховувати творче ставлення до практичного використання знань з хімії; формувати життєві компетенції.

 

Обладнання: комп’ютер, проектор, мультимедійна презентація до уроку, учнівські презентації.

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

Базові поняття і терміни: ступінь окиснення, окисно-відновна реакція, окисник, відновник, процес окиснення, процес відновлення, метод електронного балансу.

 

Хід уроку

 

І. Організація класу

Слайд1. Доброго дня, шановна  громадо! Прошу, сідайте. У зошитах запишіть число, класна робота.

Психологічна розминка

Щоб найефективніше організувати нашу роботу на сьогоднішньому уроці, визначимо емоційний  стан кожного з нас  та цілого класу.

Слайд2. Перед вами обличчя-смайлики .  Який настрій у вас : добрий настрій,  задовільний, поганий . Я зичу усім, щоб  протягом уроку він був у кожного лише чудовий.

 

Хвилинка релаксації  . Слайд 3. Горіння сірника

 (під музичний супровід зачитування рядків вірша українського поета Тараса Коржика)

Черкнув сірник – і вогник веселиться.

Немов душа – горить в руці зірничка,

Немов життя – запалюється свічка,

Немов із серця – з свічки світло ллється.

Який настрій та почуття викликали у вас ці рядки? А яке відношення до сьогоднішнього уроку вони мають ? ( Горіння – це окисно-відновний процес)

 

ІІ. Повідомлення теми  і мети ,  завдань уроку

Слайд 4. Тема уроку «Значення окисно-відновних реакцій у природі  й життєдіяльності людини»

Навколишній світ – хімічна лабораторія, в якій щомиті відбуваються окисно-відновні реакції. Тому сьогодні перед нами стоять  такі завдання.

 

Слайд 5.  Завдання:

- з’ясувати  роль окисно-відновних реакцій в   природі, техніці, житті людини;

- вдосконалити вміння визначати ступені окиснення, записувати схеми процесів окиснення та відновлення, урівнювати хімічні рівняння методом електронного балансу.

Слайд 6. Вирішити  проблеми: 

Окисно-відновні реакції  – добро чи зло?

Що було б у світі без окисно-відновних реакцій?

 

На світі є багато невідомого. Бувають різні відкриття: для всіх і для себе. Для себе – це те, чого ти раніше не знав. Бажаю вам, щоб сьогодні на уроці ви зробили відкриття самі для себе.

Слайд 7.Нас чекає напружена і цікава робота, девізом якої нехай стануть слова видатного педагога Д.І.Писарєва «Знання складаються з дрібних крихт щоденного досвіду».

 

ІІІ. Актуалізація опорних знань Слайд 8.

 

Гра «Ланцюгова реакція»(кожна правильна відповідь – 1бал)

 

1. Які реакції називають окисно-відновними?( реакція, у процесі якої змінюються СО елементів,  що входять до складу реагуючих речовин).
2. Хто сформулював теорію ОВР? (Д.Писаржевський).
3. Що таке окиснення?(процес віддавання електронів)
4. Що таке відновлення?( процес приймання електронів)
5. Що таке окисник?(атоми, йони або молекули, що приймають електрони)
6. Що таке відновник?( атоми, йони або молекули, що віддають електрони)

Слайд 9.Закінчити схему (усно).

1) N^-3 … → N⁺⁵

2) Fe⁺³ +1e → …

3) Ca⁰… → Ca⁺²

4) N⁰₂ ... → 2N^-3

5) O⁰₂ …→ 2O^-2

6) Cu⁺² + 2e → …

7) Al⁰…→ Al⁺³

8) 2H⁺ + 2e → …

9) Zn⁰ – 2e → …

10) S⁺⁴ … → S⁺⁶

11) C⁰…→ C⁺²

12) K⁰ … → K⁺

 

Самооцінювання ( занесення результатів до листа фіксації )

ІV. Осмислення, узагальнення і систематизація знань

Вчитель. Слайд 10.Два  тижні тому ми розпочали працювати над пошуковим проектом «Окисно-відновні реакції навколо нас» і сьогодні відбудеться представлення наслідків вашої роботи та захист нашого проекту.

«Чи справді окисно-відновні реакції мають велике значення?» Наші пошуковці розділились на групи: «Біоніка», «Всезнайки» ,«Динаміт». Створена експертна група, яка здійснювала керівництво пошуковою діяльністю.

Як працювали групи над реалізацією завдань розкажуть члени експертної групи - командири груп  : Маряна Шелейда, Юлія Білошицька  та Дарія Однорал. Надамо їм. слово.( Командири груп презентують роботу).

Виступи учнів (Учнівська презентація  №1)

1 учень. Мета нашого дослідження — обґрунтувати особливе значення окисно-відновних реакцій у природі   та житті людини. Для реалізації цієї мети ми визначили завдання.

2 учень. Слайд 2. Спочатку ми  провели опитування  серед однокласників:

- Що ви знаєте про роль ОВР в природі, техніці, особисто для вас?

- Чи хотіли б дізнатися більше?

3 учень . На основі аналізу науково-популярної літератури, інформації з Інтернету розкрили  значення окисно-відновних реакцій у природі та житті людини.

1 учень. Проаналізували весь фактичний матеріал, відібрали найцікавіші факти та створили слайд-фільм.

2 учень. Були розглянуті такі питання: Слайд 3.

3 учень . Слайд 4. Уважно озирніться навколо.

1 учень. Тут постійно відбуваються хімічні процеси (хімічні реакції).

2 учень. Серед них – окисно-відновні

3 учень . Запрошуємо вас у віртуальну подорож у світ ОВР.

Вчитель. Слайд Яку роль відіграють окисно - відновні процеси у природі? Де вони поширені? На ці питання намагалися знайти відповіді члени команди «Біоніка»

Учнівська презентація  групи №1

Слайд 1.Окисно-відновні реакції найбільш поширені і відіграють значну роль у природі. За висловлюванням  В. І. Вернадського, «живі організми в цілому є  найпотужнішою хімічною силою на земній поверхні».

 

Слайд 2. У живій природі окисно-відновні процеси є основою всіх процесів обміну речовин, які є джерелом енергії : дихання , живлення, фотосинтез у рослин.

Слайд 3. Під дією сонячного світла в зелених рослинах відбувається процес фотосинтезу. Під час  фотосинтезу вуглекислий газ відновлюється  в органічних сполуках, а кисень вивільняється у повітря. Він включає десятки хімічних реакцій, однак сумарне рівняння просте:

CO₂ +  H₂O C₆H₁₂O₆ + O₂

Слайд 4. Дихання – це сукупність процесів, в результаті яких відбувається вживання організмом кисню, його використання і виведення вуглекислого газу. Під час дихання органічні речовини окиснюються до кінцевих продуктів - вуглекислого газу і води, використовуючи для цього кисень.

Слайд 5. Життя організму неможливе без поповнення його тканин енергією, будівельним матеріалом, вітамінами, мінеральними речовинами і водою. Воно здійснюється за рахунок їжі. Щоб з харчових продуктів вивільнилась енергія і вони стали придатними для включення в обмін речовин, їжа в травному апараті піддається механічній і хімічній обробці, ця обробка відбувається під впливом ферментів до складових частин, які придатні до всмоктування в кишках і подальшого засвоєння в тканинах. Отже, процес розщеплення складних органічних речовин на прості розчинні сполуки, які можуть всмоктуватися і засвоюватися організмом, називається травленням.

Повільне окиснення жирів,вуглеводів,білків – енергетична основа життя.

C₆H₁₂O₆  + O₂     →    CO₂+ H₂O + Q

Слайд 6.Обмін речовин і енергії, або метаболізм, - сукупність хімічних і фізичних перетворень речовин і енергії, які відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність. Енергія, яка звільняється в процесі метаболізму необхідна для здійснення роботи, росту, розвитку і забезпечення структури і функцій всіх клітинних елементів. Обмін речовин і енергії складає єдине ціле.

 

Слайд 7. На планеті Земля постійно відбуваються хімічні перетворення.

 

Слайд 8. Завдяки окисно-відновним процесам на ранніх стадіях існування нашої планети утворились гірські породи і мінерали.

 

Слайд 9. Процеси гниття, бродіння, тління, утворення перегною; утворення  мінеральних солей з перегною в ґрунті  - це все окисно-відновні реакціії. Дуже велике значення окисно-відновних реакцій в природі полягає в тому, що за допомогою цих реакцій постійно відбувається кругообіг всіх хімічних елементів, які входять до складу живих організмів: Оксигену, Карбону, Нітрогену, Гідрогену.

2С₂H₅ NО₂+3O₂= 4CO₂+ 2NН₃ + 2Н₂О

Слайд 10. Такі процеси, як  виверження вулканів, згоряння метеоритних тіл,грозові розряди в атмосфері завжди супроводжуються окисно-відновними процесами

Виверження вулкану – не тільки  грізне явище природи, а й ОВР. Цей природний катаклізм супроводжується низкою окисно-відновних реакцій: H₂S + O₂SО₂ + H₂O

H₂S +SO₂ H₂SO₄ + S

З точки зору хімії, у районах дії вулкану і на дні кратерних озер утворюються поклади самородної сірки.

 

Слайд 11. Під час грози азот сполучається з киснем і утворюється нітроген(ІІ) оксид, який далі перетворюється  на нітроген(ІV) оксид, який сполучається з водою і на землю ллються кислотні дощі. Завдяки цим процесам на кожен гектар землі щорічно потрапляє від 4 до 15 кг нітрогеновмісних сполук.

N₂ + O₂ NO

2NO + O₂ 2NO₂

NO₂ + H₂O HNO₃

Слайд 12. Прийшов час зробити висновки :

В живій природі енергія, яка виділяється під час ОВР, забезпечує життєдіяльність організмів.

У неживій природі також мають місце  ОВР.
 

Вчитель. Чи справді наш побут немислимий без ОВР ?
Це питання спробувала розв‘язати команда  «Всезнайки».

Презентація групи «Всезнайки»

Окисно-відновні реакції мають велике значення і в побуті. .. Слайд 1.

 

Щодня ми зустрічаємося із дивом, яке титан Прометей приніс людям, за що його й покарали розгнівані боги. Нині це диво викликаємо звичайними сірниками

Слайд 2. Процеси, що відбуваються при горінні сірника

Частинки білого фосфору спалахують на коробці, підпалюючи головку сірника. Протягом секунди у ній проноситься справжній ураган хімічних реакцій.

P + O₂ → P₂O₅;

P + KClO₃ → P₂O₅ + KCl;

S + KClO₃  → KCl + SO₂.

 

Слайди 3. ОВР -  це отримання тепла в наших домівках при спалюванні вугілля, дров: С+О₂=CO₂

 

Слайд 4. Спалювання природного газу : СН₄ + О₂  → CO₂  + Н₂О

Вчитель. Увага. Екологічна хвилинка. Згадайте правила користування газом в побуті. Якими будуть ваші дії, коли відчуєте запах газу в приміщенні? (Відповіді учнів)

 

Горіння за сучасними уявленнями — складний фізико-хімічний процес на основі екзотермічних реакцій окиснення-відновлення, який характеризується значною швидкістю перебігу, виділенням великої кількості тепла і світла, масообміном з навколишнім середовищем. При горінні, як правило, утворюється полум'я. Горіння може початися спонтанно внаслідок самозаймання або бути ініційованим запалюванням.

 

Слайд 5. Пожежа - неконтрольований процес горіння, що заподіює матеріальну шкоду, шкоду життю і здоров'ю людей, інтересам суспільства і держави.

Вчитель. Увага. Екологічна хвилинка. Ваші дії при виникненні пожежі?(Відповіді учнів)

 

Слайд 6. Фейєрве́рк — декоративні вогні різноманітних кольорів і форм, які одержують при спалюванні піротехнічних сумішей задля розваги.  Піротехнічні суміші містять речовини-окисники.

Слайд 7. Наближається Новий рік. Усім відомий бенгальський вогник. Це також ОВР.

Вчитель. Увага. Екологічна хвилинка . Які правила безпеки при використанні піротехніки, бенгальських вогнів? (Відповіді учнів)

 

Слайд 8. На жаль, продукти харчування мають властивість через деякий час псуватися. Це також окисно-відновна реакція.

Слайд 9. Хімічних змін зазнає навіть срібло. Всі знають, що із часом срібні пред­мети темніють. Причиною потемніння є реакція металу з киснем і сірководнем, невеликі домішки якого містяться в повітрі:

Ag + O₂ + H₂S → Ag₂S + H₂O

Слайд 10. Мідь реагує відразу з трьома речовинами: киснем, водою (водяною парою) і вуглекислим газом, що є у повітрі:

 Сu  + О₂ + H₂O + CO₂→ (СuОН)₂СО₃

Слайд 11. Але найбільшо­го впливу кисню на відкритому повітрі за підвищеної вологості зазнає залізо. Іржа «з'їдає» не менш ніж 20 % від усієї його кількості, що виробляється, а це — мільйони тонн. Явище руй­нування металів унаслідок хімічних реакцій з речовинами навколишнього середовища на­зивають корозією.

Залізо, перебуваючи за зви­чайних умов на повітрі, по­вільно реагує водночас із кис­нем і водою (водяною парою). Таке перетворення можна описати схемами:

Fе + О₂ +  Н₂О  → Fе(ОН)₂

Fе(ОН)₂  + О₂ +  Н₂О  → Fе(ОН)₃

 

Слайд 12. Знезаражування води,видалення плям і т.д. Хімічна завивка –це теж ОВР  . HClO   →  HCl+ O₂ 

Слайд 13. Прийшов час зробити висновки :

Окисно-відновні реакції належать до найбільш поширених у побуті.

Іноді ОВР відіграють негативну роль

 

Вчитель. Слайд ОВР у господарській діяльності людини вивчала команда  «Динаміт».
 

Презентація команди «Динаміт».

 

Слайд1. Не менш важливими є і окисно-відновні процеси, що використовуються в промисловості та техніці. Наша команда працювала за такими напрямками : ОВР в техніці. ОВР в хімічних виробництвах. ОВР  в металургії.

Слайд 2 . Горіння палива в топках теплових електростанцій, в двигунах внутрішнього згорання та багато інших прикладів можна привести окисно-відновних процесів в техніці.

Слайд 3. Щоб злетіла ракета чи літак потрібно пальне, яке при згорянні
виділяє велику кількість енергії.

Цікавим є такий факт. Наш земляк  Ю. В. Кондратюк запропонував на світанку космічної ери використовувати ефективне паливо для ракет.

Ю. В. Кондратюка (Шаргея)  вважають одним з корифеїв астронавтики. Саме його роботи та розрахунки були використані американськими вченими для підготовки та організації першого пілотованого польоту на Місяць. Ю.В. Кондратюк запропонував як високоефективне пальне для ракет метали та деякі їх сполуки. Виявляється, що для виготовлення металевого пального придатні літій, магній, алюміній, рідкісноземельні метали, цирконій, а особливо берилій. Металеве пальне на основі берилію має один з найвищих питомих імпульсів, адже внаслідок згоряння 1 кг цього легкого металу вивільнюється 15900 ккал енергії.

Ве + О₂ → ВеО + Q

 

Конструктори перших космічних кораблів і підводних човнів зіштовхнулися із проблемою: як підтримати постійний склад  повітря на судні й космічних станціях , тобто там , де немає доступу повітря? Позбутися надлишку вуглекислого газу й поповнити запас кисню? Рішення було знайдено.

Незамінними у цих випадках є окисно-відновні реакції . Для регенерації вуглекислого газу на кисень використовують екімолярну суміш пероксидів калію і натрію (ν(Na₂O₂) : ν(K₂O₄)= 1:1), щоб тиск в апараті залишався незмінним. У результаті взаємодії  цих речовин з вуглекислим газом утворює кисень:

Na₂O₂ + CO₂ → Na₂CO₃ + O₂↑

K₂O₂ + CO₂ → K₂CO₃ + O₂↑

 

Слайд 4. ОВР- це добування багатьох органічних речовин; виробництво цілого ряду будівельних матеріалів; виробництво лікарських препаратів, харчових та кормових добавок, вітамінів, гормонів, ферментів; виробництво кисломолочних продуктів, сирів, пива, спирту, і багатьох інших продуктів.

Слайд 5. Найважливіший спосіб одержання металів із руд ґрунтується на відновленні оксидів відповідних металічних елементів вугіллям (коксом).
Також оксидні руди відновлюють карбон(ІІ) оксидом, інколи – воднем. Менш активні металічні елементи можна відновлювати активнішими металами і деякими неметалами. Відновлення магнієм називають магнієтермією, відновлення алюмінієм – алюмінотермією, силіцієм – силікотермією.

Виробництво чавуну, сталі, добування деяких неметалів: фосфору, хлору, йоду; добування амоніаку, нітратної та сульфатної кислот ґрунтується також на окисно-відновних процесах.

 

Слайд 6. Варто пам’ятати про забруднення навколишнього середовища, про смог, що утворюється на вулицях міст з великою кількістю промислових підприємств та автотранспорту.

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.

Вчитель. Увага. Екологічна хвилинка .Назвіть заходи щодо  охорони довкілля від промислового забруднення. (Відповіді учнів).

Слайд 7. Прийшов час зробити висновки :

• ОВР лежать в основі процесів в металургії, хімічних технологіях, зокрема, технічного виробництва аміаку, ліків, нітратної та сульфатної кислот.
• У техніці - горіння паливних матеріалів.

 -   ОВР  у промисловості та транспорті – забруднювачі довкілля.

 

V. Підсумки уроку

 

Вчитель. Отже, ОВР дуже поширені і мають велике значення .

      Які з перелічених  ОВР мають  позитивне значення?

Які з перелічених ОВР мають  негативне значення?

Слайд 11. Відповідь на проблемні запитання :

Окисно-відновні реакції: добро чи  зло?   (Дискусія)

Зло  :                                              

                                         Псування продуктів                                                  

Пожежі

Вибухи

Корозія

            Добро :

 

Засвоєння їжі

Утворення перегною

Добування металів з  їх руд

 

Забруднення довкілля

 

Що було б у світі без окисно-відновних реакцій?(Відповіді учнів)

 

УІ. Закріплення знань , умінь та навичок.

 

Слайд 12. Практичність теорії

 Слайд 13. Складіть   рівняння окисно-відновних реакцій методом електронного балансу:

 

CO₂ +  H₂O  → C₆H₁₂O₆ + O₂                                 P + O₂ → P₂O₅

H₂S + O₂  ->  SО₂ + H₂O                     S + KClO3  -> SO2 + + КСІ                        H₂S +SO₂  ->  H₂SO₄ + S                                                     S + KClO₃  → KCl + SO₂

N₂ + O₂  2NO                                              С+О₂  → CO₂

 2NO + O₂  2NO₂                                                                СН₄ + О₂  → CO₂  + Н₂О

 2NO₂ + H₂O → HNO₃                                             Ag + O₂ + H₂S → Ag₂S + H₂O

Сu  + О₂ + H₂O + CO₂→ (СuОН)₂СО₃   P + KClO₃ → P₂O₅ + KCl

Fе + О₂ +  Н₂О  → Fе(ОН)₂    Fе(ОН)₂  + О₂ +  Н₂О  → Fе(ОН)₃

HClO      →   HCl + O₂

 

(Кожна група вибирає рівняння і сладає електронний баланс. Далі представник  команди демонструє виконання на дошці).

 

Слайд14. Задача. У космічній експедиції на рахунку кожний грам вантажу. Розрахуйте запас надпероксиду калію, який необхідно взяти в космічний політ, якщо політ розрахований на 10 днів і якщо екіпаж складається із двох людей. Відомо, що людина за добу видихає 1 кг вуглекислого газу. (Відповідь. 64,5 кг KO₂.)

Слайд15. Завдання. Випари ртуті дуже небезпечні для здоров’я . Рівняння хімічної демеркуризації:

       KMnO₄  + HCl + Hg              HgCl₂ + MnO₂ + KCl + H₂O

Скласти електронний баланс. Закінчити рівняння реакції.

 

УІ. Оцінювання знань, умінь і навичок

Усі мали можливість сьогодні висловити свою думку і, звичайно ж, хочете отримати результати. Для підбиття підсумків та оцінки результатів дослідження нами розроблені критерії оцінювання результатів пошукової діяльності, з якими ви попередньо ознайомлені.

 

VII. Домашнє завдання: Слайд 16-17. Повторити  §12,13, розібрати як окисно-відновний процес  чотири зі схем  записаних за результатами роботи в групах.

Завдання(підвищений рівень складності). Запишіть рівняння окисно-відновних реакцій, які могли привести до руйнування Колоса Родоського. Майте на увазі, що ця гігантська статуя стояла в портовім місті на острові в Егейськім морі, біля  берегів сучасної Туреччини, де вологе середземноморське повітря насичене солями. Вона була зроблена із бронзи (сплав міді й олова) і змонтована на залізному каркасі.