Закон збереження маси речовин під час хімічних реакцій

Хімія, 7 клас

Урок №

Тема:  Закон збереження маси  речовин під час хімічних реакцій.

Мета: ознайомити учнів із законом збереження маси речовини в хімічних реакціях; розкрити сутність хімічних реакцій; висвітлити роль А. Л. Лавуазьє та М. В. Ломоносова у відкритті закону збереження маси речовини; пояснити значення цього закону в хімії як однієї з форм узагальнення наукових знань про природу.

Обладнання: періодична система хімічних елементів Д.М.Менделєєва, картки, роздавальний матеріал,

Тип уроку: комбінований.

Хід урока:

І. Організаційний етап

ІІ. Етап перевірки домашнього завдання

       1. Перевірка наявності в учнів виконаних письмових робіт. Обговорення питань, які виявилися найбільш складними.

       2. Метод помилкових тверджень

Завдання для учнів: знайти й виправити помилки.

У навколишньому світі весь час відбуваються зміни, які можна назвати явищами. Кипіння або замерзання води, плавлення парафіну — усе це приклади хімічних (фізичних) явищ; горіння палива, скисання молока — це приклади фізичних (хімічних) явищ. Хімічні явища — це явища, під час яких речовина не перетворюється (перетворюється) на іншу. Унаслідок перебігу фізичних (хімічних) явищ молекули речовин змінюються, а тому змінюються властивості цих речовин. Часто хімічні явища називають хімічними реакціями. Речовини, що вступають у хімічну реакцію, називають продуктами реакції (реагентами), а нові речовини, що утворюються в результаті реакції,— реагентами (продуктами реакції).

3. Робота з текстом.   Учні отримують текст.

Завдання для учнів: письмово перелічити всі хімічні й фізичні явища, згадані в тексті. Відповідь обґрунтувати.

Зима

На вулиці холоднеча. Виє вітер, немов голодний звір. Мороз-художник зобразив на віконному склі химерні візерунки. А в хаті тепло! Жарко горять дрова в печі. Скипів самовар. Час за стіл. А на столі і соління, і варення: квашена капуста, мочені яблучка, з учорашнього молока поспів кисляк. А який чудовий аромат лине від пирогів, які щойно спекла бабуся!

ІІІ. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної  діяльності

1. Інтерактивна технологія «Мікрофон».

— Речовини вступають у хімічні реакції, у результаті яких утворюються нові сполуки. Чи змінюється якось у результаті реакції маса речовини? Що відбувається з атомами? Чи змінюється під час реакції їхня маса?

IV. Етап засвоєння нових знань

       Прояви закону збереження маси науковці раніше спостерігали й досліджували на макрорівні. А теоретичне обґрунтування виявлених закономірностей пов’язане з процесами, які відбуваються між частинками мікросвіту. Адже під час хімічних реакцій атоми не зникають і не виникають із нічого, їхня загальна кількість не змінюється. Маса кожного атома також залишається сталою. Тому й загальна маса речовини не змінюється.

1. Історія відкриття закону збереження мас

Перші досліди таких учених, як Е. Шталь, зі спалювання ртуті або деревини на повітрі (кінець XVII ст.) наводили на думку про те, що маса речовин у процесі реакції не зберігається. Е. Шталь пояснював такі результати тим, що горючі речовини містять певну субстанцію — флогістон. Відбувалася реакція розкладу речовини — на флогістон і негорючий залишок, але тоді виходило, що існує два види флогістону: позитивний (збільшення маси під час спалювання ртуті й утворення її оксиду) і негативний (утворення золи з деревини).

У середині XVIII ст. М. В. Ломоносов запропонував загальний закон збереження. Уперше він сформулював його в листі до Л. Ейлера від 5 липня 1748 р.: «…Але всі зміни, що трапляються в природі, відбуваються так, що якщо до чого-небудь щось додалося, то це віднімається від чогось іншого. Так, скільки матерії додається до якого-небудь тіла, стільки ж втрачається в іншого». Щоб переконатися в неспроможності панівного на той час учення про флогістон, М. В. Ломоносов піддав перевірці дослід Р. Бойля, який, розжаривши на вогні запаяну посудину, що містила метал, виявив збільшення ваги розкритої посудини й приписав це проникненню крізь скло «вогненної матерії» (флогістону). У звіті про свої роботи за 1756 р. М. В. Ломоносов записав: «Між різними хімічними дослідами, які розписано в журналі на 13 аркушах, робили досліди в щільно запаяних скляних посудинах, щоб дослідити, чи прибуває вага металів від безпосереднього нагрівання. Завдяки цим дослідам з’ясувалося, що славного Роберта Бойля думка помилкова, тому що без пропущеного зовнішнього повітря вага спаленого металу залишається в одній мірі».

У праці «Роздуми про твердість і рідинність тіл» (1760) цей закон М. В. Ломоносов сформулював так (цитуємо без перекладу, російською мовою): «Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

Відкриття М. В. Ломоносова залишилося непоміченим у колах європейських учених, які продовжували дотримуватися теорії флогістону. Майже через 20 років після М. В. Ломоносова дослідження проблеми збереження маси зацікавило А. Л. Лавуазьє. Так само, як і М. В. Ломоносов, він піддав перевірці припущення, що вага металів під час їх перетворення на «вапно» (так тоді називали всі оксиди металів, наприклад залізну окалину) збільшується.

У 1773 р. А. Л. Лавуазьє в герметично закритій посудині перетворював на «вапно» (оксид) олово, нагріваючи метал за допомогою великого збільшувального скла. Загальна вага посудини з оловом після перетворення олова на «вапно» залишилася незмінною. Цього не сталося б, якби до олова дійсно щось приєдналося ззовні. А. Л. Лавуазьє, окрім того, виявив, що кількість узятого повітря після досліду зменшується на 1/5 і що повітря, яке залишається, не підтримує горіння й дихання. Пізніше це дозволило вченому визначити склад повітря. Наприкінці XVIII ст. наукова спільнота визнала закон збереження маси (закон Ломоносова — Лавуазьє) і відмовилася від теорії флогістону.

2. Закон збереження маси речовини

Закон збереження маси: маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.

З точки зору атомно-молекулярного вчення цей закон можна пояснити тим, що під час хімічних реакцій загальна кількість атомів не змінюється, відбувається лише їхнє перегрупування.

Щоб цей закон виконувався, у рівняннях необхідно розставити коефіцієнти. Наприклад: 2Н2 + О2 = 2Н2О, тобто 4 атоми Н і 2 атоми О утворюють дві молекули води, у складі яких є 4 атоми Н і 2 атоми О.

Продукти будь-якої хімічної реакції складаються з тих самих атомів, із яких складалися вихідні речовини. За хімічних реакцій атоми зберігаються, отже, має зберігатися їхня маса. У такому випадку продукти будь-якої хімічної реакції повинні мати таку саму масу, що й вихідні речовини.

Із закону збереження маси речовини випливає, що речовини не можуть виникати з нізвідки й із нічого або перетворюватися на ніщо. Навіть якщо нам здається, що за хімічної реакції виходить зайва кількість речовини або ж маса речовини після хімічної реакції стала меншою, це означає, що ми не врахували всіх речовин, що беруть участь у реакції або ж утворюються в результаті. Наприклад, коли горить деревина, нам здається, що речовини, з яких вона складається, зникають без сліду. Але, ретельно вивчаючи реакції, можна переконатися, що це не так: маса речовин, витрачених під час згоряння деревини (деревина + кисень), дорівнює масі води, золи й вуглекислого газу, які утворилися внаслідок горіння.

Дослід, що демонструє закон збереження маси

На одній шальці терезів урівноважується свічка. Підпалюємо свічку, і шалька терезів із нею повільно піднімається. (Утрата маси.) Проведемо той самий дослід ще раз, але при цьому накриємо свічку ковпаком. Поступово свічка гасне, а рівновага зберігається.

3. Значення закону збереження маси речовини

Відкриття закону збереження маси сприяло подальшому розвитку хімії як науки. Велике значення мало воно й для організації хімічних виробництв, для успішної роботи яких потрібно точно знати масу сировини, що надходить на завод, маси кінцевих і побічних продуктів. Не менш важливе значення має закон збереження маси для утвердження наукового світогляду, адже він доводить, що в природі ніщо не виникає з нічого й не зникає безслідно.

На підставі закону збереження маси складають рівняння хімічних реакцій і здійснюють практично важливі розрахунки.

Запитання для бесіди

1. Чи залишається незмінною маса речовин під час хімічних реакцій?

2. Чи залишається незмінною кількість атомів під час хімічних реакцій?

4. Обчислення маси речовин, які беруть участь у хімічній реакції

Задача 1

Обчисліть масу натрій хлориду, що утвориться в результаті взаємодії натрію масою 10 г із хлором масою 14 г.

Дано:m(Na) = 10 г;

         m(Cl2) = 14 г;

         m(NaCl) — ?

Розв’язання

натрій + хлор = натрій хлорид;

10 г + 14 г = х г;

х г = 10 г + 14 г = 24 г.

Відповідь: m(NaCl) = 24 г.

Задача 2

Унаслідок взаємодії 8 г метану з 32 г кисню утворилося 22 г вуглекислого газу й вода. Обчисліть, яка маса води утворилася в результаті цієї реакції. Розв’язуючи задачу, складіть словесну схему реакції.

Дано:m(СН4) = 8 г;

         m(О2) = 32 г;

         m(СО2) = 22 г;

         m(Н2О) — ?

Розв’язання

метан + кисень = вуглекислий газ + вода;

8 г + 32 г = 22 г + х г;

8 г + 32 г = 22 г + х г;

40 г = 22 г + х г;

х г = 40 г – 22 г;

х = 18 г.

Відповідь: m(Н2О) = 18 г.

Задача 3

Під час горіння сірки масою 32 г утворюється 64 г сірчистого газу SO₂. Обчисліть масу кисню, який сполучається із сіркою під час горіння.

V. Узагальнення й систематизація знань

обота біля дошки (розв’язування задач)

1. Залізо масою 5,6 г сполучилося із сіркою масою 3,2 г. Обчисліть масу утвореного в результаті реакції ферум сульфіду. Відповідь: 8,8 г.

2. Унаслідок спалювання на повітрі 2,4 г магнію утворилося 4 г магній оксиду. Яка маса кисню прореагувала? Відповідь: 1,6 г.

3. Унаслідок розкладання вапняку СаСО₃ утворилося 5,6 г кальцій оксиду й виділилося 4,4 г вуглекислого газу. Яка маса вапняку розклалася?

Відповідь: 10 г.

VІ.  Домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання

Опрацювати §         Виконати №

VІІ.   Підбиття підсумків уроку

Анонімне тестування. У разі згоди з твердженням учні ставлять знак «+» навпроти нього.

Тест

1. Мені це знадобиться в житті.

2. На уроці було над чим поміркувати.

3. На всі запитання, що виникли, я отримав(-ла) відповіді.

4. На уроці я попрацював(-ла) сумлінно.