Закон збереження маси речовини під час хімічних реакцій

Тема: Закон збереження маси речовини під час хімічних реакцій.

Мета:

Навчальна: пояснити та сформулювати закон збереження маси речовин; дати поняття про рівняння хімічної реакції, коефіцієнт, реагент, продукт реакції; на основі закону збереження маси речовин сформувати уміння складати рівняння хімічних реакцій, добирати коефіцієнти.

Розвиваюча: вдосконалювати вміння  спостерігати за ходом хімічного експерименту та робити висновки;  формувати уміння і навички по складанню хімічних рівнянь, під­бирати коефіцієнти, знаходити відповіді на поставлені запитання, порівнювати, робити висновки.

Виховна: виховувати відчуття значимості хімічних знань для повсякденного життя;  формувати   інтерес до предмету, науковий світогляд.

Тип уроку: комбінований.

Методи : розповідь з елементами бесіди, демонстрація  досліду.

Матеріали та обладнання: періодична система хімічних елементів Д. І. Мен​делєєва. Терези,  двоколінна пробірка з гумовим корком, різноважки, розчини купрум(ІІ) сульфату й натрій гідроксиду (для проведення демонстраційного досліду).

                                            Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань.

Фронтальне опитування учнів:

        1. Як називають зміни, які відбуваються у навколишньому середовищі?

2. Які види явищ вам відомі?

3. Які явища називають хімічними?

4. За якими ознаками ми дізнаємося, що відбулась хімічна реакція?

5. Які умови потрібні  для того, щоби відбулась хімічна реакція?

Хімічний диктант в усній формі (відповідь: «так» або «ні»).

1. Поява інею на деревах - явище хімічне

2. Горіння деревини - явище фізичне

3. Горіння магнію - явище хімічне 

4. Утворення льоду - явище фізичне

5. Випадання осаду - явище фізичне

6. Колір, запах, смак - хімічні властивості

7. Речовини, що вступають у реакцію, є її продуктами

8. Хімічними реакціями називають хімічні явища

9. Під час хімічних реакцій відбувається перегрупування атомів

10. Речовини реагують за умови приведення їх у контакт

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.  

Сьогодні ми продовжимо вивчати хімічні явища і ви дізнаєтесь, що спостереження ,які ви описували на практичній роботі,  можна  записати на хімічній мові, за допомогою хімічних формул і коефіцієнтів. Такі записи називають хімічними рівняннями. Щоб навчитись складати хімічні рівняння необхідно крім хімічних символів (які є в періодичній системі, ми їх частково вивчили) і хімічних формул (ми їх навчились складати за валентністю),знати ще і закон збереження маси речовин.

Сьогодні ми дізнаємось:

1) Чи змінюється маса речовин під час хімічних перетворень?

2) Що відбувається з молекулами та атомами під час хімічної реакції?

Отже, тема уроку: «Закон збереження маси речовини під час хімічних реакцій».

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Кожна наука базується на знаннях, які здобуло людство в процесі свого  історичного розвитку.

Теоретично  обґрунтоване  та  експериментально  доведене  наукове твердження,називається законом.  Закон  з’являється  після  пояснення  та 

узагальнення  великої  кількості  фактів.  

Його  відкриття  є  справжньою  подією  в  науці.

Хімія вивчає закони, що пояснюють перетворення сполук. До них належать закон збереження енергії та закон збереження маси речовини.

Уперше закон збереження маси речовини був відкритий Михайлом Ломоносовим у 1748 р.  Знаменитий англійський фізик Роберт Бойль, прожарюючи у відкритій реторті різні метали та зважуючи їх до і після нагрівання, з’ясував, що маса металів збільшується. Він зробив висновок, що маса речовин у результаті хімічної реакції змінюється. Р. Бойль стверджував, що існує якась «вогняна матерія», що в разі нагрівання металу з’єднується з останнім, збільшуючи його масу.

М. В. Ломоносов, на відміну від Р. Бойля, прожарював метали не на відкритому повітрі, а в запаяних ретортах і зважував їх до і після прожарювання. Згідно з цими дослідами, учений довів, що маса речовин до і після реакції залишалася без змін.

Через понад 40 років після нього цей закон було відкрито ще раз французьким хіміком Лавуазьє, незалежно від свого попередника. Лавуазьє показав, що метал унаслідок нагрівання перетворюється на окалину в результаті приєднання порції найзвичайнісінького повітря. Окалина важча за метал, з якого вона утворилася, рівно на стільки, скільки важить кількість повітря, що з’єдналося з металом.

Закон збереження маси ввійшов в історію як закон Ломоносова — Лавуазьє. Його сучасне формулювання таке: загальна маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює загальній масі речовин, що утворилися після реакції.

(m (реагентів) = m (продуктів)).

Проведемо демонстраційний досдід, що ілюструє закон збереження маси речовин у лабораторних умовах.

 Отже, прилад для досліду складається з двоколінної пробірки, терезів і різноважок. У двоколінну пробірку наливаємо розчини купрум(ІІ) сульфату (CuCl₂)й натрій гідроксиду (NaOH). Пробірку закриваємо корком й підвішуємо до терезів. За допомогою наважок терези переводимо у стан рівноваги. А після цього вміст двох колін пробірки змішуємо,корок при цьому закритий. Уважно спостерігаємо за перебігом реакції та рівновагою терезів.

Яку ознаку хімічної реакції ми спостерігаємо? Ми бачимо,що випав синій осад. Рівновага зберігається тому,що  кількість атомів, а отже і їх загальна маса не змінилася, тобто маса речовин до і після реакції одна­кова.

Значення закону збереження маси полягає ось у чому: 
1) він підтверджує, що речовини не зникають без сліду й не утворюються з нічого; 
2) підтверджується висновок про те, що суть хімічних реакцій полягає в перегрупуванні атомів вихідних речовин й утворенні нових сполук; 
3) завдяки йому можна складати рівняння реакцій і робити за ними розрахунки.

Межі застосування цього закону – хімічні перетворення.

Наприклад:

При горінні сірки (S) масою 32г утворюється 64г Сульфур (IV) оксиду (SO₂). Розрахуйте масу кисню (О₂ ), який сполучається з сіркою.

Розв’язання:   S  +   O₂  → SO₂

                        32 г   х г     64 г

                        32  +  х  =  64

                        х = 32 (г)

                        Відповідь: 32 г О₂

У хімії перетворення речовин прийнято описувати не словами, а за допомогою хімічних рівнянь.

Хімічне рівняння, як і схема реакції, складається з двох частин: лівої, у якій записують формули речовин, що вступили у реакцію (вихідні речовини, або реагенти), і правої, у якій вказують формули речовин, що утворилися після реакції (продукти реакції).

Як можна стисло записати таке перетворення?

(Реагенти —> Продукти реакції)

Складемо, наприклад, рівняння реакції утворення води Н₂О – основна речовина життя. Вода складається з атомів Оксигену та Гідрогену.

Отже, для її добування необхідні прості речовини, одна з яких складається з атомів Оксигену (кисень О₂), а друга — з атомів Гідрогену (водень Н₂).

У лівій частині рівняння записуємо вихідні речовини (реагенти) О₂ і Н₂, а у правій — продукт реакції Н₂О:

Н₂ + O₂ → Н₂О

Цей схематичний запис називається схемою хімічної реакції. У лівій частині наведеного рівняння записана одна молекула водню й одна молекула кисню, які складаються з двох атомів Гідрогену й Оксигену (відповідно) — це реагенти. У правій частині рівняння записана одна молекула води— продукт реакції.

Але це ще не є рівнянням реакції - це схема ре​акції. Для того щоб схема перетворилася на рівняння, необхідно зрівняти число атомів кожного елемента в лівій і правій части​нах.

Як це зробити?

Для цього необхідно розставити коефіцієнти — цифри перед хімічними формулами, які вказують число молекул (атомів).

Якщо порахувати кількість атомів Гідрогену до реакції та після неї, то кількість їх буде однаковою. Проте цього не можна сказати про Оксиген: у реакцію вступає 2 атоми (молекула кисню складається з двох атомів), а після реакції в складі молекули води є лише 1 атом. Це суперечить закону збереження маси. Щоб це виправити, перед формулою водню в правій та лівій частині рівняння необхідно поставити коефіцієнт 2:

2 Н₂ + O₂ →2 Н₂О

Тепер число атомів усіх елементів однакове, отже, коефіцієнти розставлені правильно. Щоб підкреслити, що коефіцієнти розставлені, стрілку між реагентами і продуктами в рівнянні необхідно замінити знаком  «=».

Розставляючи коефіцієнти, слід пам'ятати такі правила:

1. Коефіцієнт – це велика цифра, яка ставиться перед формулою речовини.

2. Коефіцієнт належить всім хімічним елементам, які утворюють речовину.

3. Не можна ставити коефіцієнт всередину формули відповідної речовини.

4. Під час підбору коефіцієнтів перевіряють кількість атомів кожного елемента.

5. Коефіцієнт 1, як і індекс 1, не записується.  

6. Оксиген ,як правило, урівнюють останнім.

7. Якщо кількість атомів елементів у лівій частині відповідає кількості атомів елементів у правій частині , знак → у схемі рівняння замінюється на знак =.

Рівняння хімічної реакції — це умовний запис хімічних перетворень за допомогою хімічних формул і коефіцієнтів.

Наше завдання — навчитися розставляти коефіцієнти в рівняннях хімічних реакцій.

Завдання 1. Поставте коефіцієнти в рівняннях реакцій. Постарайтеся скласти якомога більше рівнянь, переходячи з одного рівня на інший, складніший.

I рівень (І варіант)                     

ІІ рівень (І варіант)                     

Називаємо сполуки,що утворилися у результаті реакцій:

Кальцій оксид (негашене вапно);

вуглекислий газ;карбон (IV)оксид;

Натрій сульфід ;

хлоридна кислота;

моносилан (безбарвний газ).

Ферум (ІІІ)хлорид ;

Натрій гідрид ;

Меркурій (ІІ)оксид ;

Форфор (V)хлорид ;

Аргентум (І)оксид .

Завдання 2. Вчимося розв’язувати задачі з використанням закону збереження маси речовин та відповідно оформляти ці розв’язки .

І варіант                                          II варіант

ІV. Узагальнення і систематизація знань .

Отже, на даному уроці ми вивчили закон збереження маси речовин; отримали знання про рівняння хімічної реакції, коефіцієнт, реагент, продукт реакції;  на основі закону збереження маси речовин навчилися складати рівняння хімічних реакцій, добирати коефіцієнти.

Прошу дати відповіді на  такі питання:

1. Ким і коли був відкритий закон збереження маси речовин?
2. Яке значення відкриття закону збереження маси речовин?
3. Дайте визначення хімічної реакції.
4. Що таке коефіцієнт?

V.Домашнє завдання: вивчити відповідний матеріал § 16,  відповісти на запитання після параграфа та виконати завдання в робочому зошиті .