Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.
Цели:
Образовательная:
закрепление знаний о средних и кислых солях на примере карбонатов и гидрокарбонатов, их взаимопревращениях. Изучение качественной реакции на карбонат – ион;
ознакомление с практическим применением карбонатов и гидрокарбонатов.
Развивающая:
развитие познавательной активности и самостоятельности учащихся;
формирование исследовательских навыков.
Воспитательная:
формирование валеологической и экологической грамотности учащихся.
Применяемые технологии: технология развития критического мышления, технология проблемного обучения, кейс-технология.
Методы обучения:
проблемный
исследовательский.
Организационные формы:
фронтальная
индивидуальная
групповая
Оборудование:
наборы реактивов для проведения опытов,
компьютерная презентация,
образцы минералов, скелеты морских звёзд, раковин, кораллов.
Эпиграф к уроку : «…У школьного мела, у стен дворца и у стен пирамиды один источник, одна основа….»
Ход урока
(урок сопровождается компьютерной презентацией учителя ,составленной с помощью программы Power Point)
Приветствие: Я рада встрече с вами. Сегодня мы продолжим изучение соединений углерода. Перед началом урока я пожелаю вам хорошего настроения и творческих успехов, надеюсь, что наша встреча пройдёт плодотворно.
Стадия » вызов»
( мотивация, актуализация знаний, целеполагание ).
Учитель: 1. Какие соединения образует углерод?
Учащиеся составляют кластер: «Соединения углерода» ( приложение1, слайд)
2.Как называется ряд, составленный из следующих формул веществ?
C → CO→ CO2→H2CO3→CaCO3 ( приложение1, слайд)
(Ответ учащихся: генетический ряд углерода)
У доски учащийся выполняет индивидуальное задание: записывает уравнения реакций переходов.
3.Какие соединения углерода мы уже изучили? ( Ответ: оксиды углерода)
4. А какие соединения предстоит изучить? (Ответ: угольную кислоту и её соли)
Видеоролик «Открывание бутылки с газированной водой» ( приложение1, слайд )
Учитель: Открывая бутылку лимонада, “Пепси-колы” или любого другого газированного напитка мы сталкиваемся с нашей незнакомкой. Это она, угольная кислота. Как часто предательски вырывается она из бутылки, разбрызгиваясь вокруг. Это происходит от того, что молекулы её крайне неустойчивы, а в бутылке она находится под большим давлением, когда мы открываем крышку , она сразу разлагается:
H2CO3=H2O + CO2
Угольная кислота- это тот редкий случай вещества, формулу которого принято считать условной, т. е. такой молекулы не существует, однако возможно рассматривать не только свойства её соединений, но и собственные свойства этой кислоты.
Постановка и решение проблемного вопроса (в форме тестового задания), как способ перехода к теме урока:
Учитель: что вы будете наблюдать при длительном пропускании углекислого газа через дистиллированную воду, подкрашенную фиолетовым лакмусом?
образование белого осадка;
появление синей окраски раствора;
видимых изменений не происходит;
появление красноватой окраски раствора
Учащиеся предлагают варианты ответов и выбирают правильный.
Видеоролик «Получение угольной кислоты» ( приложение1, слайд )
Вопросы учащимся после просмотра видеоролика:
1.Что наблюдаете? 2.Как изменяется окраска лакмуса? 3.Почему?
4.Какой вывод о силе угольной кислоты можно сделать?
(Если учащиеся затрудняются с выводом о силе кислоты, то можно для сравнения представить им окраску лакмуса в растворе соляной кислоты).
Вывод: угольная кислота является слабой, что подтверждает розовая окраска лакмуса, а не красная, как в растворах сильных кислот.
Учащиеся объясняют наблюдаемые явления и записывают уравнение реакции получения угольной кислоты, определяют тему урока : «Угольная кислота и ее соли » ( приложение1, слайд)
Характеристика угольной кислоты составляется в ходе беседы с классом. Учащиеся классифицируют угольную кислоту по известным признакам, записывают уравнения диссоциации по ступеням.
Учитель: в ходе дальнейшей работы на уроке вам предстоит изучить: (приложение 1, слайд)
— состав солей угольной кислоты, их названия
— свойства солей: гидролиз, взаимодействие с солями, с кислотами, взаимопревращение карбонатов и карбонатов, разложение их при нагревании
-качественную реакцию на карбонаты
— практическое значение карбонатов
-нахождение карбонатов в природе, их происхождение
Полученные знания и умения вам пригодятся в практической деятельности и повседневной жизни для:
— безопасного обращения с веществами и материалами
— критической оценки информации о веществах, используемых в быту.
2. Стадия осмысления (получение новой информации)
Учитель:так как угольная кислота двухосновная, то ей состветствуют соли двух типов. Какие? ( приложение1, слайд)
Соли
Средние Кислые
CaCO3 Ca(HCO3)2
Дайте названия этим солям
(Карбонат кальция ) (Гидрокарбонат кальция)
Что можно сказать о растворимости карбонатов? (работа с таблицей растворимости: растворимы только соли K+, Na+, NH4+ )
А гидрокарбонаты ? ( растворимы все) ( приложение1, слайд)
Учитель: Особенностью солей угольной кислоты является их способность превращаться друг в друга (демонстрация видеоролика «Взаимопревращения карбонатов и гидрокарбонатов»- приложение1, слайд)
Какой вывод можно сделать из наблюдаемых явлений?: (в избытке кислоты карбонаты превращаются в гидрокарбонаты, а при нагревании — наоборот).
(учащиеся составляют уравнения реакций)
Учитель: химические реакции мы привыкли наблюдать в школьной лаборатории ,в пробирках. Но такие же процессы происходят и в природе, вокруг нас. Об этом нам сейчас расскажет…( сообщение учащегося об образовании карстовых пещер), (приложение 2, приложение 1, слайд )
Учитель: известно ли вам, что для устранения изжоги в желудке можно использовать 3%-ный раствор пищевой соды или таблетки гидрокарбоната натрия? Чтобы объяснить, на чём основано применение этих веществ, проделаем следующий опыт:
(выполнение лабораторного опыта по инструкции):
1.В пробирку с 2-3мл растворов Na2CO3 ( 1 вариант) и NaHCO3 (2 вариант)
добавьте каплю лакмуса.
2.Что наблюдаете?
3.Объясните окраску лакмуса в растворе .
4.Подумайте, почему для устранения изжоги используют гидрокарбонат натрия? (подсказка: вспомните, какая среда в желудке).
Учитель: соли угольной кислоты, карбонаты и гидрокарбонаты в воде подвергаются гидролизу, обладают щелочной реакцией среды, поэтому могут быть использованы для нейтрализации кислотной среды.
Итак, мы переходим к следующему свойству солей угольной кислоты: взаимодействию их с кислотами:
Для этого: (лабораторный опыт)
1. Налейте в пробирки по 2-3 мл растворов Na2CO3( 1 вариант) и NaHCO3 (2 вариант)
2. Добавьте по каплям HCl.
3. Что наблюдаете?
4. Составьте уравнения реакций молекулярном и ионном виде.
5.Сделайте выводы из наблюдений.
6. Как на практике можно использовать эту реакцию?
Учитель : соли угольной кислоты реагируют с кислотами. Будучи одной из самых слабых кислот она легко вытесняется из солей более сильными кислотами : соляной, серной и др.
Как а практике моно использовать этреакцию?
(Таким образом можно распознать соли угольной кислоты среди других солей. Это качественная реакция на карбонаты и гидрокарбонаты).
Учитель : На ваших столах находятся образцы мела, мрамора, известняка. Здесь вы видите также ракушки, скелеты морских звёзд, кораллов. (приложение 1, слайд )
Что общего между этими горными породами и минералами и объектами живой природы? Чтобы ответить на эти вопросы предлагаю вам выполнить лабораторный опыт:
1.К бразцам мела, мрамора, известняка (1 вариант); ракушек ,морских звёзд и кораллов ( 2 вариант) добавьте по каплям HCl.
2. Что наблюдаете?
3. Как вы думаете, какое вещество входит в их состав?
(учащиеся высказывают предположение: карбонаты)
Учитель: действительно, основной компонент этих объектов живой и неживой природы- карбонат кальция. Не случайно в своей поэме о минералах Н.М.Федоровский написал:
По формуле, как не смотри,
Они не рознятся никак:
Все те же кальций це о три,
Как мрамор, так и известняк. ( приложение 1, слайд )
Учитель. Вам никогда не приходило задуматься о том, почему, желая дать какому-то произведению искусства оценку, говорят: «Это-жемчужина…». А далее уже называют вид искусства. Но почему жемчужина? А потому, что жемчуг всегда считался символом высочайшего проявления прекрасного. Так что же такое жемчуг? (сообщение учащегося –приложение 2, слайды приложение 1)
Учитель: В романе Г. Хаггарда «Клеопатра» читаем: «… она вынула из уха одну из 3-х огромных жемчужин и опустила жемчужину в …?. Наступило молчание, потрясённые гости, замерев, наблюдали, как несравненная жемчужина медленно растворяется, Вот от неё не осталось и следа, и тогда Клеопатра подняла кубок, покрутила его, взбалтывая, и выпила всё до последней капли».
Я думаю, сейчас вы сможете ответить на вопрос: «В чём же растворила жемчужину Клеопатра?» (ответ: в кислоте) — В какой? Ведь она потом выпила полученный раствор (ответ: в уксусной).
(Учащиеся с помощью учителя записывают уравнение реакции).
Учитель предлагает учащимся вернуться к эпиграфу и закончить это высказывание.
Учитель: я думаю, вы уже поняли, что соли угольной кислоты широко распространены в природе и участвуют во многих химических процессах. А теперь я предлагаю вам объединиться в группы с тем, чтобы поработать с предложенными текстами, из которых вы узнаете о значении и применении карбонатов и гидрокарбонатов в повседневной и практической деятельности человека ( приложение3)
После работы с текстами вам предстоит сообща заполнить следующие таблицы ( приложение 1, слайд ).
Таблица 1. Практическое значение природных карбонатов
Химическое название | Техническое название | Области применения | |
Na2CO3 |
|
|
|
NaHCO3 | Гидрокарбонат натрия |
|
|
K2CO3 |
|
|
|
CaCO3 |
|
|
|
|
| ||
|
|
Практическое значение природных карбонатов
Химическое название | Техническое название | Области применения | |
| Карбонат натрия |
|
|
| Гидрокарбонат натрия |
|
|
| Карбонат калия |
|
|
| Карбонат кальция |
|
|
|
| ||
|
| ||
| Гидрокарбонат аммония |
|
|
Работу с текстами вы продолжите дома. В качестве домашнего задания будет:
1.Представить описанные в текстах процессы и явления в виде уравнений химических реакций.
2.Придумать вопросы к текстам и составить условие расчётной задачи (с решением) с практической направленностью.
Учитель: Давайте подведем итог. Угольная кислота и ее соли во многом формируют облик планеты. Они находят широкое применение и в хозяйственной деятельности человека. Особое значение в истории цивилизации имеет карбонат кальция. Это ему мы обязаны архитектурным обликом наших городов. Но для того, чтобы карбонаты работали на человека, требуется знание научных закономерностей, в первую очередь химических процессов, протекающих вокруг нас. И бережное отношение к природе.
Стадия размышления и рефлексии .
Составление синквейна
1 существительное
2 прилагательных
3 глагола
1 предложение
1 слово
Пример
1.Карбонаты
2. Средние, кислые
3.Образуют, защищают, создают
4.Входят в состав объектов живой и неживой природы
5.Соли.
(на фоне красивой, спокойной музыки):
А сейчас сядьте поудобнее, можно закрыть глаза, расслабьтесь и обдумайте все, что происходило на уроке, выполните рефлексивный тест (слайд — приложение1):
1. Я узнал (а) много нового.
2. Мне это пригодится в жизни.
3. На уроке было над чем подумать.
4. На все возникшие у меня вопросы я получил (а) ответы.
5. На уроке я поработал (а) добросовестно.
Количество плюсов я буду считать вашей оценкой за мою работу на уроке. А я оценю вашу работу после выполнения домашнего задания. Спасибо за урок.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Сообщение учащегося о жемчуге
Жемчуг — твёрдое округлое образование, извлекаемое из раковин некоторых моллюсков. Ценится как драгоценный камень и используется для производства ювелирных изделий. У многих народов Востока (и даже Запада) существует бесконечное число легенд, объясняющих происхождение жемчужин из слез счастья или горя, слез богинь, слез красавиц или дурнушек, из росы утренней зари и так далее, но ни одна из них не указывает на истинного творца этого дивного сокровища — на невзрачного слизняка, на моллюска… Жемчуг не является «камнем». Жемчуг – это продукт жизнедеятельности моллюска. Жемчужина образуется внутри раковины моллюска в результате попадания туда постороннего предмета (песчинки и др.). Вокруг предмета-«затравки» происходит отложение перламутра, образующего тонкими плёнками концентрические слои. Перламутр представляет собой органоминеральный агрегат карбоната кальция (чаще всего в форме арагонита) и конхиолина (рогового вещества). Обычно жемчуг имеет белый цвет, иногда кремовый или розовый; встречаются также жёлтые, зелёные, чёрные и даже голубые жемчужины. Голубые жемчужины очень редки, имеют высокую стоимость и привлекательность из-за редкого, голубого, свинцово-серого оттенка.
Жемчужины были всегда любимыми украшениями у многих народов, чествовали их за нежную красоту и оригинальную форму.
К сожалению, к нашему времени не сохранилась ни одна старинная жемчужина из-за своего непродолжительного века.
Это объясняется тем, что со временем органическое вещество, которое находится в них, высыхает, подвергается разложению. История знает много примеров больших жемчужин. Однако ни одна из них не дошла до наших дней: жемчужины не сохраняются больше 150—200 лет (исключение составляют случаи, когда нет доступа воздуха; при раскопках находили жемчужины в слоях 2000-летней давности). Наиболее старая жемчужина, чья история может быть прослежена, — «Перегрина», принадлежавшая Элизабет Тейлор.
Перегрина — довольно крупная жемчужина грушевидной формы в 50,95 карата (10,19 грамма). Она имеет яркий молочный цвет. Перегрина, что в переводе с испанского означает «путешественница» или «паломница», действительно проделала довольно долгий путь, прежде чем попасть в коллекцию голливудской актрисы. Первые упоминания о Перегрине относятся к XVI веку — жемчужина стала свадебным подарком испанского короля Филипа II его второй супруге, королеве Англии Марии I Кровавой. На нескольких портретах Мария изображена с этой жемчужиной.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Сообщение учащегося об образовании сталактитов и сталагмитов.
В земной коре могут быть большие залежи известняка. Под действием воды и углекислого газа нерастворимые карбонаты превращаются в растворимые гидрокарбонаты, которые вымываются водой. В результате в земной коре образуются пустоты (карсты). Вот такие пустоты и называют карстовыми пещерами. Мраморная пещера — одна из красивейших пещер Крыма, которая находится в семи километрах от Алушты на одном из плато Чатырдага на высоте 1000 метров над уровнем моря. Мраморная пещера создавалась в течение сотен тысяч лет и образована из мраморированного известняка. Это настоящий подземный природный музей, в котором можно увидеть восхитительные по своей красоте каменные водопады, каскады небольших озер, натечные занавеси, россыпи пещерного жемчуга. По богатству сталагмитового и сталактитового убранства, а также благоустройству и обслуживанию экскурсантов она входит в число пяти самых известных пещер Европы. Откуда же появилось это чудо природы? Всё это создано из соединений кальция, а точнее из карбоната и гидрокарбоната кальция. Образование сталактитов и сталагмитов в пещерах можно объяснить так. Дождевая вода, просачиваясь через свод известняковой пещеры, растворяет в себе содержащийся в горной породе известняк. Разумеется, вода не стекает со свода пещеры ручьём, а очень медленно капает, настолько медленно, что часть её успевает испариться, а растворённый в ней известняк снова кристаллизуется в виде свисающих с потолка каменных «сосулек». Так образуются сталактиты.
Упавшие вниз капли известковой воды тоже испаряются, а растворённый в них известняк остаётся в месте падения капель, образуя вертикальные конусообразные наросты – сталагмиты.
Самой длинной считается Мамонтова пещера в штате Кентукки в США. Общая длина подземных коридоров составляет почти 600 км. Пещера Крубера-Воронья — глубочайшая в настоящий момент пещера мира (глубина более 2000 м), она расположена в горном массиве Арабика в Абхазии.
Образование карст в районах жилых или промышленных построек может привести к тому, что под землю проваливаются жилые дома, промышленные здания, другие постройки.
Когда холодный раствор гидрокарбоната кальция с током воды оказывается на поверхности земли, то он нагревается под солнечными лучами и разлагается на карбонат кальция, углекислый газ и воду. Таким образом, карбонат кальция вновь осаждается, только в другом месте.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Текст для группы 1
Карбонаты в виде известняков используют при строительстве. При обжиге известняка образуется оксид кальция, или негашёная известь:
СаС03 = СаО + С02.
При добавлении к оксиду кальция воды образуется гашёная известь:
СаО + Н20 = Са(ОН)2.
Гашёную известь используют при строительстве для побелки, штукатурки, при этом для прочности добавляют песок. Гидроксид кальция, реагируя с углекислым газом воздуха, превращается в карбонат кальция и постепенно твердеет.
Многие памятники скульптуры и архитектуры сделаны из известняка и мрамора. Вы, наверное, знаете, что за последние десятилетия они начали сильнее разрушаться, чем за всё предыдущее время. Это происходит под воздействием кислотных дождей. Кислоты получаются при взаимодействии в атмосфере оксидов азота и серы, образующихся при сжигании различных видов топлива, с водой. Под воздействием этих кислот из памятников культуры вымываются карбонаты:
СаС03 + H2S4 = CaS4 + С02 + Н20.
В последнее время для их защиты используют покрытия из высокомолекулярных соединений — силиконов.
Текст для группы 2
Вода в природе бывает мягкая и жёсткая. Жёсткой называют воду, содержащую различные соли. Различают временную и постоянную жёсткость.
Временная жёсткость обусловлена присутствием растворимых гидрокарбонатов кальция и магния — Са(НС03)2 и Mg(HC3)2. Данные соли разрушаются при кипячении, поэтому такую жёсткость и называют временной.
Постоянная жёсткость обусловлена присутствием других солей, например сульфатов (CaS4) и хлоридов (СаС12).
Использование в быту воды с повышенной жёсткостью приводит к дополнительным материальным и энергетическим затратам. Например, при кипячении такой воды на стенках посуды образуется постепенно толстый слой накипи, образованной нерастворимыми карбонатами кальция и магния:
Са(НС03)2 = СаС03 + Н20 + С02.
Чем больше слой накипи, тем дольше закипает чайник
При стирке в жёсткой воде расходуется больше стиральных средств, в частности мыла. При этом часть мыла тратится на связывание ионов кальция и магния, в результате этого образуются нерастворимые соединения кальция и магния, которые выпадают в осадок.
В настоящее время для стирки используют синтетические моющие средства, эффективность которых мало зависит от жёсткости воды. Однако синтетические моющие средства медленно разрушаются в природной среде и вызывают загрязнение водоёмов.
Смягчить воду можно химическим путём. Для этого в жёсткую воду добавляют соду Na2C3 или известковую воду Са(ОН)2, при этом карбонат кальция выпадает в осадок. Временную жёсткость устраняют также кипячением.
Как влияет жёсткая вода на организм человека? Хотя ионы кальция и магния играют важную роль в водно-солевом балансе организма, их избыток может привести к нарушению обмена веществ и развитию заболеваний, например почечно-каменной болезни.
Наши прабабушки старались умывать лицо, мыть волосы талой или дождевой водой, которая содержит очень малое количество солей. Такая вода не сушит кожу, и волосы после мытья мягкие и блестящие. Обратите внимание, что в составе кремов присутствует умягчённая вода, а шампуни, пены для ванн обязательно содержат смягчители воды.
Овощи, мясо, сваренные в мягкой воде, гораздо вкуснее и сочнее. Жёсткую воду не рекомендуют использовать для приготовления пищи, так как она снижает вкусовые качества блюд.
Текст для группы 3.
Карбонаты применяют в производстве стекла. Сырьём для получения обычного стекла служат чистый кварцевый песок, сода и известняк. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию (до 1500 °С). При этом протекают реакции:
Na2C3 + Si2 = Na2Si3 + C2↑;
CaC3 + Si2 = CaSi3 + C2↑.
Расплавленное стекло охлаждается постепенно, и ему можно придать различную форму.
Известняк и глина, содержащая оксид кремния, служат основным сырьём для производства цемента. Эти вещества тщательно перемешивают и обжигают смесь в наклонных цилиндрических печах, длина которых достигает 200 м, а диаметр составляет около 5 м. В процессе обжига печь медленно вращается, исходные материалы постепенно движутся, при этом между глиной и известняком происходят сложные реакции. Образовавшиеся вещества спекаются в куски, после охлаждения их размалывают до тонкого порошка. Цемент широко используют в строительстве как связующий материал.
Гидрокарбонаты аммония и натрия применяют в кондитерском деле, они легко разлагаются при нагревании, образуя газы, разрыхляющие тесто и делающие его пышным:
NH4HC3 = NH3 + Н20 + С02; 2NaHC3 = Na2C3 + Н20 + С02.
Карбонат натрия, или соду, используют в огнетушителях. Огнетушитель представляет собой стальной баллон, заполненный раствором соды. Сверху помещена ампула с серной кислотой. Когда огнетушитель приводят в действие, ампула разбивается, серная кислота реагирует с карбонатом натрия, начинает выделяться углекислый газ и образуется пена. Пена прекращает доступ кислорода к горящему предмету, и таким образом происходит тушение пожара.
Текст для группы 4
В нашей стране значительные площади занимают кислые почвы. Наличие в кислых почвах большого количества ионов водорода резко ухудшает плодородие земли. Для нейтрализации кислотности и повышения плодородия проводят известкование кислых почв, т. е. вносят в почву известняк СаС03 и доломит СаС03 • MgC3 в измельчённом виде.
Известкование известно человеку давно. Земледельцы Галлии и Британских островов использовали известняк и мел на полях, лугах и пастбищах около 2000 лет назад.
К карбонатам относится также минерал малахит (СuОН)2С03. Его используют как декоративный и поделочный камень. Красоту малахиту придают ярко-зелёный цвет, затейливый узор, нередко создающий загадочную картину. В Зимнем дворце, расположенном в Санкт-Петербурге, имеется малахитовый зал. Из малахита также получают зелёную краску.