Конспект урока «Значение окислительно-восстановительных реакций» по химии

Содержание и ход урока

Формы и методы

Мотивация научной деятельности

Проверка ДЗ: § 14, стр. 86-92, № 9.

Теперь вспомним, какие процессы происходят во время изменения степеней окисления элементов в ходе реакции. Подсказкой для решения этой задачи будут интересные факты из курса биологии.

а) Fe²⁺ ……. → Fe³⁺ (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует тому количеству сантиметров, на которое человек становится ниже к вечеру из-за сжатия суставов в течение дня) (1 см, -1е^-)

б) S^2-…….→ S ⁺⁶ (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует тому количеству маленьких пауков, которое за свою жизнь проглатывает каждый человек) (8 пауков, -8е^-)

в) О₂⁰…….→ 2О^2- (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует емкости человеческого мозга в терабайтах) (4 ТБ, +4е^-) (1 ТБ = 1026 ГБ)

г) Mn⁺²…….→ Mn ⁺⁶ (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует числу миллиметров, которые составляют длину самой короткой кости в теле человека. Стремечко – одна из косточек, передающих колебания барабанной перепонки к чувствительным клеткам внутреннего уха) (4 мм, -4е^-)

д) Са⁰…….→ Са ⁺² (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует числу, которое показывает, во сколько раз чаще моргают женщины, чем мужчины) (в 2 раза, -2е^-)

е) Hg⁺²…….→ Hg ⁺¹ (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует цифре, которая отображает самую распространенную группу крови) ( 1 группа, +1е^-)

ж) Cl₂⁰…….→ 2Cl ^-1 (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует общему весу (в килограммах) бактерий, живущих в организме человека) (2 кг, +2е^-)

б) Cr⁺⁶…….→ Cr ⁺³ (количество электронов, отданных или принятых в представленном уравнении соответствует количеству в миллилитрах слез, которые ежедневно проливают даже суровые мужчины. Слезы постоянно вырабатываются слезными железами и увлажняют роговицу глаза, предохраняя ее от воздействия воздуха и пыли. (3 мл, +3е^-)

Какую реакцию можно отнести к окислительно-восстановительным и почему?

HClO₃  HClO₂ + HCl

HClO₃  HClO₄ + HCl

Рассказ учителей

Проблемная ситуация

Эвристический метод

Эвристический, проблемная ситуация

Обобщение и систематизация

Окружающий нас мир – это гигантская химическая лаборатория, в которой ежесекундно протекают тысячи реакций, в основном – окислительно-восстановительные, и пока они существуют, эти реакции, пока есть условия для их протекания, возможно и все окружающее нас великолепие, возможна сама жизнь.

Всем известны семь чудес света. Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе «семи чудес живой и неживой природы»

Одной из важнейших окислительно-восстановительных процессов является фотосинтез.

Фотосинтез – единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению ее свободной энергии за счет внешнего источника. Запасенная в продуктах фотосинтеза энергия – основной источник энергии для человечества. Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется 150 млрд. тонн органического вещества и выделяется около 200 млн. тонн свободного кислорода. Круговорот кислорода, углерода и других элементов, вовлекаемых в фотосинтез, поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле. Фотосинтез препятствует увеличению концентрации СО2, предотвращая перегрев Земли вследствие так называемого «парникового эффекта».Поскольку зеленые растения представляют собой непосредственную или опосредованную базу питания всех других гетеротрофных организмов, фотосинтез удовлетворяет потребность в пище всего живого на нашей планете. Он – важнейшая основа сельского и лесного хозяйства. Квадратный метр поверхности листьев в течение одного часа продуцирует около одного грамма сахара; это значит, что все растения, по приблизительной оценке, изымают из атмосферы от 100 до 200 млрд. тонн С в год. Зеленое растение способно не только использовать углекислый газ и создавать сахар, но и превращать азотные соединения, и соединения серы в вещества, слагающие его тело. Через корневую систему растение получает растворенные в почвенной воде ионы нитратов и перерабатывает их в своих клетках в аминокислоты – основные компоненты всех белковых соединений. Компоненты жиров также возникают из соединений, образующихся в процессах обмена веществ и энергии. Из жирных кислот и глицерина возникают жиры и масла, которые служат для растения, главным образом, запасными веществами. Получение семян, жиров и масел играет важную роль в сельскохозяйственной и пищевой промышленности. Уравнение реакции, отображающее процесс фотосинтеза:

СО₂ + Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + О₂

Горение:

А следующую оооочень важную окислительно-восстановительную реакцию мы продемонстрируем в виде опыта. (реакция перманганата калия с глицерином)

Очень трудно было нашим предкам, тем, кто отвечал за сохранность и поддержание огня всего племени, и тем, кто только, только научился его добывать. С огнем связано очень много: это и тепло родного очага, успокаивающее пламя свечи, приготовление пищи, песни у костра… но с огнем шутить нельзя, необходимо осторожно и бережно обращаться с ним, потому что его сила не только созидающая, но и разрушающая, способная погубить все живое.

Дыхание:

Первый крик ребенка, порождает первый вдох, начало новой жизни. Дыхание характерно для большинства живых организмов, оно просто неотделимо от жизни. Дыхание - это сложный непрерывный процесс поддержания на оптимальном уровне окислительно-восстановительных процессов в организме человека. В процессе дыхания принято различать три звена: легочное дыхание, транспорт газов кровью, тканевое дыхание.

При атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст. процесс дыхания протекает нормально. Понижение или повышение атмосферного давления оказывает определенное отрицательное влияние на него.

При понижении атмосферного давления, то есть при подъеме на высокие горы, во время полета в самолете происходит уменьшение содержания кислорода в составе воздуха. При таких условиях в результате недостатка в организме кислорода (гипоксии), у человека появляются признаки горной болезни: дыхание и пульс учащаются, появляются головная боль, мерцание в глазах, тошнота. Если при этом человек не получит кислород в необходимом количестве, он может потерять сознание. Поэтому во время полета в самолете в воздух дополнительно подается кислород.

Жители горных местностей приспособлены к жизни в таких условиях. Содержание эритроцитов в их крови увеличивается, что способствует усвоению кислорода воздуха в большом количестве. Лица, живущие в условиях нормального атмосферного давления, при необходимости подняться в высокие горы должны совершать подъем на высоту не сразу, а постепенно, давая возможность организму приспосабливаться.

Легочное дыхание - это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Оно делится на два этапа: газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом, газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.

Легочное дыхание осуществляется за счет активности аппарата внешнего дыхания который включает в себя дыхательные пути (носоглотка, трахея, крупные бронхи), легкие, плевру, дыхательные мышцы, скелет грудной клетки, диафрагму. Основная функция аппарата легочного дыхания это доставка кислорода из окружающего воздуха и освобождение от избытка углекислого газа. Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления газов по пути их следования.

Тканевое дыхание тоже разделено на два этапа. Первый этап - это обмен газов между кровью и тканями, второй связан с потреблением кислорода клетками и выделением ими углекислого газа. Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Обычно вдох короче выдоха. Оптимальное соотношение вдох/выдох = 1/2.

Подведем итог протекания окислительно-восстановительных реакций в процессе дыхания:

1 этап

Суммарно процесс дыхания можно выразить следующим уравнением: С₆Н₁₂О₆ + О₂ = СО₂ + Н₂О + Q

Гниение:

Благодаря процессам гниения осуществляется круговороты веществ в природе. Гнилостные бактерии, переводя органическое вещество в неорганическое, как бы начинают круговорот жизни.

(уравнения очень сложные, опускаем их)

Медицина и окислительно-восстановительные реакции:

Окислительно-восстановительные реакции активно происходят как на стадиях разложения организмов, так и на стадии заживления ран, излечивания от болезней. Одну из простейших окислительно-восстановительных реакций вы могли не только наблюдать, но и хотя бы раз в жизни провести!

Н₂О₂ → Н₂О + О₂

Перекисью водорода называется хорошо известное в народе вещество, которое широко используют как в медицине, так и для бытовых целей. В частности, перекись водорода рекомендуют как дезинфицирующее средство. Действие перекиси связано с тем, что при контакте с живой тканью она начинает быстро разлагаться. При этом выделяется молекулярный кислород, который способствует окислению органических компонентов разных клеток. При разложении перекиси кислород выделяется настолько энергично, что раствор вспенивается. Получившаяся при контакте с тканью пена помогает в механическом очищении повреждений и ран. Вместе с пеной из ран удаляется мусор, микроорганизмы, омертвевшие частицы тканей, гнойные выделения и так далее. Раствор перекиси водорода способен за счет пенообразования способствовать тромбообразованию и оказывать кровоостанавливающее действие при небольшом кровотечении.

Коррозия:

О вредном действии коррозии знают все, но нельзя и недооценивать ее значение, я остановлюсь только на одном факте. С глубокой древности известен способ превращения железа в сталь, через ржавление. Суммарно процесс ржавления можно выразить уравнением:

4Fe + 6Н₂О  + 3О₂ = 4Fe(OH)₃

(ребята записывают уравнение, но уравнивают уже дома методом электронного баланса)

Черкесы на Кавказе закапывали полосовое железо в землю, а, откопав его через 10-15 лет, выковывали из него свои сабли, которые могли перерубить даже ружейный ствол, щит врага. После выкапывания ржавое железо вместе с органическими веществами нагревали в горнах, ковали, а затем охлаждали водой – закаливали.

Электролиз:

Золочение предметов известно с давних пор, так как позолоченные изделия очень красивы. Прежде, когда электролиз и гальванотехника не были изобретены, изделия из металлов золотили так: на них наносили тестообразную амальгаму золота (сплав его с ртутью); затем накаливали докрасна; при этом ртуть испарялась, а золото оставалось. Но пары ртути очень ядовиты, так, например, при золочении куполов Исаакиевского собора в Петербурге от отравления ртутью погибло 60 рабочих.

Пиротехника:

Окислительно-восстановительные реакции находят применение и в военных целях. (Проводится беседа с детьми, в которой они предлагают области применения окислительно-восстановительных для изготовления оружия, снарядов, сигнальных ракет и зажигательных смесей, изготовление огнеупорных материалов, техники и т.д. Но окислительно-восстановительные реакции с точки зрения пиротехники выполняют не только разрушающую миссию, но и несут светлое и красивое в нашу жизнь. В данном случае я имею в виду фейерверки.

Ребята записывают уравнение, выражающее разложение аммоний бихромата и уравнивают его дома:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Сr₂O₃ + N₂ + H₂O

В конце урока проводим игру, в которой дети пытаются выяснить, кем они были по ходу нынешнего урока: окислителями или восстановителями (если приравнять отданные или принятые электроны полученным или отданным знаниям).

Уравниваем методом електронного баланса

Рассказ учителя биологии, беседа, контрольно-коррекционный

Уравниваем методом електронного баланса

Эвристический

Записываем любую реакцию горения из тех, что предложат дети

Рассказ учителя биологии, беседа

Установление аналоги с процессом фотосинтеза, эвристический

Демонстрация опыта разложения перекиси водовода, наглядно-практический,

Уравниваем методом электронного баланса

Рассказ учителя химии, беседа

Проблема, эвристический, контрольно-корреекционный

Демонстрация («Разложение аммоний бихромата»)

Эвристический, контрольно-коррекционный

Итоги урока

Оценивается работа класса и отдельных учеников, выставляются оценки.

Стимуляц.

Домашнее задание

Химия: Уравнять методом электронного баланса уравнения, записанные в тетради

Биология: повторить §29 с.83-85, вопросы к параграфу

Пояснения