Урок химии в 9-м классе по теме "Угольная кислота и её соли"

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.

1. Стадия " вызов»

2. ( 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?

1. образование белого осадка;

2. появление синей окраски раствора;

3. видимых изменений не происходит;

4. 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

 Практическое значение природных карбонатов

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.

3. Стадия размышления и рефлексии .

Составление синквейна

1. 1 существительное

2. 2 прилагательных

3. 3 глагола

4. 1 предложение

5. 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 + H₂S0₄ = CaS0₄ + 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(HC0₃)₂. Дан­ные соли разрушаются при кипячении, поэто­му такую жёсткость и называют временной.

Постоянная жёсткость обусловлена при­сутствием других солей, например сульфатов (CaS0₄) 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 Na₂C0₃ 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:

Na₂C0₃ + Si0₂ = Na₂Si0₃ + C0₂↑;

CaC0₃ + Si0₂ = CaSi0₃ + C0₂↑.

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:

NH₄HC0₃ = NH₃ + Н₂0 + С0₂; 2NaHC0₃ = Na₂C0₃ + 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 • MgC0₃ 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.