Проблемний урок на тему - Електролітична дисоціація - (8-й клас)
Розділи: Хімія
Питання про електролітичну дисоціацію речовин вивчається у 8 класі у темі "Розчинення. Розчини. Властивості розчинів електролітів".
Електролітична дисоціація вивчається на прикладі речовин з іонним та ковалентним полярним зв'язком. Зазвичай демонструються досліди, пов'язані лише з електропровідністю розчинів та розплавів електролітів. Дані досліди породжують оману у учнів у цьому, що розчини речовин у будь-яких розчинниках проводять електричний струм. Отже, електролітична дисоціація речовин спостерігається при розчиненні речовин у будь-яких розчинниках.
З метою попередження такої помилки можна розпочати розгляд питання про електролітичну дисоціацію речовин з іонним та ковалентним полярним зв'язком без демонстрації дослідів з електричним струмом. Спочатку за допомогою хімічних дослідів переконати учнів у тому, що у водному розчині відбувається розпад сполук з іонним та ковалентним полярним зв'язком на іони. А досліди з електричним струмом провести як доказ наявності у водних розчинах електролітів іонів.
Тому в даному випадку можна створити проблемну ситуацію конфлікту між практично досягнутим результатом та недостатністю знань для його теоретичного обґрунтування.
Це викликає інтерес у учнів до питання, що вивчається, і прагнення пояснити спостерігаються явища, а також прагнення до отримання нових знань.
Завдання уроку:
- Дати поняття про електроліти та неелектроліти; розглянути механізм дисоціації речовин із різними типами зв'язку; вказати роль молекул води у дисоціації речовин; ознайомити з поняттям "ступінь дисоціації" та класифікацією електролітів.
Обладнання та реактиви:
- Концентрована H2SO4; H2O; Ca(OH)2 кристалічний; метилоранж на ацетоні; фенолфталеїн кристалічний; ацетон; зневоднений CuSO4; залізні цвяхи; пробірки; прилад визначення електропровідності розчинів з лампочкою; NaCl кристалічний та розчин; розчини Ca(OH)2 та H2SO4.
Урок починається з організаційного моменту: взаємне вітання учнів та вчителя; фіксація відсутніх; перевірка готовності учнів до уроку; організація уваги.
Далі слідуєзвидання опорних знань: вчитель ставить перед учнями питання, відповіді на які будуть використані в процесі вивчення нового матеріалу:
1) Які речовини належать до класу кислот?
2) Наведіть формули відомих вам кислот?
3) З'ясуйте, що загального у складі всіх кислот, як можна виявити кислоту у розчині?
4) Які речовини відносяться до класу основ і як їх класифікують за розчинністю у воді?
5) Наведіть формули відомих лугів та дайте відповідь на запитання:
а) що спільного у їхньому складі?
б) як можна виявити луг у розчині?
6) Які речовини називаються солями?
Згадавши необхідні відомості, вчитель вдається до викладу нового матеріалу.
Вчитель ще раз звертає увагу учнів на тему уроку: у ній обидва слова нові, а тому й незрозумілі. Ці терміни під час уроку необхідно розшифрувати. Це повідомлення націлює учнів сприйняття нового матеріалу.
Далі вчитель формулює навчальну проблему-1 у формі проблемного питання:Чи буде змінюватися забарвлення індикатора в кислоті, якщо її розчинити не у воді, а в іншому розчиннику (наприклад, в ацетоні)?Думки учнів різні: частина дає ствердну відповідь, частина – негативна, частина –важко відповісти.
Для перевірки гіпотез, висунутих учнями, вчитель демонструє досліди:
Т.б. Обережно доливати концентровану H2SO4, т.к. відбувається сильне розігрівання.
У ході експерименту учні зазначають, що в першому випадку колір індикатора не змінився, а в другому – змінився, став червоним.
Спільно з учителем учні роблять висновок:
Кислоти змінюють забарвлення індикатора тільки у водному розчині.
Наступний крок: формулювання навчальної проблеми-2 у формі проблемного питання:Чи змінюватиме забарвлення індикатора сухий луг?
Для вирішення протиріч у відповідях вчитель демонструє досліди:
У дві сухі пробірки насипати трохи кристалічного гідроксиду кальцію і додати обидві пробірки кристали фенолфталеїну. Струсити. В одну з пробірок прилити невелику кількість води.
Т.б. Пробірки мають бути абсолютно сухими.
Учні відзначають, що в першій пробірці жодних змін не відбулося, а в другій - забарвлення фенолфталеїну змінилося малинове.
Спільно з учителем учні роблять висновок:
Індикатор змінює забарвлення тільки у водному розчині лугу.
Вчитель повідомляє учням, деякі метали, наприклад залізо, взаємодіють з водними розчинами деяких солей, наприклад, сульфату міді(II). Вчитель формулює проблему-3 у формі питання:Чи буде залізо взаємодіяти з розчином сульфату міді(II), якщо сіль розчинена не у воді, а в ацетоні?
Виходячи з результатів першого досвіду, сильніші учні здогадуються, що, мабуть, немає. На підтвердження правильності гіпотези вчитель демонструєдосвід:
У дві пробірки насипати зневоднений сульфат міді(II). В одну з пробірок долити 1 мл ацетону, а в іншу - 1 мл води. Струсити обидві пробірки. У розчини опустити очищені залізні цвяхи.
Спочатку учні спостерігають розчинення солі в обох випадках, потім спостерігають виділення міді тільки на цвяху, що знаходиться у водному розчині солі, а сіль, розчинена в ацетоні, не взаємодіє із залізом.
Спільно з учителем учні роблять висновок:
Залізо витісняє мідь тільки з водного розчину солі.
Вчитель робить загальний висновок: кислоти, луги, солі, тобто. речовини з іонним і ковалентним полярним зв'язком виявляють свої якості тільки у водних розчинах.
Отже, у водних розчинах із речовинами щось відбувається. Вчитель звертає увагу учнів на роль молекул води у цих процесах та вводить поняття "електролітична дисоціація". Визначення заздалегідь записане на дошці. Учні записують визначення у зошит.
Потім докладно розглядається будова молекули води:
Зв'язок у молекулі ковалентний полярний.
Схема малюється вчителем на дошці.
Розглядається механізм електролітичної дисоціації з прикладу дисоціації хлориду натрію. Поруч із поясненням вчитель малює схему на дошці. Учні замальовують у зошитах і уважно слухають та записують стадії дисоціації у зошит.
Механізм електролітичної дисоціації:
а) Спочатку молекули води, що хаотично рухаються, у іонів кристала орієнтуються до них протилежно зарядженими полюсами - відбувається орієнтація.
б) Потім диполі води притягуються, взаємодіють з іонами поверхневого шару кристала – відбувається гідратація.
в) Молекули води, переміщаючись у розчин, захоплюють зсобою гідратовані іони – відбувається дисоціація.
Вчитель пояснює, як відбувається дисоціація речовин із ковалентним полярним зв'язком: дисоціація речовин із ковалентним полярним зв'язком протікає на одну стадію більше - орієнтація -> гідратація -> іонізація (тобто перетворення ковалентного полярного зв'язку в молекулі на іонний зв'язок) -> дисоціація.
Учні поглиблюють знання про механізм електролітичної дисоціації; надають знання, записують стадії дисоціації у зошит.
Далі вчитель ставить запитання:Чи можна експериментально підтвердити те що, що у водних розчинах кислот, лугів, солей перебувають іони?Учням важко відповісти. З метою вирішення утруднення вчитель демонструє досліди з випробування кристалічних речовин та їх розчинів на електропровідність. Учні ведуть спостереження і записують їх у дошці й у зошит.
Запис на дошці.
NaCl кристалічний - лампочка не спалахує, не проводить електричний струм.
NaCl розчин - лампочка спалахує, проводить електричний струм.
Ca(OH)2 кристалічний - лампочка не спалахує, не проводить електричний струм.
Ca(OH)2 розчин - лампочка загоряється, проводить електричний струм.
H2SO4 розчин - лампочка спалахує, проводить електричний струм.
За результатами експерименту проводиться бесіда з питань:
Чому спалахує лампочка?
Учні відповідають, що з пропускання електричного струму через розчин іони набувають направлений рух: негативно заряджені іони (аніони) рухаються до позитивного полюса, а позитивно заряджені іони (катіони) - до негативного полюсу. Ланцюг замикається і лампочка загоряється.
Чому кристалічні речовини не проводять електричного струму?
Тому щоу кристалах іони пов'язані один з одним.
Потім вчитель коротко висвітлює історію розвитку питання теорії електролітичної дисоціації:
Автор теорії електролітичної дисоціації шведський вчений Сванте Арреніус. Будучи прихильником фізичної теорії розчинів, Арреніус не зміг відповісти на запитання: чому саме у водному розчині відбувається дисоціація солей і лугів (адже сухі солі електричного струму не проводять) і звідки беруться іони в розчинах кислот? Відповідь на нього дали українські хіміки І.А.Каблуков та В.А.Кістяковський, які застосували до пояснення електролітичної дисоціації хімічну теорію розчинів Д.І.Менделєєва.
Вчитель вводить поняття "електроліти" та "неелектроліти", "ступінь електролітичної дисоціації":
Речовини, розчини яких проводять електричний струм, називають електролітами ; речовини, розчини яких не проводять електричний струм, називаютьнеелектролітами.
Так як в розчинах електролітів поряд з іонами присутні і молекули, то розчини електролітів характеризуються ступенем дисоціації, яку позначають грецькою буквою a (альфа).
Ступінь дисоціації - це відношення числа молекул, що розпалися на іони (Nд), до загальної кількості розчинених молекул (Nр): a = Nд / Np
Ступінь дисоціації електроліту визначають дослідним шляхом і виражають у частках або у відсотках. Якщо a = 0, то дисоціація відсутня, якщо a = 1 або 100%, то електроліт повністю розпадається на іони.
Електроліти мають різну міру дисоціації, тобто. ступінь дисоціації залежить від природи електроліту. Вона також залежить і від концентрації: з розведенням розчину ступінь дисоціації збільшується
Учні розширюють і поглиблюють знання на тему уроку, надають знання, записуютьпозначення та формулу в зошит.
На основі поняття про ступінь електролітичної дисоціації вчитель дає поняття про сильні та слабкі електроліти:
Сильні електроліти при розчиненні у питній воді практично повністю дисоціюють на іони. У таких електролітів значення ступеня дисоціації прагне одиниці.
До сильних електролітів відносять:
1) усі розчинні солі;
2) сильні кислоти, наприклад: H2SO4, HCl, HNO3;
3) усі луги, наприклад: NaOH, KOH.
Слабкі електроліти при розчиненні у воді майже не дисоціюють на іони. У таких електролітів значення ступеня дисоціації прагне нуля.
До слабких електролітів відносять:
2) водний розчин аміаку NH3*H2O.
Учні розширюють поняття про електроліти, надають знання, записують приклади у зошит.
Після пояснення матеріалу на тему слід закріплення знань. Вчитель пропонує учням виконати такі завдання:
1) Поясніть, чому розчин гідроксиду калію проводить електричний струм, а розчин глюкози С6Н12О6 – ні.
2) Чому при розведенні розчину електроліту ступінь його дисоціації збільшується?
3) Як відрізняється за своєю природою електропровідність металів та електролітів?
4) Як пояснити електричну провідність водяних розчинів електролітів?
Учні застосовують отримані знання на уроці на вирішення питань.
Розвивають уміння пояснювати свої відповіді, аналізувати умову завдань, уміння користуватися додатковими довідниками (таблицею розчинності).
Після закріплення знань задаєтьсядомашнє завдання:
Параграф 35, записи у зошиті, упр. 1-5,с. 198.
Габрієлян О.С. Хімія. 8 клас: навч. для загальноосвіт. установ/О.С. Габрієлян. - 11-те вид., Випр. -М.: Дрофа, 2005. – 267 с. : іл.