§ 34. Типы химических реакций на примере свойств воды
Вы уже познакомились с самым удивительным веществом на Земле — оксидом водорода, т. е. с водой Н2O.
Наша Родина занимает первое место в мире по запасам пресной воды — на территории России сосредоточена 1/5 её мировых ресурсов. Речной сток составляет 4270 км 3 в год, что соответствует 10% мирового речного стока, т. е. по 30 тысяч м 3 на каждого россиянина. Для сравнения укажем, что засушливые или полузасушливые регионы мира, которые составляют 40% суши, имеют только 2% мировых запасов пресной воды. За источники чистой воды в некоторых странах Азии и Африки идут настоящие войны. По прогнозам, к 2025 г. в странах, испытывающих умеренную или серьёзную нехватку воды, будут жить уже две трети населения планеты.
И хотя в России, кроме рек, сосредоточено также более 26 тысяч км3 пресных вод в озёрах и существует 2000 водохранилищ, объём которых более 1 млн м 3 каждое, проблема загрязнения водоёмов и нехватки питьевой воды является одной из актуальных.
На примере химических свойств воды, этого важнейшего из веществ на нашей планете, повторим основные типы химических реакций по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции».
Реакция разложения.
С этой реакцией, которая протекает под действием постоянного электрического тока и называется электролизом, вы уже знакомились:
Растения разлагают воду на водород и кислород в процессе фотосинтеза. Если веточку Рис. 112. Процесс фотосинтеза водного растения элодеи поместить в прибор, изображённый на рисунке 112, и выставить на яркий солнечный свет, то уже через 10— 15 мин в верхней части пробирки соберётся кислород, который образовался в результате разложения воды на свету — фотолиза (фотос — свет, лизос — разложение). Как вы знаете из курса биологии, образовавшийся при этом водород с помощью многочисленных биохимических реакций образует с углекислым газом органическое вещество — глюкозу С6Н12O6. Совокупность всех этих процессов и называют фотосинтезом. Процесс фотосинтеза можно записать с помощью следующего обобщённого уравнения:
Реакции соединения. Вы рассматривали этот тип реакций на свойстве воды соединяться с оксидами металлов и неметаллов с образованием соответственно щелочей и растворимых кислородсодержащих кислот.
Если в фарфоровую чашечку поместить несколько кусочков уже известной вам негашёной извести — оксида кальция СаО, а затем приливать к ним постепенно воду, давая ей впитываться, над чашкой появится пар. Кусочки оксида кальция начнут разогреваться и превратятся в пушистые хлопья или порошок нового вещества — гидроксида кальция, или гашёной извести (рис. 113):
Теперь вам стало понятно, почему эту реакцию называют гашением извести.
Образуют щёлочи при взаимодействии с водой все оксиды металлов IA группы (главной подгруппы I группы) Периодической системы Д. И. Менделеева, поэтому эти элементы называют щелочными. Оксиды металлов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева — кальция, стронция, бария (их в старину называли землями) — также образуют при взаимодействии с водой щёлочи. Поэтому эти элементы называют щёлочноземельными.
А вот оксиды неметаллов взаимодействуют с водой, образуя кислоты, в которых неметалл будет иметь ту же степень окисления, что и в соответствующем оксиде:
Теперь вам, очевидно, стало понятно, почему основания и кислородсодержащие кислоты называют в химии одним словом «гидроксиды».
Вам следует запомнить несложное правило: вода реагирует с оксидами металлов и оксидами неметаллов в том случае, если образуется растворимый гидроксид (щёлочь или кислородсодержащая кислота):
Источник
Технологическая карта урока по химии «Типы химических реакций на примере свойств воды» (8 класс)
Тип урока: комбинированный урок
Тема: «Типы химических реакций на примере свойств воды» 1/46
Цели урока: 1) обучения – сформировать знания обучающихся о составе, строении и свойствах воды, продолжить формирование умений определять типы химических реакций на примере свойств воды, дать понятие об электролизе, фотолизе, гидролизе; сформировать умение составлять уравнения взаимодействия оксидов металлов и неметаллов с водой; 2) развития – развивать наблюдательность, память при просмотре компьютерной презентации и проведении демонстрационного эксперимента; умение анализировать, доказывать, сравнивать, классифицировать, обобщать, делать выводы на основе анализа наблюдений за экспериментом; развивать информационную культуру обучающихся; 3) воспитания – сформировать мировоззренческие идеи: познаваемость веществ и закономерностей протекания химических реакций; воспитывать бережное и экономное отношение к водным ресурсам, продолжить экологическое просвещение обучающихся, прививать заботу к окружающей среде и своему здоровью, развивать чувство прекрасного.
Термины и понятия: электролиз, гидроксиды, гидролиз, фотолиз, фотосинтез
Ресурсы: Учебник «Химия»; О.С. Габриелян, ПСХЭ Д.И.Менделеева, таблица растворимости кислот, оснований, солей, коническая колба, кристаллизатор, фарфоровая чашечка, штатив, C аО, N а, СаС2, вода дистиллированная, пробирки, фенолфталеин, карточки с заданиями
Межпредметные связи: биология, экология, география
Форма работы: групповая, фронтальная, индивидуальная
Знать: определения изученных понятий: «гидролиз»
Уметь: классифицировать химические реакции по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции; наблюдать и описывать признаки и условия течения химических реакций, делать выводы на основании наблюдений за экспериментом
Познавательные – использовать знаково-символические средства для раскрытия сущности процессов; создавать обобщения, устанавливать аналогии, осуществлять классификацию, делать выводы, структурировать учебный материал; проводить наблюдение; составлять на основе текста таблицы, схемы, опорный конспект, в том числе с применением средств ИКТ; получать информацию из различных источников и интерпретировать её.
Регулятивные – формулировать цель урока и ставить задачи, необходимые для её достижения; планировать свою деятельность и прогнозировать её результаты; работать по плану, сверять свои действия с целью и, при необходимости, корректировать ошибки самостоятельно.
Коммуникативные — строить речевые высказывания в устной и письменной форме; аргументировать свою точку зрения; планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками.
Личностные — формирование умения управлять своей познавательной деятельностью; понимание значимости естественно-научных и математических знаний для решения практических задач; формирование умения грамотного обращения с веществами в химической лаборатории и в быту
Содержание деятельности учителя
Содержание деятельности учащихся
Включение в деловой ритм. Подготовка класса к работе.
Психологический настрой обучающихся на урок. Проверка готовности к уроку.
Поговорим… О чём?
О разном, и о прочем,
О том, что хорошо, и хорошо не очень,
О чём-то знаю я, а что-то вам известно, поговорим, поговорим, вдруг будет интересно.
— А ведь жизнь очень интересна, и мир окружающий нас полон тайн и чудес. Вещества и предметы, кажущиеся нам обычными, хранят в себе много загадок. Сегодня я предлагаю вам вместе раскрыть тайну ещё одного природного вещества.
Самооценивание готовности к уроку. Самоорганизация на учебную деятельность. Психологически настраиваются на урок
2. Актуализация знаний. Проверка опорных знаний, необходимых обучающимся для изучения нового материала
Активизирует знания, необходимые обучающимся для изучения нового материала. Осуществляет фронтальный и индивидуальный контроль:
— Какие типы реакций различают? (Реакции соединения, разложения, обмена, замещения)
— На чём основана классификация химических реакций? (На количестве исходных веществ и продуктов реакции)
— упр.6, с (120 г, 1,225 моль)
Организует индивидуальную работу по карточкам по теме: «Типы химических реакций». (См. Ресурсный материал к уроку)
Контролирует выполнение работы.
Слушают вопросы учителя. Отвечают на вопросы.
Выдвигают свои идеи.
Слушают мнения одноклассников.
Выполняют задания и по просьбе учителя выражают свои ответы
3. Мотивация учебной деятельности. Целеполагание.
Обеспечение мотивации и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности. Подведение обучающихся к формулированию темы и постановке задач урока.
Мотивирует обучающихся к определению темы и к постановке познавательной цели урока:
— Вещество, тайну которого нам предстоит открыть, находится в моей химической шкатулке. Слушая внимательно подсказки, вам нужно определить о каком веществе идёт речь.
— Всемирный день этого вещества введен ООН в 1993 году и отмечается ежегодно 22 мая.
— Это вещество даёт жизнь, но и оно может легко её забрать.
— Это вещество может принимать разные агрегатные состояния, сейчас оно находится в жидком.
— О каком веществе пойдёт речь сегодня на уроке?
Подводит обучающихся к формулировке темы и цели урока. Уточняет понимание обучающимися поставленных целей урока.
— Вспомните, над какой темой мы работали на предыдущих уроках? (Типы химических реакций)
— Как вы думаете, вода может вступать во все типы химических реакций?
— О чём мы сегодня будем вести речь? Сформулируйте тему урока.
— Давайте определим цели нашего урока. (Рассмотреть различные типы химических реакций на свойствах воды или доказать, что воде свойственны все типы химических реакций.)
Отвечают на вопросы учителя.
Выдвигают свои идеи.
Ставят цели, формулируют (уточняют) тему урока.
Слушают мнения одноклассников.
4.Формирование новых знаний и способов действия
Обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний, выявление обучающимися новых знаний. Развитие умений находить ответы на проблемные вопросы. Подведение обучающихся к самостоятельному выводу способа действия с информацией
Объясняет новый материал, используя ЭОР и учебник. Формулирует задание.
— Вода – удивительнейшее вещество на нашей планете. Не случайно её воспевают в стихах, песнях. Вот какие замечательные слова о воде сказал Антуан де Сент-Экзюпери: «Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь. Ты самое большое богатство на свете.»
— Ребята, что вы знаете о воде?
Сообщение обучающегося «Вода – удивительное вещество».
— Давайте вспомним, какие типы химических реакций вы знаете.
1. Реакции соединения.
— Ребята, вы, наверное, замечали, что весной, проводят побелку стволов деревьев и кустарников. А для чего это делают? (Для того, чтобы насекомые-вредители не могли подняться в крону дерева.)
— Я сейчас предлагаю вам самим получить такую известь. Порядок работы описан в инструкции. Но изначально давайте вспомним ТБ при работе с химическими веществами.
Контролирует выполнение работы.
— Ребята, вы получали известь, которая называется гашеной. Обратите внимание, фенолфталеин стал малиновым. Что за вещество, с точки зрения химии, вы получили? (Гидроксид кальция)
— Реакция шла с выделением тепла. Как называются реакции, идущие с выделением тепла? (Экзотермические)
— А вы слышали о кислотных дождях, откуда они берутся в природе? Что в атмосфере у нас есть кислота, которая выпадает в виде осадков на землю? (Т.к. в атмосферу Земли попадает много разных веществ (оксиды неметаллов), они соединяются с парами воды и превращаются в кислоты)
— Кислотные дожди очень пагубны для растений, частые кислотные дожди постепенно могут привести к гибели целых лесных массивов. Предлагаю вам записать ещё одну реакцию взаимодействия оксида с водой.
— Мы рассмотрели две реакции, что между ними общего? (Реакции соединения)
— Давайте вспомним, какие реакции называются реакциями соединения, и посмотрим, соответствуют ли рассмотренные реакции данному типу?
— Сделайте вывод по первому типу реакций. (Мы доказали, что воде свойственна реакция соединения)
Таким способом нельзя получить нерастворимые основания:
FeO + H 2 O → не протекает
SiO 2 + H 2 O → не протекает
2. Реакция разложения.
— Какие реакции называются реакциями разложения?
— Молекулы воды могут разлагаться на составляющие атомы при определённых условиях. Вспомните, какие это условия. (Действие постоянного электрического тока)
Разложение воды под действием электрического тока называется электролизом. («Электро» — ток, «лиз» — разложение, разрушение)
Демонстрирует видеоопыт разложения воды под действием электрического тока.
-Что образуется в пробирках? (В пробирках образуются газы: водород и кислород)
— Запишите уравнение реакции.
— К какому типу реакции относится данная реакция? (Данная реакция относится к реакции разложения)
— Обратите внимание, один из продуктов реакции – кислород – вещество, необходимое всем для дыхания. В природе реакция разложения воды протекает во время фотосинтеза и называется этот процесс фотолиз («фотос» — свет, «лизос» — разложение).
— Как вы думаете, что используется вместо электрического тока, что является источником энергии? (Вместо электрического тока в данном процессе используется энергия света).
— Сделайте вывод по второму типу реакций.
3. Реакции замещения.
— Какие реакции называются реакциями замещения?
Демонстрирует опыт взаимодействия натрия с водой.
— Что вы наблюдали? Какие вещества получились? (Выделяется газ)
Добавляет фенолфталеин в раствор:
— Что происходит с индикатором в растворе? (Фенолфталеин окрашивается в красный цвет)
— Какая среда раствора? (Щелочная)
— Запишите уравнение реакции на основе данных наблюдений. (2 Na + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 )
— Сделайте вывод по третьему типу реакций. (Мы доказали, что воде свойственна реакция замещения)
4. Реакция обмена.
— Какие реакции называются реакциями обмена? (Реакции обмена – это реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями)
— Вода является хорошим растворителем. Для некоторых веществ в водном растворе характерен процесс гидролиза. Попробуйте дать определение этому процессу. («Гидро» — вода, «лизос» — разложение.)
— Обменное взаимодействие веществ с водой, приводящее к их разложению, называют гидролизом.
— Обратите внимание на таблицу растворимости. Почему в таблице растворимости в некоторых клетках стоят прочерки? (Данное вещество в водной среде разлагается, т.е. гидролизуется)
Демонстрирует опыт взаимодействие карбида кальция с водой.
— Реакцию гидролиза мы будем изучать позже не только на уроках химии, но и биологии, т.к. процесс пищеварения основан на реакции гидролиза, при участии ферментов. Сделайте вывод по четвёртому типу реакций. (Мы доказали, что воде свойственны реакции обмена)
— Сформулируйте общий вывод урока. (Мы доказали, что воде характерны все 4 типа реакций)
Воспринимают информацию, сообщаемую учителем; работают с материалами ЭОР, учебником, фиксируют в тетрадях новые термины и понятия, составляют уравнения реакций
Участвуют в коллективной беседе
Проговаривают правила ТБ при работе в кабинете химии, читают инструкцию
Источник
