Трофимова Т.В.Растворение – физико-химический процесс. Урок-исследование

Растворение – физико-химический процесс.
Урок-исследование

Т.В.Трофимова,
учитель химии Соболевской средней школы
(с. Соболево, Оренбургская обл.)

Ни одна наука не нуждается в эксперименте в такой степени, как химия.
Ее основные законы, теории, выводы опираются на факты.
Поэтому постоянный контроль опытом необходим.

Майкл Фарадей

По дидактической цели – это урок изучения нового материала, по содержанию элементов исследовательской деятельности – урок-исследование.

Цели урока. Обеспечить восприятие и осмысление понятий «раствор», «растворение веществ»; рассмотреть растворение как физико-химический процесс; закрепить опорные знания: «механическая смесь», «растворитель», «признаки протекания химических реакций»; обсудить практическое значение знаний о растворимости веществ; создать условия для развития у учащихся умений анализировать результаты лабораторных исследований, работать с реактивами и оборудованием в соответствии с правилами техники безопасности.

Оборудование и реактивы. Фарфоровые ложечки и чашечки, пробирки, стаканы, пипетки с делениями и термометры; поваренная соль, речной песок, цинк, соляная кислота, сахар, вода, этиловый спирт, серная кислота, аммиачная селитра, безводный сульфат меди(II).

ХОД УРОКА

Этап 1. Актуализация знаний

Цель данного этапа урока – создание эмоционального настроя учащихся, формирование интереса к уроку, постановка учебной задачи. Сначала учащиеся кратко перечисляют изученные на предыдущем уроке вопросы по теме «Вода – растворитель».

Для мотивации познавательной деятельности и формулировки задачи урока мы проводим химический эксперимент.

Н а с т о л а х у ч а щ и х с я: пробирки, стаканы, ложечки для смешивания веществ, фарфоровые чашечки; поваренная соль, речной песок, цинк, соляная кислота, сахар, вода.

Учащиеся смешивают в фарфоровой чашечке песок и соль. Они говорят, что получили механическую смесь. Вещества в смеси не изменяются. Ее состав переменный. Такие смеси можно получать, смешивая вещества в любых отношениях. Свойства механической смеси представляют собой сумму свойств образующих ее веществ.

Затем учащиеся опускают кусочки цинка в раствор соляной кислоты. Происходит химическая реакция, в результате которой образуются новые вещества. Свойства продуктов реакции отличаются от свойств исходных веществ. При смешивании вещества взаимодействуют в определенных отношениях по массе. (Вспоминаем признаки протекания химических реакций.)

Учащиеся смешивают ложечку сахара с 50 мл воды и получают раствор. Раствор сахара не похож ни на механическую смесь, ни на продукт химической реакции (сахар не изменяется). Учащиеся формулируют задачу урока – изучение растворов.

Этап 2. Поисковая деятельность учащихся

Учитель. Растворение – это процесс равномерного распределения одного вещества в другом, при котором растворяемое вещество переходит в агрегатное состояние растворителя. Объясните растворение сахара в воде с точки зрения физики.

Ученик. При растворении сахар дробится до молекул, которые равномерно распределяются среди молекул воды, смешиваются с ними. Это физический процесс.

Учитель. Что же такое раствор?

Ученик. Раствор – это химическая система, образованная несколькими веществами, между которыми нет поверхностей раздела.

Раствор сахара – это система, образованная двумя веществами (сахар и вода), между которыми нет поверхностей раздела.

Перед учащимися возникает проблема. Как доказать, что раствор – это химическая система? Для решения проблемы учащиеся прогнозируют, что растворение должно характеризоваться теми же признаками, по которым мы определяем химические реакции: выделение или поглощение теплоты, изменение окраски, появление газа, образование осадка – вообще появление свойств, отсутствующих по отдельности у веществ, входящих в состав раствора.

Этап 3. Исследовательская деятельность

Чтобы убедиться, что растворение – это и физический, и химический процесс, учащиеся проводят лабораторный эксперимент в группах. Для организации и направления их деятельности, школьникам предлагаются тексты описания опытов, в которых они вставляют пропущенные слова.

Задание 1-й группе

И н с т р у к ц и я. Смешайте по 5 мл воды и этилового спирта. Образовавшийся раствор вылейте в мензурку и измерьте его объем.

Н а б л ю д е н и я. При добавлении этилового спирта к воде наблюдается выделение ……………. .

Объем образовавшегося раствора ………………… суммы объемов воды и спирта до смешивания.

В ы в о д ы. Растворение спирта в воде – ………….. ...................... явление.

Объем раствора не равен ………………. объемов образующих его компонентов.

Задание 2-й группе

И н с т р у к ц и я. Возьмите два стакана, налейте в них по 20 мл воды, опустите в стаканы термометры. Измерьте температуру воды. Затем в один стакан прибавьте немного серной кислоты, а в другой – кристаллы аммиачной селитры NH₄NO₃.

Н а б л ю д е н и я. В первом случае, при растворении кислоты, наблюдается ………………………. температуры; во втором случае, при растворении аммиачной селитры, наблюдается …………………………….. температуры.

В ы в о д ы. При растворении серной кислоты наблюдается ………………………. явление.

При растворении аммиачной селитры наблюдается ……………………. явление.

Задание 3-й группе

И н с т р у к ц и я. Возьмите стакан, налейте в него 20 мл воды и добавьте безводный сульфат меди(II) CuSO₄. Обратите внимание на цвет исходных кристаллов CuSO₄ (безводн.). Когда весь сульфат меди(II) растворится, налейте немного раствора в фарфоровую чашечку и выпарьте.

Н а б л ю д е н и я. При растворении кристаллов сульфата меди(II) …………………… цвета в воде наблюдается образование раствора ……………………….. цвета. При упаривании этого раствора выделяется медный купорос CuSO₄•5Н₂О …………………………… цвета.

В ы в о д. Растворение безводного сульфата меди(II) в воде – ………………………………….. процесс.

Пока учащиеся проводят опыты, учитель следит за соблюдением требований техники безопасности, помогает в случае затруднений.

После лабораторного эксперимента каждая группа зачитывает текст описания опытов и делает выводы.

О б щ и й в ы в о д. При растворении сахара в воде наблюдается физический процесс, а при растворении спирта, серной кислоты и сульфата меди(II) – физико-химические процессы.

Для лучшего усвоения понятия «компоненты раствора» импользуем схему:

раствор = растворитель (H₂О) + растворенное вещество.

Этап 4. Оценочно-рефлексивный

Контроль знаний учащихся (самостоятельное выполнение разноуровневых заданий).

Задание. Укажите, при смешивании каких веществ образуются смеси, а каких – растворы.

У р о в е н ь А

1) Н₂О и С₁₂ H₂₂ О₁₁ (сахар);

2) H₂O и растительное масло;

3) Н₂О и SiO₂ (песок);

4) Н₂О и Н₂SO₄ (серная кислота).

У р о в е н ь Б

1) Вода и мыло;

2) вода и поваренная соль;

3) вода и нефть;

4) вода и мел.

После выполнения заданий следует их обсуждение. Подводятся итоги урока, учитель характеризует работу учащихся на уроке.

Затем учитель информирует учащихся о домашнем задании и дает инструкции по его выполнению.

Домашнее задание. По учебнику «Химия. 8 класс» Л.С.Гузея, Р.П.Суровцевой, В.В.Сорокина
(М.: Дрофа, 2002) § 7.4, вопросы 1, 2, с. 131 (устно).

Домашний эксперимент. Установите опытным путем, выделяется ли теплота при растворении указанных веществ: кальцинированная сода Na2CO3, уксусная кислота СН3СООН.