Химические свойства воды взаимодействие с металлами, оксидами металлов и неметаллов, разложение воды.

Структура урока

1. Организационный этап………………………………………...1-2 мин

2. Актуализация опорных заданий……………………………....4-6 мин

3. Изучение нового материала……………………………………25-30 мин

   1. Взаимодействие воды с металлами.

   2. Взаимодействие воды с оксидами металлов.

   3. Взаимодействие воды с оксидами неметаллов.

   4. Разложение воды под действием электрического тока.

4. Обобщение и систематизация знаний………………………….5 мин

5. Домашнее задание………………………………………………2-3 мин

6. Подведение итогов урока………………………………………1-2 мин

ХОД УРОКА

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ЭТАП

1. АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗАДАНИЙ

Беседа.

1. К какому классу неорганических соединение относится вода?

2. Расскажите:

1. о роли воды на Земле;

2. о значении воды в жизни живых организмов;

3. о значении воды в промышленности и сельском хозяйстве;

4. о значении воды в повседневной жизни.

1. Опишите физические свойства воды.

2. Опишите круговорот воды в природе.

Задание.

Учитель пишет на доске формулы веществ, а учащиеся определяют, к какому классу относится данное вещество.

1. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ С МЕТАЛЛАМИ

Коллективное обсуждение.

Обсуждается вопрос: реагирует ли вода с металлами?

Ответы будут различными. Как пример реакции воды с металлами учащиеся могут привести ржавление железа, но зачастую ответ отрицательный. Учитель подчеркивает, что вода взаимодействует со многими металлами, но с некоторыми из них реакции идут очень медленно.

Демонстрация.

В стакан с водой опускается железная проволка или стружка. Никаких признаков реакции нет.

Рассказ учителя.

Учитель объяснят, что данная реакция идет при высоких температурах, при пропускании водяных паров над раскаленным железом. При комнатой температуре с водой реагируют только очень активные металлы, например натрий.

Демонстрация.

Демонстрируется взаимодействие щелочных металлов с водой. При проведении этого опыта возможны варианты.

1. Опыт проводится демонстрационно, в кристаллизаторе или чашке Петри. В воду добавляется индикатор, например фенолфталеин. Учащимся видно, как кусочек натрия, помещенный в воду, уменьшается в размерах, «бегает» по поверхности воды, при этом выделяются пузырьки газа, а раствор приобретает малиновую окраску. Можно поставить вопрос: почему натрий не тонет? (Плотность натрия меньше, чем у воды, к тому же его поднимают пузырьки водорода, как миниатюрные воздушные шары.)

Если закрыть чашку Петри большой воронкой, а на воронку надеть пробирку, то можно собрать водород.

1. Опыт проводится лабораторно.

Рассказ учителя.

Обычно у учащихся возникает вопрос: почему раствор приобрел окраску? Учитель объясняет, что образовалось растворимое основание. Растворимые основания называются щелочами. Они заменяют окраску индикатора. Учащиеся очень легко запоминают словосочетание: «фенолфталеиновый в щелочах малиновый»; в памяти фиксируются названия индикатора и растворимых оснований, цвет индикатора в щелочной среде.

На доске записывается уравнение реакции, при этом устанавливается соответствие между реагентами и продуктами реакции и формулами в уравнение:

2Na + 2H₂O - 2NaOH + H₂

Данное уравнение можно рассмотреть как реакцию замещения, в которой натрий замещает водород в молекуле воды:

2HOH + 2Na - 2NaOH + H₂

Подобные реакции идут с активными металлами, к которым относятся щелочные и щелочноземельные металлы. Эти металлы находятся в главных подгруппах I и II групп. Если учащиеся еще слабо ориентируется в таблице Менделеева, можно выписать названия и символы этих металлов в тетрадь.

Задания.

Записать уравнения реакций взаимодействия щелочных и щелочноземельных металлов с водой. Например:

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ С ОКСИДАМИ МЕТАЛЛОВ.

Демонстрация.

Демонстрируется взаимодействие воды с оксидом кальция. В результате взаимодействия оксидов, образованных металлами, с водой образуются основания. Учащиеся вместе с учителем составляют уравнение реакции и прочитывают его:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Полученный раствор исследуется с помощью индикаторной бумаги или раствора фенолфталеина. Окраска индикатора изменяется, следовательно, образовалось растворимое основание – щелочь: гидроксид кальция. Учащиеся замечают, что образовался мутный раствор, так как гидроксид кальция малорастворим в воде.

Работа с таблицей.

Учитель знакомит учащихся с таблицей растворимости, сообщают, что вещества бывают растворимые (например, NaOH), малорастворимые (Ca(OH)₂) или нерастворимые (Fe(OH)₃).

Вывод: оксиды реагируют с водой, если образуются щелочи.

Задание.

1. Запишите уравнение взаимодействия воды с оксидами металлов.

Например:

BaO = H₂O = Ba(OH)₂

Li₂O + H₂O = 2LiOH

1. Закончите возможные уравнения реакций:

1. Na₂O + H₂O = …;

2. CuO + H₂O = …;

Демонстраиця.

Последжнее уравнение реакции можно проверит экспериментально: в воду высыпать оксид меди (II). Реакции не наблюдается. Окраска индикаторане изменяется.

Рассказ учителя.

Оксиды, которым соответствуют основания, независимо от того, реагируют они с водой или нет, называются основными. Как правило, они образованы металлами с валентностью I или II.

3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ С ОКСИДАМИ НЕМЕТАЛЛОВ.

Демонстрация.

Демонстрацию можно проводить с оксидом фосфора или с оксидом углерода.

1. Получение углекислого газа и его взаимодействия со щелочами.

Образец мела или мрамора обрабатывают соляной кислотой, закрывают отверстие пробирки газоотводной трубкой, пропускают образующийся CO₂ через воду с индикатором, например с фиолетовым лакмусом. Покраснение раствора свидетельствует об образовании кислоты. Учащиеся знакомятся с еще одним индикатором – фиолетовым лакмусом. Учитель отмечает, что этот индикатор, в отличии фенолфталеина, меняет окраску в растворах кистлот на красную, в растворах оснований (щелочах) – на синюю. Значит, оксиды,образованные неметаллами, соответсвуют килотам. Записываются уравнения реакицй:

CaCO₃ + 2HCl - CaCl₂ + H₂O + CO₂;

CO₂ + H₂O H₂CO₃

1. Смешание воды и песка

Смешивают песок, основнйо частью которого является SiO₂, с водой. Реакции не происходит. По таблице растворимости учащиеся отмечают, что кислота, которая соответствует оксиду кремния, нерастворима.

Рассказ учителя

Оксиды, которые соответствуют кислотам(вне зависимости от того, взаимодействуют они с водой или нет), называют кислотными.

При записи уравнений взаимодействия кислотных оксидов с водой можно сделать упрощение и объяснить, что формулы кислот (не всех!) можно получить, складывая атомы, входящие в состав кислотного оксида, с атомами воды, при этом записывая символы элементов в следующем порядке: на первом месте – водород, затем – неметалл, последний – кислород. Например:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Учитель записывает несколько аналогичных уравнений (с SO₃, CO₂). Он отмечает, что таким образом получаются формулы не всех кислот, и в качестве примера приводит уравнение взаимодействия оксида фосфора (V) с водой с образованием ортофосфорной кислоты.

4. РАЗЛОЖЕНИЕ ВОДЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

Демонстрация.

Разложение воды под действием электрического тока можно продемонстрировать, используя электролизер.

В электролитическую ванну наливают воду, опускают электроды, пропускают постоянный ток. Учащиеся замечают, что на одном электроде пузырьки газа выделяются с большей интенсивностью, чем на другомю Записывается уравнение реакции:

2H₂O  2H₂ + O₂

Учитель просит вспомнить закон Гей-Люссака и предположить, какой газ выделяется с большей интенсивностью. Это водород.

1. ОБОБЩЕНИЕ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ

Коллективное обсуждение.

В ходе обобщения учебного материала учащиеся совместно с учителем приходят к выводу, что вода является активным химическим веществом.

1. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Подготовить краткие сообщения (2-3 мин) по взаимодействию воды с металлами, оксидами металлов и неметаллов.

1. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ

Химические свойства воды (дополнение)

1. Взаимодействие металлов средней активности (расположенных в ряду напряжений до олова) с водой. Эти металлы реагируют с водой только при напряжении с образованием оксидов и водорода:

3Fe + 4H₂O  Fe₃O₄ + 4H₂

1. Вода образует многочисленные гидраты (кристаллогидраты), например:

H₂O + H₂SO₄  H₂SO₄ * H₂O;

5H₂O + CuSO₄  CuSO₄ * 5H₂O.

Вопросы

1. Почему реакции с участием тяжелой воды идут медленнее, чем с обычной?

2. Какие вещества можно использовать в качестве осушителей?

3. В сосуде имеется смесь газообразных водорода и кислорода. Как изменится давление в сосуде при пропускании через смесь электрической искры и последующем охлаждении до исходной температуры?