Разработка урока по теме "Окислительно-восстановительные реакции и зависимость их от различных факторов"

Открытый урок по теме : «Окислительно восстановительные реакции и зависимость их от различных факторов».

Класс: 11

Учитель: Еферова Н.И.

Цель урока: Обобщить, систематизировать и расширить знания учащихся об окислительно-восстановительных реакциях, важнейших окислителях и продуктах их восстановления.

Задачи: В ходе исследовательской деятельности учащихся сформировать представление о влиянии различных факторов на процесс окислительно-восстановительных реакций выработать умение составлять окислительно-восстановительные реакции с помощью метода электронного баланса.

В ходе исследовательской деятельности учащихся сформировать представление о влиянии различных факторов на процесс окислительно-восстановительных реакций выработать умение составлять окислительно-восстановительные реакции с помощью метода электронного баланса.

Способствовать формированию информационной, коммуникативной, ценностно - смысловой компетенции

Тип урока: изучение нового материала с использованием новых образовательных технологий, электронных образовательных ресурсов и средств ИКТ.

Оборудование и реактивы, необходимые для проведения занятия: компьютер, проектор с экраном, штатив с пробирками, спиртовки, спички, держатели, цинк, алюминий медь, растворы соляной кислоты, разбавленной и концентрированной азотной и серной кислот, сульфата железа (II), хлорида железа (III), йодид калия, клейстер, раствор перманганата калия, сульфита калия, гидроксида калия.

Технологии, использованные при проведении занятия: проблемное обучение, обучение в сотрудничестве, метод проектов, дифференцированное обучение.

Ход урока.

1. Эмоциональный настрой.

- Добрый день, уважаемые ребята! Если день начинать с улыбки, то можно надеяться, что он пройдет удачно. Давайте сегодняшнее занятие проведем с улыбкой. Главная задача – быть внимательными, активными, находчивыми, а главное – трудолюбивыми. Показывать, что мы знаем и как умеем работать. 

2.Актуализация знаний

- Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций и имеют огромное значение в теории и практике. Важнейшие процессы на планете связаны с этим типом химических реакций. Человечество давно пользовалось ОВР, вначале не понимая их сущности. Лишь к началу XX века была создана электронная теория окислительно – восстановительных процессов. На уроке предстоит вспомнить основные положения этой теории, метод электронного баланса, научиться составлять уравнения химических реакций, протекающих в растворах, и выяснить от чего зависит механизм таких реакций.

Для вас тема ОВР не нова, она проходит красной нитью через весь курс химии. Поэтому предлагаю повторить некоторые понятия и умения по данной теме.

Беседа по ранее изученному материалу.

1) Какие реакции называются окислительно- восстановительными?

Окислительно - восстановительные реакции – это такие реакции, при которых происходит переход электронов от одних атомов, молекул или ионов к другим.

2) Что такое процесс окисления?

Окисление – это процесс отдачи электронов, степень окисления при этом повышается.

3) Какой процесс называется восстановлением?

Восстановление – это процесс присоединения электронов, степень окисления при этом понижается.

4) Как называются частицы, отдающие электроны?

Атомы, молекулы или ионы, отдающие электроны, окисляются; являются восстановителями.

5) Как называются частицы, принимающие электроны?

Атомы, ионы или молекулы, принимающие электроны, восстанавливаются; являются окислителями.

6) Что такое «степень окисления»?

Степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна (условный заряд атома, который мы приписываем ему в случае принятия или отдачи электронов).

7) Какой метод составления уравнения окислительно-восстановительных реакций вы знаете? Какое правило лежит в основе этого метода?

- Теперь, когда мы повторили основные вопросы прошлых уроков перейдём к изучению нового материала. На уроке класс будет работать в четырёх группах. Работа каждой группы направлена на самостоятельное получение новых знаний путём проведения исследовательской работы с окислительно-восстановительными реакциями».

3. Постановка проблемы урока (Технология проблемного обучения).

- Известно, что при пропускании хлора через щелочь при температуре близкой к 0⁰С, получается гипохлорит, а при нагревании – хлорат.

Cl2+ 2KOH= КСIО+ КСl+ Н2О

ЗCl2+ 6KOH= КСIО3+ 5КСl+ 3Н2О

-Как вы думаете, что влияет на продукты этих реакций?»

Что разные металлы с азотной кислотой могут давать различные оксиды азота (I, II, IV), азот и аммиак.

Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2↑

3Cu + 8HNO3(разб.) → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑

4Ba + 10HNO3(конц.) → 4Ba(NO3)2 + 5H2O + N2O↑

4Ba + 10HNO3(разб.) → 4Ba(NO3)2 + 3H2O +NH4NO3

-Почему одно и то же вещество в процессе окислительно-восстановительных реакций может давать различные продукты?

(Учащиеся выдвигают различные предположения. Подвожу их к формулировке к теме урока, которая наиболее полно отражает это влияние)

- Чем мы будем заниматься на уроке?

(На основе экспериментальных данных установить зависимость окислительно-восстановительных реакций от различных факторов).

- Тема нашего урока: «Окислительно восстановительные реакции и зависимость их от различных факторов». (слайд 1)

- Я сегодня вам предлагаю проделать опыты по теме «Зависимость продуктов окислительно-восстановительных реакций от условий их протекания.

Создание проблемной ситуации: И еще мне нужна ваша помощь, я готовила к уроку раствор перманганата калия («марганцовка»), пролила стакан с раствором на полотенце. Предложите (проделав лабораторные опыты) вещество, с помощью которого можно очистить полотенце.

4. Операционно-исполнительский этап. (Метод проектов. Технология дифференцированного обучения)

- Сегодня на уроке вы работаете в группах. Каждая группа выполнит исследование согласно инструкциям, которые находятся на столах». Но повторим основные моменты по ТБ при работе с кислотами и щелочами.

(Учащиеся объединяются в группы в зависимости от степени подготовленности по предмету).

Инструкция группе № 1.

Цель: установить зависимость протекания ОВР от активности реагентов.

В четыре пробирки налить по 2-3 мл раствора соляной кислоты. В пробирки соответственно опустить цинк, алюминий, медь. Какие металлы реагируют с кислотой? Сделать вывод, составить окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.

(Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости протекания ОВР от активности реагентов. Особое внимание учащиеся обращают на алгоритм составления ОВР методом электронного баланса).

Инструкция группе № 2.

Цель: установить зависимость процессов окисления и восстановления от степени окисления реагентов.

1. В пробирку налить 2-3 мл раствора сульфата железа (II) и туда же добавить иодид калия и крахмальный клейстер. Изменился ли цвет смеси? Идет ли данная реакция?

2. Налить в пробирку 2-3 мл раствора хлорида железа (III) и туда же добавить несколько капель раствора иодида калия и крахмальный клейстер. Что наблюдаете? Как изменится окраска раствора? Запишите уравнение, используя метод электронного баланса по схеме:

FeCl₃+KI FeCl₂+I₂+KCl

(Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости процессов окисления и восстановления от степени окисления реагентов; привести примеры практического значения окислителей).

Инструкция группе № 3.

Цель: установить зависимость протекания окислительно-восстановительных реакций от концентрации реагентов.

Положить в две пробирки по кусочку меди. В одну из них прилить 2-3 мл разбавленной азотной кислоты, в другую – концентрированной. При необходимости немного нагреть пробирки, соблюдая правила ТБ. Наблюдать выделение газов, обратить внимание на их цвет. Какой газ образуется в первой пробирке, какой во второй? Сделать вывод, составить окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.

(Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости протекания ОВР от концентрации реагента).

Инструкция группе № 4

Цель: установить зависимость протекания процессов окислительно-восстановительных реакций в различных средах.

1. Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO₄, подкислить несколькими каплями раствора серной кислоты и добавить сульфита калия. Наблюдать исчезновение фиолетовой окраски, характерной для ионов MnO₄ ^-. Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

                  KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄→ MnSO₄ + … + … (обесцвечивание раствора)

1. Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO₄, добавить сульфита калия. Наблюдать через некоторое время выделение из раствора бурых хлопьев MnO₂. Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

                   KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂O→ MnO₂↓ + MnSO₄ + … (выпадение бурых хлопьев)

1. Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO₄, 1 -2 мл концентрированного раствора щелочи и добавить 4-5 мл сульфита калия. Наблюдать через некоторое время появление зеленой окраски, характерной для ионов MnO4 ^2-. Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

        KMnO₄ + K₂SO₃ + КOН→ K₂MnO₄ + … + … (появление зеленой окраски).

• в кислой среде:

{\displaystyle {\mathsf {2KMnO_{4}+5K_{2}SO_{3}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow 6K_{2}SO_{4}+2MnSO_{4}+3H_{2}O}}}

• в нейтральной среде:

{\displaystyle {\mathsf {2KMnO_{4}+3K_{2}SO_{3}+H_{2}O\rightarrow 3K_{2}SO_{4}+2MnO_{2}+2KOH}}}

• в щелочной среде:

{\displaystyle {\mathsf {2KMnO_{4}+K_{2}SO_{3}+2KOH\rightarrow K_{2}SO_{4}+2K_{2}MnO_{4}+H_{2}O}}}

(Планируемый результат работы группы: составление ОВР с использованием метода электронного баланса, установление зависимости реакций окисления - восстановления от различных сред (кислой, нейтральной, щелочной), определение философского значения ОВР как типичного проявления таких явлений, как переход количественных изменений в качественные, закон единства и борьбы противоположностей).

- Почему одно и то же вещество в процессе окислительно-восстановительных реакций может давать различные продукты?

(Это зависит от активности реагента; от концентрации реагентов; от степени окисления реагентов; от среды раствора).

- Вы проделали лабораторный опыты, а теперь предложите вещество, с помощью которого можно очистить полотенце.

Демонстрационный опыт:

Пятна от раствора перманганата калия быстро выводятся раствором пероксида водорода, подкисленным уксусной кислотой:

2KMnO₄ + 9H₂O₂ + 6CH₃COOH = 2Mn (CH₃COO)₂ +2CH₃COOK + 7O₂ + 12H₂O

Старые пятна перманганата калия содержат оксид марганца (IV), поэтому будет протекать еще одна реакция:

MnO₂ + 3H₂O₂ + 2CH₃COOH = Mn(CH₃COO)₂ + 2O₂ + 4H₂O (слайд 12)

После выведения пятен кусок ткани необходимо промыть водой.

Значение окислительно – восстановительных реакций

В рамках одного урока невозможно рассмотреть все многообразие окислительно-восстановительных реакций. Но их значение в химии, технологии, повседневной жизни человека трудно переоценить.

Ученик: Окислительно-восстановительные реакции лежат в основе получения металлов и сплавов, водорода и галогенов, щелочей и лекарственных препаратов.

С окислительно – восстановительными реакциями связано функционирование биологических мембран, многие природные процессы: обмен веществ, брожение, дыхание, фотосинтез. Без понимания сущности и механизмов протекания окислительно-восстановительных реакций невозможно представить работу химических источников тока (аккумуляторов и батареек), получение защитных покрытий, виртуозную обработку металлических поверхностей изделий.

Для целей отбеливания и дезинфекции пользуются окислительными свойствами таких наиболее известных средств, как пероксид водорода, перманганат калия, хлор и хлорная, или белильная, известь.

Домашнее задание: оформить проект, можно приготовить компьютерную презентацию «Зависимость протекания окислительно-восстановительных реакций от различных факторов»

VI. Рефлексия и подведение итогов.

по желанию выбрать себе фразу (несколько фраз), закончить ее (их) самостоятельно.

Сегодня я узнал(а)…______________________________________________________

Было интересно…_______________________________________________________

Было трудно…__________________________________________________________

Я понял(а), что…__________________________________________________________

Теперь я могу…__________________________________________________________

Я научился(ась)…_____________________________________________________

Инструкция группе № 1.

Цель: установить зависимость протекания ОВР от активности реагентов.

В четыре пробирки налить по 2-3 мл раствора соляной кислоты. В пробирки соответственно опустить цинк, алюминий, медь. Какие металлы реагируют с кислотой? Сделать вывод, составить окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.

Инструкция группе № 2.

Цель: установить зависимость процессов окисления и восстановления от степени окисления реагентов.

1. В пробирку налить 2-3 мл раствора сульфата железа (II) и туда же добавить иодид калия и крахмальный клейстер. Изменился ли цвет смеси? Идет ли данная реакция?

2. Налить в пробирку 2-3 мл раствора хлорида железа (III) и туда же добавить несколько капель раствора иодида калия и крахмальный клейстер. Что наблюдаете? Как изменится окраска раствора? Запишите уравнение, используя метод электронного баланса по схеме:

FeCl₃+KI FeCl₂+I₂+KCl

Инструкция группе № 3.

Цель: установить зависимость протекания окислительно-восстановительных реакций от концентрации реагентов.

Положить в две пробирки по кусочку меди. В одну из них прилить 2-3 мл разбавленной азотной кислоты, в другую – концентрированной. При необходимости немного нагреть пробирки, соблюдая правила ТБ. Наблюдать выделение газов, обратить внимание на их цвет. Какой газ образуется в первой пробирке, какой во второй? Сделать вывод, составить окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.

Инструкция группе № 4

Цель: установить зависимость протекания процессов окислительно-восстановительных реакций в различных средах.

1. Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO₄, подкислить несколькими каплями раствора серной кислоты и добавить сульфита калия. Наблюдать исчезновение фиолетовой окраски, характерной для ионов MnO₄ ^- . Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

                  KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂SO₄→ MnSO₄ + … + …

1. Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO₄, добавить сульфита калия. Наблюдать через некоторое время выделение из раствора бурых хлопьев MnO₂. Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

                   KMnO₄ + K₂SO₃ + H₂O→ MnO₂↓ + MnSO₄ + …

1. Налить в пробирку 1-2 мл перманганата калия KMnO₄, 1 -2 мл концентрированного раствора щелочи и добавить 4-5 мл сульфита калия. Наблюдать через некоторое время появление зеленой окраски, характерной для ионов MnO4 ^2-. Запишите уравнение, используя метод электронного баланса. Реакция идет по схеме:

                     KMnO₄ + K₂SO₃ + КOН→ K₂MnO₄ + … + …

0 0 С

Cl 2 + 2KOH= КСIО+ КСl+ Н 2 О

гипохлорит

калия

70 0 С

ЗCl 2 + 6KOH= КСIО 3 + 5КСl+ 3Н 2 О

Хлорат калия

Как вы думаете, что влияет на продукты этих реакций?

• Cu + 4HNO 3 (конц.)  → Cu(NO 3 ) 2  + 2H 2 O + 2NO 2 ↑
• 3 Cu + 8HNO 3 (разб.)  → 3Cu(NO 3 ) 2  + 4H 2 O + 2NO ↑
• 4 Ba + 10HNO 3 (конц.)  → 4Ba(NO 3 ) 2  + 5H 2 O + N 2 O ↑
• 4 Ba + 10HNO 3 (разб.)   → 4Ba(NO 3 ) 2  + 3H 2 O + NH 4 NO 3

Почему одно и тоже вещество в процессе окислительно-восстановительных реакций может давать различные продукты реакции?

Цель:

На основе экспериментальных данных установить зависимость окислительно-восстановительных реакций от различных факторов.

Проблема:

ЗАДАНИЕ 1

Экспериментально установить зависимость ОВР от активности металла.

1

2

3

+

HCL

AL

Zn

Cu

ЗАДАНИЕ 2

Экспериментально установить зависимость ОВР о тстепени окисления реагентов.

FeCl 3

KI

+

FeSO4

+

KI

ЗАДАНИЕ 3

Экспериментально установить зависимость ОВР от концентрации реагентов.

HNO 3 (разб.)

HNO 3 (конц.)

+

Cu

Cu

ЗАДАНИЕ 4

Экспериментально установить зависимость протекания ОВР от реакции среды раствора

+ H 2 SO 4 + K 2 SO 3 =

Обесцвечивание раствора

KMnO 4

+ K 2 SO 3 + H 2 O =

Выпадение бурых хлопьев

KMnO 4

+ KOH + K 2 SO 3 =

Появление зеленой окраски.

KMnO 4

Протекание ОВР зависит:

• От активности реагента;
• От концентрации реагентов;
• От степени окисления реагентов;
• От среды раствора.

+ H 2 SO 4 + K 2 SO 3 =

Обесцвечивание раствора

KMnO 4

+ K 2 SO 3 + H 2 O =

Выпадение бурых хлопьев

KMnO 4

+ KOH + K 2 SO 3 =

Появление зеленой окраски.

KMnO 4

Как удалить пятно от марганцовки?

+ H 2 SO 4 + K 2 SO 3 =

Обесцвечивание раствора

KMnO 4

Домашнее задание:

1.Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

• KMnO 4  + H 2 O 2  + CH 3 COOH = Mn(CH 3 COO) 2  +CH 3 COOK + O 2  + H 2 O
• MnO 2  + H 2 O 2  + CH 3 COOH = Mn(CH 3 COO) 2  + O 2  + H 2 O

Домашнее задание:

2. Оформить групповой проект в любой форме (можно приготовить компьютерную презентацию) «Зависимость протекания окислительно-восстановительных реакций от различных факторов»

Домашнее задание для тех, кто сдает ЕГЭ:

3.Выяснить, как влияют условия среды на степени окисления химических элементов на примере:

Cr 2 O 7 2-

Кислая среда (Н + )

Cr 3+ (сине-зеленый р-р)

Нейтральная среда (Н 2 О)

Cr(OH) 3 (желто-зеленый осадок)

Нейтральная среда(ОН - )

CrO 2 - ,CrO 3 3- (светло-зеленый р-р)