Урок химии по теме "Растворы. Растворение как физико-химический процесс"

Растворы. Растворение как физико-химический процесс

«Мы отнюдь не властвуем над

природой, все наше господство

состоит в том, что мы … в отличие

от всех других существ, умеем

познавать ее законы и правильно

их применять».

Ф. Энгельс.

Цель урока:

Образовательные:

Обеспечить развитие представлений о растворах, растворении как физико-химическом процессе, растворимости веществ в воде, зависимости растворимости от природы вещества, температуры и давления, кристаллогидратах.

Развивающие:

Создать условия для:

- развития мышления (учить анализировать, выделять главное, сравнивать, обобщать и систематизировать, определять понятия);

- развития мировоззрения учащихся;

- развития навыков устной и письменной речи;

- развития памяти;

- развития критического мышления.

Воспитательные:

Создать условия для воспитания самостоятельности и коммуникативности.

Способствовать развитию творческого отношения к учебной деятельности при выполнении химических опытов.

Тип урока: урок комплексного применения знаний, умений, навыков.

Вид урока: проблемно-исследовательский.

Ресурсы урока: учебник, таблицы «Растворение как физико-химический процесс», «Растворимость веществ в воде», дидактические материалы, презентация.

Методы и методические приемы: фронтальная беседа, рассказ, инструктаж, работа с таблицами и учебником, демонстрация презентации, объяснение схемы.

Оборудование: кристаллы гидроксида калия, раствор сульфата меди, стаканы с водой, стеклянная палочка, безводный медный купорос, серная кислота, нитрат аммония.

План урока:

1. Организационный момент

2. Целеполагание и мотивация

3. Актуализация ранее пройденного материала

4. Изучение нового материала

-тепловые эффекты при растворении;

-кристаллогидраты;

-растворимость веществ в воде

1. Закрепление материала (выполнение заданий у доски и в тетрадях учащихся)

2. Д/З
   
   

ХОД УРОКА:

1. Организационный момент (приветствие, проверка отсутствующих, организация внимания учащихся, психологический настрой учащихся)

2. Целеполагание и мотивация (урок начитается с эпиграфа и комментариев к нему)

«Мы отнюдь не властвуем над

природой, все наше господство

состоит в том, что мы … в отличие

от всех других существ, умеем

познавать ее законы и правильно

их применять».

1. Актуализация опорных знаний

В жизни мы чаще встречаемся с чистыми веществами или смесями?

Какие бывают смеси? (однородные, неоднородные)

Приведите примеры однородных смесей (растворы).

Слайд 1

С каким веществом мы чаще всего связываем понятие раствор? (вода)

Слайд 2 Однако есть и спиртовые растворы. ДЕМ.: йод, лекарство

Это жидкие растворы. Но есть р-ры твердые и газообразные. ДЕМ.: сплавы, газообразные (воздух)

Мы более подробно будем изучать водные растворы. Почему?

Какова роль воды в природе?

Слайд 3 В первичном океане 1% солей, в нем появились первые организмы, вышли на сушу, но сохранили в своих организмах водный раствор;

Слайд 4 В крови человека – 90 %. Пищеварение – гидролиз белков, жиров, углеводов

Слайд 5 Почвообразование. Снабжение растений питательными веществами.

Какова роль воды в технике? Получение соды, удобрений, кислот, металлов, бумаги. Каким же образом получаются растворы? Что же такое растворение? К какому явлению можно отнести растворение?

- Вспомните какими свойствами обладает вода?

- Что происходит при растворении веществ в воде?

- Вспомните как необходимо проводить растворение серной кислоты в воде? Почему? (дем. опыта)

- Что происходит при растворении нитрата аммония в воде? (дем. опыта)

-Чем отличаются эти опыты?

4.Изучение нового материала

1. Запишите свою гипотезу (научное предположение) в тетрадь.

Физическое явление: диффузия

Химическое явление: изменение цвета, выпадение осадка, растворение осадка, выделение газа, поглощение или выделение тепла

Слайд 6 Итак, наши мнения разделились. Класс разделился на 2 лагеря – сторонников физической теории растворов Вант-Гоффа, Аррениуса и Оствальда и их оппонентов – последователей химической теории растворов Д. И. Менделеева.

2. Сущность теорий растворов (Работа с учебником)

Слайд 7 Физическая теория растворов:

Растворение – это процесс диффузии, растворы – это однородные смеси

Химическая теория растворов:

Растворение – это процесс химического взаимодействия растворяемого вещества с водой – гидратация, растворы – соединения гидраты

В настоящее время считается, что растворение это физико-химический процесс. Физическая сторона процесса заключается в разрушении кристаллической решетки вещества и равномерном распределении, по принципу диффузии, частиц растворенного вещества среди молекул растворителя. 

Химическая сторона процесса проявляется во взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

- Какие аргументы химической теории растворов вы сможете привести?

Слайд 8,9

- изменение цвета

- выделение или поглощение тепла

- многие вещества после растворения приобретают новые свойства – электропроводность

Слайд 10

Растворимость веществ в воде зависит от температуры.  Растворимость в воде твердых веществ при повышении температуры увеличивается, а газов, наоборот, уменьшается.

Слайд 11

-Какими бывают растворы?

- Если растворить в воде хлорид калия, то при комнатной температуре может раствориться только 34,4 г в 100 г воды. Если добавить больше соли, то сколько бы мы не перемешивали, соль не раствориться в воде, т.е. этот раствор уже насыщенный.

Раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется является насыщенным.

Если растворить не 34,4 г соли, а меньше, то раствор будет ненасыщенным.

Т.е. раствор, в котором при данной температуре вещество ещё может раствориться, называют ненасыщенным.

Слайд 12

- Как приготовить перенасыщенный раствор?

Перенасыщенный раствор можно легко приготовить. Для этого нужно приготовить насыщенный раствор соли при высокой температуре, затем избыток соли отфильтровать, накрыть сосуд и охладить при комнатной температуре. Этот раствор может храниться довольно долго, но если в него внести стеклянную палочку, на которой будет несколько крупинок этой соли, то начнется ее кристаллизация из раствора.  В мертвом море концентрация соли так велика, что помещенные сюда предметы, начинают покрываться кристаллами.

Слайд 13

По растворимости вещества делятся на хорошо растворимые, если при комнатной температуре в 100 г воды растворяется более 1 г вещества, если меньше 1 г вещества, то такие вещества являются малорастворимыми, и если вещества растворяется меньше 0,01 г на 100 г воды, то такие вещества относятся к практически нерастворимым. Совершенно нерастворимых веществ нет.

- С помощью чего мы можем определить растворимость вещества в воде?

- Что мы должны помнить при написании уравнений в ионном виде?

- Как в уравнении такой реакции мы показываем нерастворимое в воде вещество?

5.Закрепление материала

Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде:

KOH (р) + HCl (р)  =  KCl(р)  + H₂O(ж)

Полное ионное уравнение реакции:

K⁺ + OH^– + H⁺ + Cl^– = K⁺ + Cl^– + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

H⁺ + OH^– = H₂O

CaO (тв) + 2HNO₃ (р) = Ca(NO₃)₂ (р) + H₂O (ж)

Полное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H⁺ + 2NO₃^- =  Ca²⁺ + 2NO₃^- + H₂O

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CaO + 2H+ = Ca²⁺ + H₂O

3Mg(OH)₂ (н) + 2H₃PO₄ (р) = Mg₃(PO₄)₂↓(н)  + 6H₂O (ж)

Полное ионное уравнение реакции:

3Mg(OH)₂ + 6H⁺ + 2PO₄^3- = Mg₃(PO₄)₂↓ + 6H₂O

В данном случае полное ионное уравнение совпадает с сокращенным ионным уравнением.

CuCl₂ (р) + 2KOH (р) = 2KCl(р)  + Cu(OH)₂↓

Полное ионное уравнение реакции:

Cu²⁺ + 2Cl^– + 2K⁺ + 2OH^– = 2K⁺ + 2Cl^– + Cu(OH)₂↓.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

Cu²⁺ + 2OH^– = Cu(OH)₂↓.

Al₂(SO₄)₃ (р) + 3BaCl₂ (р) = 3BaSO₄↓ + 2AlCl₃(р)

Полное ионное уравнение реакции:

2Al³⁺ + 3SO₄^2- + 3Ba²⁺ + 6Cl^- = 3BaSO₄↓ + 2Al³⁺ + 6Cl^-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

SO₄^2- + Ba²⁺  = BaSO₄↓

Fe(OH)₃ (н) + H₃PO₄ (р) = FePO₄↓ + 3H₂O.

Полное ионное уравнение реакции:

Fe(OH)₃ + 3H⁺ + PO₄^3- = FePO₄↓ + 3H₂O.

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу два факта: образование вещества, нерастворимого в воде, и выделение воды.

K₂S + 2HCl = 2KCl + H₂S↑.

Полное ионное уравнение реакции:

2K⁺ + S^2– + 2H⁺ + 2Cl^– = 2K⁺ + 2Cl^– + H₂S↑.

Cокращенное ионное уравнение реакции:

S^2– + 2H⁺ = H₂S↑.

Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции: 

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + 2NO₃^- = 2Na⁺ + CO₂↑ + H₂O + 2NO₃^-

Cокращенное ионное уравнение реакции:

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O

О протекании данной реакции до конца свидетельствуют два признака: выделение воды и газа – оксида углерода(IV).

3СaCO₃ + 2H₃РO₄ = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

Полное ионное уравнение реакции:

3СaCO₃ + 6H⁺  + 2 РO₄^3- = Са₃(PO₄)₂↓ + 3H₂O + 3CO₂↑

В данном случае полное ионное уравнение реакции совпадает с сокращенным уравнением. Эта реакция протекает до конца, о чем свидетельствуют сразу три признака: выделение газа, образование осадка и выделение воды.

6.Д/З §30, задание 2

Растворы. Растворение как физико-химический процесс

«Мы отнюдь не властвуем над

природой, все наше господство

состоит в том, что мы … в отличие

от всех других существ, умеем

познавать ее законы и правильно

их применять».

Ф. Энгельс.

По агрегатному состоянию растворы делят на:   твердые  (например, сплавы металлов),  жидкие  (раствор сахара),  газообразные  (смесь газов – воздух). Наиболее распространены жидкие растворы.

РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

Химический состав Мирового океана

РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

РОЛЬ ВОДЫ В ТЕХНИКЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Растворение.Растворы

Физическая теория

Химическая теория

• Менделеев, Каблуков, Кистяковский
• Растворение – это процесс химического взаимодействия растворяемого вещества с водой – гидратация, растворы – соединения гидраты

• (Вант-Гофф, Оствальд, Аррениус)
• Растворение –это процесс диффузии, а растворы – это однородные смеси

Современная теория

В настоящее время принята  физико-химическая теория растворов , которую ещё  в 1906 г. предсказывал Д. И. Менделеев . Поэтому  растворение является физико-химическим процессом .

Физическая сторона процесса  заключается в разрушении кристаллической решетки вещества и равномерном распределении, по принципу диффузии, частиц растворенного вещества среди молекул растворителя. 

Химическая сторона процесса  проявляется во взаимодействии частиц растворенного вещества с молекулами растворителя.

• В результате взаимодействия растворенного вещества и воды  образуются гидраты .
• Растворение сопровождается тепловыми эффектами:  при растворении серной кислоты воду добавляют к кислоте, из-за сильного разогревания раствора, т.е. теплота выделяется, а при растворении нитрата аммония, хлорида натрия, теплота, наоборот, поглощается.
• Кроме гидратов есть еще  кристаллогидраты , т.е. это кристаллические вещества, содержащие молекулы воды. Вода, входящая в их состав –  кристаллизационная . Примером кристаллогидратов служит  медный купорос – CuSO 4  · 5H 2 O . Медный купорос является веществом голубого цвета, а безводный сульфат меди (II) – белый, при растворении в воде, раствор становится голубого цвета.

Признаки химического взаимодействия при растворении

• Тепловые явления

Экзотермические Эндотермические

(растворение (растворение

H2 SO4, NaOH) NH4NO3)

• Изменение цвета

Белые кристаллы дальнейшее Синие кристаллы

CuSO 4 выпаривание CuSO 4 *5H 2 O,

(безводного) (раствор голубого цвета)

+ H 2 O

Растворимость веществ в воде зависит от температуры.    Растворимость в воде твердых веществ при повышении температуры увеличивается, а газов, наоборот, уменьшается.

Если растворить в воде хлорид калия, то при комнатной температуре может раствориться только 34,4 г в 100 г воды.

Если добавить больше соли, то сколько бы мы не перемешивали, соль не раствориться в воде, т.е. этот раствор уже насыщенный.

Раствор, в котором при данной температуре вещество больше не растворяется является  насыщенным.

Если растворить не 34,4 г соли, а меньше, то раствор будет ненасыщенным. Т.е. раствор, в котором при данной температуре вещество ещё может раствориться, называют  ненасыщенным.

Перенасыщенный раствор можно легко приготовить. Для этого нужно приготовить насыщенный раствор соли при высокой температуре, затем избыток соли отфильтровать, накрыть сосуд и охладить при комнатной температуре. Этот раствор может храниться довольно долго, но если в него внести стеклянную палочку, на которой будет несколько крупинок этой соли, то начнется ее  кристаллизация из раствора .  В мертвом море концентрация соли так велика, что помещенные сюда предметы, начинают покрываться кристаллами.

По растворимости вещества делятся на хорошо растворимые , если при комнатной температуре  в 100 г воды растворяется более 1 г вещества , если  меньше 1 г вещества , то такие вещества являются  малорастворимыми , и если вещества растворяется  меньше 0,01 г на 100 г воды , то такие вещества относятся к  практически нерастворимым .  Совершенно нерастворимых веществ нет.  Даже атомы серебра чуть-чуть переходят в раствор из изделий, помещенных в воду.