Методическая разработка урока по теме _Реакции ионного обмена_

Тема урока: «Реакции ионного обмена»

Класс: 8 класс

Цели урока:

Образовательная:

1. Сформировать понятие о реакциях ионного обмена.

2. Рассмотреть условия протекания таких реакций до конца.

3. Раскрыть значение и смысл ионных уравнений.

4. Сформулировать закономерности протекания обменных реакций.

Развивающая:

1. Развивать у учащихся способности анализировать, выделять главное, обобщать и делать выводы.

2. Выработать умения составлять и записывать уравнения реакций ионного обмена.

Воспитательная:

1. Содействовать в ходе урока формированию научного мировоззрения, коммуникативной и информационной  компетенции.

2. Воспитание интереса к предмету.

Тип урока: обобщение и систематизация знаний учащихся.

Методы: словесные, наглядно-иллюстративные, практические: рассказ, беседа, самостоятельная работа учащихся, химический эксперимент.

Оборудование и реактивы: пробирки, спиртовка, спички, зажим пробирочный; растворы кислот НСI и Н₂SO₄, растворы щелочей NaOH и KOH; раствор NH₄OH; растворы солей FeCl₃, Na₂CO₃, AlCl₃ и Al(NO₃)_3, фенолфталеин.

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие, отметка отсутствующих, подготовка к уроку. Учитель сообщает тему и цели урока.

1. Актуализация опорных знаний и умений

Выполнение учащимися заданий:

1. Какие вещества называются электролитами, в каком состоянии они находятся в воде? (Диссоциированы на ионы.)

2. Приведите примеры реакций с участием электролитов в водном растворе, запишите уравнения их реакций.

3. Что такое сильные, слабые электролиты? Приведите примеры.

4. Что такое кислоты, основания, соли с точки зрения ТЭД?

1. Изучение нового материала

Учитель: вы уже знакомы с разными типами химических реакций. Сегодня на уроке мы будем раcсматривать реакции обмена.

- Дайте определение реакциям обмена. (Реакция обмена представляет собой взаимодействие между двумя cложными веществами, которые обмениваются своими соcтавными частями, например, ионами.)

Учитель предлагает провести лабораторный эксперимент.

Сливание растворов электролитов: а) хлорида алюминия и гидроксида натрия; б) соляной кислоты и гидроксида калия; в) карбоната натрия и серной кислоты.

Учащиеся фиксируют наблюдения: 1) все реакции протекают мгновенно; 2) признаками реакций являются выпадение осадка, выделение газа, изменение окраски индикатора.

Учитель ставит перед учащимися проблему: в чем состоит сущность реакций ионного обмена? Выявите механизм и причину протекания этих реакций.

Для решения данной проблемы школьники проводят анализ реагентов и их состояния в растворе, на основе этого приходят к пониманию того, что эти реакции представляют собой реакции ионов электролитов.

На примере взаимодействия хлорида алюминия с гидроксидом натрия учитель предлагает выяснить механизм и причины протекания реакций до конца.

Учитель вызывает к доске ученика и просит записать уравнение реакции в молекулярном виде.

AlCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Al(OH)₃

- Отражает ли эта запись сущность проведённой реакции? Разве в растворе есть «молекулы» AlCl₃ , или «молекулы» NaOH, или «молекулы» NaCl – ведь это электролиты? Что же в действительности произошло?

Учитель просит ученика записать ионы, которые присутствуют в растворе вместо «молекул»:

AlCl₃ = Al³⁺ + 3Cl⁻

3NaOH = 3Na⁺ + 3OH^-

3NaCl = 3Na⁺ + 3Cl⁻

Учитель обращает внимание учащихся на то, какие из ионов не участвуют в реакции (3Nа⁺ и 3Cl ⁻). Следовательно, суть реакции сводится к тому, что если Al³⁺ и 3ОН⁻ встречаются в пробирке, то из них образуется молекула гидроксида алюминия.

Ученик на доске записывает уравнение:

Al³⁺ + 3ОН⁻ = Al(OH)_3.

- Как по-другому можно осуществить реакцию, суть которой выражена данным уравнением?

- Для решения этого вопроса используйте таблицу растворимости солей и оснований.

Для проведения реакции ученики предлагают использовать другие вещества, которые в водных растворах образуют катионы алюминия и гидроксид-анионы. В качестве подтверждения проводят соответствующие опыты. Например, взаимодействие нитрата алюминия с гидроксидом аммония.

Учитель приглашает к доске следующего ученика и просит записать сначала уравнения реакции в молекулярной форме. Далее происходит знакомство учащихся с новым видом химических уравнений – ионными (полными и краткими) для описания таких реакций. Учитель просит теперь записать вещества - электролиты в виде ионов, на которые они распадаются в растворе, с учётом коэффициентов и индексов. Формулы нерастворимых, газообразных и малодиссоциирующих веществ оставляем в молекулярном виде.

Записывают полное ионное уравнение:

Al³⁺ + 3NO₃⁻ + 3NH₄⁺ + 3OH⁻→ 3 NH₄⁺ + 3NO₃⁻ + Al(OH)₃↓

После этого - сокращенное ионное уравнение. Для этого необходимо определить одинаковые ионы, то есть ионы, не участвующие в реакции (они находятся в правой и левой части уравнения в одинаковом количестве). Формулы этих ионов можно вычеркнуть, другими словами «сократить».

Al³⁺ + 3NO₃⁻ + 3NH₄⁺ + 3OH⁻→ 3NH₄⁺ + 3NO₃⁻ + Al(OH)₃↓

Переписывают только те формулы, которые остались:

Al³⁺ + 3OH⁻→ Al(OH)₃↓

Сокращённое ионное уравнение отражает сущность реакции ионного обмена.

Далее записывают реакцию взаимодействия соляной кислоты с гидроксидом калия.

- Какая это реакция? (Реакция нейтрализации, протекающая между основанием и кислотой, в результате которой образуются соль и вода.)

HCl + KOH → KCl + H₂O

H⁺ + Cl⁻ + K⁺ + OH⁻→ K⁺ + Cl⁻ + H₂O

H⁺ + OH⁻ → H₂O

Последнее уравнение отражает суть реакции нейтрализации - реакции между щёлочью и кислотой, т.е. совсем неважно, какая кислота и какая щёлочь будут взаимодействовать, всё равно катион водорода и гидроксид – анион образуют при этом воду.

Учитель ставит перед учащимися очередную проблему: «Только ли щёлочи дают реакцию нейтрализации? Ведь существуют ещё и нерастворимые основания». Учитель предлагает провести ещё один эксперимент, при этом отмечает, что у него нет нерастворимого основания, например, гидроксида железа (III), но есть соль железа (III) и щёлочь. Сливая их растворы, образуется бурый осадок Fе(ОН)₃↓.

Записывают уравнения реакции:

FеСl₃ + NаОН = Fе (ОН)₃ ↓ + NаСI

Убеждаются, что это также реакция обмена и уравнивают запись:

FеСl₃ + 3NаОН = Fе (ОН)₃ ↓ + 3 NаСI

Составляют полное и краткое ионное уравнение:

Fe³⁺+ 3CI⁻+3Na⁺+3OH⁻= Fe(OH)₃↓+ 3Na⁺+3CI⁻

Fe³⁺+3OH⁻= Fe(OH)₃↓

Затем учитель предлагает осуществить реакцию нейтрализации между полученным Fе(ОН)₃ и Н₂SО₄. Для этого в пробирку с гидроксидом железа (III) добавляет 2 мл серной кислоты в том, что реакция пошла, ученики убеждаются по растворению осадка.

Fe(ОН)₃ ↓ + Н₂SО₄ = Fе₂( SО₄)₃ + Н₂О

Важно отметить, что в результате этой реакции не может получиться соль состава FеSО₄, иначе тогда уже эта реакция не будет реакцией ионного обмена, железо будет иметь такой же заряд, как исходное, +3 и образуется соль состава Fе₂( SО₄)₃. Учащиеся записывают уравнения реакции.

2Fе(ОН)₃↓ + 3Н₂SО₄ = F е₂( SО₄)₃ + 6 Н₂О

2Fе(ОН)₃↓ + 6H⁺ + 3SO₄^2- = 2Fe³⁺ + 3SO₄^2- + 6H₂O

2Fе(ОН)₃↓ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 6H₂O

Аналогично записывают уравнения реакции карбоната натрия и серной кислоты.

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

2Na⁺ + CO₃^2- + 2Н⁺ + SO₄^2- = 2Na + SO₄^2- + H₂O + CO₂↑

CO₃^2- + 2Н⁺ = H₂O + CO₂↑

- Итак, в чем же состоит механизм реакций ионного обмена?

Он заключается во взаимодействии ионов, которые связываются в труднорастворимые, газообразные и малодиссоциирующие вещества, что приводит к удалению их из сферы реакции. Такие реакции протекают до конца и являются необратимыми. (Запись в тетрадь.)

В водном растворе электролиты распадаются на ионы и между ними могут осуществляться химические реакции, которые называются ионными реакциями. Уравнения этих реакций называются ионными уравнениями (запись в тетрадь).

Подводя итог урока, учитель обращается к классу с вопросами:

1) Что такое реакции ионного обмена? (Реакции между ионами.);

2) В каких случаях реакции ионного обмена необратимы? (Если образуется осадок, газ, сложный комплексный ион или малодиссоциируемое вещество.)

IV. Закрепление

Закрепление изученного материала осуществляется в форме тестовых заданий. (Приложение 1)

Приложение 1

Вариант 1

1. К неэлектролитам относится:

1) NaCI; 2) MgCI₂ ; 3) Na₂SiO₃ ; 4) SiO₂;

2. С выделением газа протекает реакция между:

1) карбонатом натрия и нитратом кальция

2) фосфорной кислотой и нитратом бария

3) бромидом аммония и гидроксидом магния

4) хлоридом натрия и нитратом серебра

3. При сливании растворов карбоната натрия и соляной кислоты в химической реакции участвуют ионы:

1) CO₃²⁻ и CI⁻ 2) Na⁺и H⁺ 3) CO₃²⁻ и Na⁺ 4) H⁺ и CO₃²⁻

4. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.

Исходные вещества Продукты реакции

А) P₂O₅ + H₂O→ 1) Na₃PO₄ + H₂↑

Б) H₃PO₄ + Na₂O → 2) H₃PO₄ + H₂O

B) NaOH + P₂O₅→ 3) H₃PO₄

4) Na₃PO₄ + H₂O

5) H₃PO₄ + H₂↑

5. Поваренная соль часто содержит примеси сульфатов. Как можно проверить наличие их в предложенном образце? Запишите сокращенные ионные уравнения необходимых реакций.

Вариант 2

1. К хорошо растворимым в воде электролитам относится:

1) сульфат бария

2) хлорид цинка

3) сульфид меди (II)

4) оксид железа (III)

2. С образованием катионов металла и анионов кислотного остатка диссоциирует:

1) сахароза 2) NaOH 3) AlCl₃ 4) HNO₃

3. При взаимодействии гидроксида железа (II) с раствором серной кислоты образуются:

1) FeSO₄ и H₂O

2) Fe₂(SO₄)₃ и H₂O

3) FeSO₄ и H₂

4) Fe₂(SO₄)₃ и H₂

4. Уравнению реакции Zn(OH)₂+ H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O соответствует сокращённое ионное уравнение:

1) H⁺ + OH⁻ = H₂O

2) Zn²⁺ + SO₄²⁻ = ZnSO₄

3) H₂SO₄ + Zn²⁺ = ZnSO₄ + H₂O

4) Zn(OH)₂ + 2H⁺ = Zn²⁺ + 2H₂O

5. Предложите ионные реакции для очистки сточных вод автотранспортного предприятия от катионов Pb²⁺, которые оказывают отравляющее действие на живые организмы. Запишите краткие ионные уравнения необходимых реакций.