Конспект урока по химии "Катализ и катализаторы" (8 класс)

- Повторить и актуализировать знания учащихся по пройденному материалу.

- Сформулировать понятие о катализе и катализаторах; рассмотреть функции катализаторов; ввести понятие о биологических катализаторах белковой природы; рассмотреть их особенности; показать значение катализаторов в жизни и народном хозяйстве.

- Обобщить и закрепить новый материал урока.

- Посредством фронтального опроса «вызвать» у учащихся имеющиеся знания по пройденной теме. Составить кластер, базируясь на этих знаниях.

- Провести опыты, демонстрирующие каталитическое разложение перекиси водорода и особенности ферментов. Раздать текстовые фрагменты, содержащие формулировки понятий катализа, катализаторов, ферментов и информацию об особенностях энзимов, функциях катализаторов и их применении. Координировать парную работу учащихся с текстом.

- Суммировать и систематизировать новый материал в процессе презентации работ учащихся. Для более полного обобщения материала провести опрос учащихся.

II.Воспитательные.

- Прививать учащимся основные мировоззренческие идеи о материальности мира, его развитии, о причинно-следственных связях явлений.

- Прививать чувство товарищества и коллективизма, доброжелательное отношение к другим; терпимое отношение к мнению других.

- Теоретически грамотно излагать материал, опираясь только на научные факты; логически обосновывать гипотезы и предположения; акцентировать внимание учеников на связь причины и следствия.

- Развивать коммуникативные умения, используя групповые и коллективные формы работы; поощрять взаимовыручку и здоровое соперничество.

III.Развивающие.

- Развивать логическое и творческое мышление, умение обобщать знания и применять их в новых условиях.

- Развивать умение дискутировать и отстаивать свою точку зрения.

- Прививать познавательный интерес к учебной деятельности.

- Через предлагаемые учащимся задания формировать умение выделять главное, существенное; логически излагать и обобщать материал; научиться пользоваться приемами аналогии.

- Поощрять стремление учеников дискутировать, их индивидуальное видение проблемы; желание высказываться и отстаивать свою точку зрения.

- Обеспечить эмоциональное восприятие происходящего, создавая в ходе урока ситуации, вызывающие интерес.

Методы урока:

По источнику передачи информации на уроке использовались словесные, практические и наглядные методы обучения. Для активизации мышления учащихся применялся проблемно-поисковый метод. Для стимулирования и сохранения интереса к теме задавалась проблема, ставились проблемные вопросы, создавалась ситуация сотрудничества.

Деятельность учащихся на уроке была организована с помощью групповой (парной) и коллективной работы.

Оборудование урока:

Аптечная перекись водорода Н2О2, оксид марганца МnО2, кусочки вареной и сырок моркови, пробирки.

План урока с хронометражем.

1. Организационный этап – 1 мин.

2. Составление схемы-кластера на основе ранее полученных знаний (стадия вызова имеющихся знаний) – 6 мин.

3. Работа с текстом в парах (стадия осмысления содержания нового материала) – 20 мин.

4. Презентация «обновленного» кластера с использованием новых знаний (стадия рефлексии (размышления)) – 10 мин.

5. Подведение итогов – 3 мин.

6. Задание на дом – 1 мин.

Конспект урока с теоретическим обоснованием.

Тип урока: Комбинированный урок.

При проектировании урока использую технологию развития критического мышления (далее ТРКМ). На мой взгляд, ТРКМ ориентирована на гуманистический подход к обучению. Она предполагает равные партнерские отношения между учителем и учеником, как в плане общения, так и в плане конструирования знания, рождающегося в процессе обучения. Работая в режиме технологии, учитель перестает быть главным источником информации и, используя приемы технологии, превращает обучение в совместный и интересный поиск.

Кроме того, технология формирует и развивает умение учащихся не только получать информацию, но и критически ее оценивать, осмысливать и применять. Включение ТРКМ в образовательный процесс делает обучение более эффективным и дает возможность личностного роста ученика.

В структуре урока выделяю три технологических этапа:

Вызов → Осмысление содержания → Рефлексия (размышление)

В рамках технологии, учитывая психолого-педагогическую характери-стику класса, использую два методических приема: 1) кластера («грозди») и 2) суммирования информации в парах.

Прием кластера делаю ведущим на стадии вызова и рефлексии. Кроме того, составление кластера и поиск его новых звеньев определяет стратегию урока в целом. Этот прием позволяет систематизировать и закрепить материал (наглядно, графически).

На стадии осмысления применяю прием «обучения сообща» (суммирования информации в парах). Работа в парах на смысловом этапе урока имеет, на мой взгляд, ряд преимуществ. Ученики, объединяясь в пары, не испытывают прессинга со стороны преподавателя, сами могут регулировать темп работы. Пересказ материала способствует его лучшему пониманию. В процессе парной работы проясняется большее количество вопросов, ученики обращают внимание на большее число деталей, которые могли быть не замечены в процессе индивидуальной работы.

Важным аспектом работы в этом режиме является активизация мышления учащихся и в конечном итоге более полное осмысление новой темы.

Обоснование деятельности учителя

Прогнозируемая деятельность учеников

1. Организационный этап.

Взаимное приветствие учащихся и учителя.

Обеспечение комфортности внешней обстановки для работы на уроке; психологическая подготовка учащихся к предстоящему занятию.

Учащиеся психологически настраиваются на работу в атмосфере сотрудничества и взаимного уважения.

2. Вызов – составление схемы-кластера на основе «старых» знаний.

Проводится фронтальный опрос учащихся по пройденной теме. Учитель задает вопросы:

- Что такое скорость химической реакции и в чем она измеряется?

- Какие реакции называются гомогенными, гетерогенными.

- От каких факторов зависит скорость химических реакций?

- Сформулируйте правило Вант-Гоффа.

Далее учитель предлагает оформить сказанное графически. Совместно с учителем в ходе обсуждения на слайде составляется кластер с использованием уже имеющихся и повторенных знаний (см. приложение 1.) При этом учитель объясняет, что в процессе дальнейшей работы на уроке (по мере накопления новых знаний) кластер будет дополняться и расширяться.

Направлена на «вызов» у учащихся уже имеющихся знаний; актуализацию их; выявление затруднений и пробелов в них, установление ошибок; активизацию деятельности учеников.

Учитель демонстрирует слайд с кластером, наглядно графически систематизируя пройденный материал, подготавливая учащихся к восприятию и изучению новой темы.

Ученики «вспоминают», что им известно по пройденной теме; отвечают на вопросы, дополняют ответы товарищей.

Ученики выслушивают, обсуждают информацию, включаются в коллективную познавательную деятельность; записывают кластер в тетрадь.

3. Стадия осмысления – парная работа с текстом.

Перед началом работы с текстом учитель предлагает рассмотреть опыт, иллюстрирующий разложение перекиси водорода:

2Н2О2=2Н2О+О2↑ (описание опыта №1 см.в приложении 4). После проведения опыта просит учеников прокомментировать свои наблюдения. Учащиеся отмечают, что даже при нагревании реакция протекает очень медленно (тлеющая лучинка не вспыхивает). Но после внесения в пробирку порошка оксида марганца наблюдается бурное выделение пузырьков газа, тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Учитель задает вопрос (постановка проблемы):

- Почему мы наблюдаем такое быстрое увеличение скорости реакции? Имеют ли место в данном опыте вышеизученные факторы, влияющие на скорость реакции?

Ученики выдвигают гипотезу , что, вероятно, оксид марганца ускоряет разложение перекиси. Таким образом, рассуждают ученики, есть еще один фактор, влияющий на скорость химических реакций. Это присутствие особых веществ. Такие вещества, продолжает учитель, называются катализаторами и в ходе реакции ни качественно, ни количественно не изменяются. Расставляя акценты, учитель отмечает также, что катализаторы очень разнообразны по своей природе, функции (механизму действия), применению и фиксирует сказанное на слайде в виде новых фрагментов схемы на кластере (см. приложение 2).

Далее учитель сообщает тему, цели и задачу урока (показывает их на слайде):

- Как вы уже догадались, урок будет посвящен катализаторам.

Тема : Катализ и катализаторы.

Цели: Научиться формулировать основные понятия темы; классифицировать катализаторы согласно схеме; изучить особенности и применение катализаторов.

Задача: Познакомиться с текстом; используя новую информацию, достроить кластер и презентовать его.

Затем класс делится на пары. Каждой паре раздаются текстовые фрагменты. Причем текст разбивается таким образом, чтобы один и тот же фрагмент был у нескольких пар. Каждый фрагмент поделен, в свою очередь, на части А и В. Ученики в паре выполняют две роли: докладчика и ученика. Сначала читается фрагмент А обоими участниками в паре. Докладчик своими словами рассказывает его содержание. Роль ученика предполагает слушание докладчика и задавание вопросов, для прояснения смысла прочитанного и аспектов, на которые особо обращал внимание учитель при формулировке задания (определение понятий катализа и катализаторов, энзимов; особенности биологических катализаторов, применение катализаторов).Затем пара читает фрагмент В, меняясь ролями. В процессе чтения и работы над текстом кластер дополняется. Результаты работы оформляются на демонстрационном листе и готовится презентация. Для демонстрации изображается не весь кластер целиком, а только та его часть, которая относится к прочитанному.

Сохранение интереса к теме, стимулирование внимания и активности; постепенное продвижение учащихся от знания «старого» к знанию «новому».

Учитель знакомит учащихся с понятием катализатора.

Учитель формирует целенаправленный характер учебной деятельности учащихся; через постановку учебной задачи показывает значимость изучения нового материала, мотивирует учащихся к его освоению.

Определение формы работы учащихся; создание ситуации, когда учащиеся добывают знания собственными усилиями.

Инструктирование учащихся, координирование их работы, обеспечение дифференцированной помощи.

Побуждение учащихся к оценке и осмыслению информации; развитие умений выделять главное существенное, определять и объяснять понятия, доказывать и опровергать.

Учащиеся акцентируют свое внимание на разрешение проблемы, поиске ответов; учатся объяснять свои наблюдения и делать выводы; сохраняют интерес к уроку.

Ученики получают первичную информацию о катализаторах.

Учащиеся записывают тему урока в тетрадь; определяют для себя учебную задачу - дополнить и расширить кластер; осознают получения новых знаний для решения поставленной задачи.

Учащиеся психологически настраиваются на работу в парах.

Самостоятельно овладевают знаниями; знакомятся с новой информацией, происходит ее осмысление, наложение на уже имеющиеся знания и опыт.

Совершенствуют навыки получения информации; обращают внимание на неясности, пытаясь поставить вопросы; ощущают возможность собственных открытий, учатся сдерживать свои эмоции, выслушивать ответы товарищей.

4. Стадия рефлексии – презентации «обновленного» кластера.

Учитель предлагает обсудить результаты работы в парах. К доске выходит ученик из пары и проводит презентацию своей работы на демонстрационном листе. Пары со сходными фрагментами дополняют друг друга. В результате обсуждения единый фрагмент кластера появляется на слайде. Аналогичным образом достраиваются и другие части кластера и вся схема целиком (см. приложение 3). Параллельно с докладом об энзимах другой ученик из пары, демонстрирует опыт, иллюстрирующий действие фермента каталазы и объясняет его. (описание опыта №2 см.в приложении 4).

Далее учитель предлагает обобщить весь материал. Еще раз комментируя кластер, задает вопросы:

- Что такое катализ, катализаторы?

- Какие функции катализаторов Вам известны?

- Что такое ингибиторы?

- Что такое энзимы?

- В лаборатории окислить жиры и углеводы удается при температуре около 500 °С. А в организмах животных они окисляются уже при температуре около 40 °С. Чем это можно объяснить?

- Почему при использовании порошков, содержащих ферменты, белье следует замачивать, а не кипятить?

Возврат к первоначальным записям; внесение изменений и дополнений в ходе дискуссии; выявление ошибок в понимании и исправление их; суммирование и систематизация новых знаний.

Учитель дает возможность вспомнить и закрепить материал урока.

Провоцирует размышление, добиваясь глубины понимания темы.

Соотносят «новую» информацию со «старой», используя знания, полученные на стадии осмысления; производят заключительный отбор информации в ходе обсуждения; делятся своим видением прочитанного; выстраивают причинно-следственные связи, разрешают поставленную задачу.

Учащиеся выборочно отвечают, дополняют друг друга; закрепляют полученные знания.

5. Подведение итогов занятия.

Выставляются оценки за ответы, указываются слабые и сильные стороны докладов.

Корректировка целей познавательной деятельности, констатация достижения поставленных целей.

Самооценка собственных результатов, появление стимула к дальнейшей учебной деятельности.

6. Информация о домашнем задании.

На доске записывается задание на дом: §15 (стр.132-136), упр.6-9

Комментирует домашнее задание.

Учащиеся записывают задание и получают консультации.

Приложение 4

ОПЫТ №1 (каталитическое разложение перекиси водорода).

Приливаю в пробирку немного 3%-ного раствора пероксида водорода Н2О2 и подогреваю его. Вношу в пробирку с пероксидом водорода тлеющую лучинку (качественная реакция на кислород) – она не вспыхивает (Почему?). Затем насыпаю в пробирку с помощью стеклянной трубки немного оксида марганца (IV) MnО2. Началось бурное выделение пузырьков газа, а внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко вспыхивает (Почему?).

ОПЫТ №2 (действие фермента каталазы).

В две пробирки налейте раствор перекиси водорода. В одну из них опустите кусочек сырой моркови. В пробирке наблюдается «вскипание», а тлеющая лучинка, внесенная в пробирку, ярко вспыхивает (Почему?). В другую пробирку опускаю кусочек вареной моркови – «вскипания» не происходит (Почему?).

Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь к концу ее неизменными, называются катализаторами. Процесс изменения скорости химических реакций с помощью катализатора называется катализом (в переводе с греческого «разрушение»), а реакции, идущие с участием катализатора, - каталитическими.

По своей природе катализаторы делятся на неорганические и органические (биологические). Биологические катализаторы называются ферментами или энзимами.

Ферменты (энзимы) – это биологические катализаторы белковой природы. Ферменты отличаются от неорганических катализаторов следующими особенностями:

1) Обладают высокой избирательностью – если в неорганической химии один и тот же катализатор подходит для многих реакций, то на каждую биохимическую реакцию имеется свой особый фермент. Например: птиалин (фермент слюны) действует на крахмал, а пепсин (фермент желудочного сока) расщепляет белки пищи. В настоящее время известно более 2000 ферментов, многие из которых катализируют одну реакцию, то есть превращение одного особого субстрата (субстраты - это реагенты в катализируемой ферментом реакции, претерпевающие превращение) в определенный продукт.

2) Действуют в строгом интервале температур. При изменении температуры ферменты гибнут или не работают. Например, птиалин лучше действует при температуре 35-40°С.

3) Действуют в строго определенной среде раствора. Например: птиалин – в щелочной, пепсин – в кислой. Поэтому в желудке птиалин уже «не работает», так как там среда кислотная.

Ферменты действуют в живых организмах. Они участвуют в процессах пищеварения и биохимических реакциях, протекающих внутри клетки. Под действием ферментов в клетках происходит распад молекул белков, жиров и углеводов, поступивших в организм с пищей, и синтез новых молекул, которые точно соответствуют потребностям данного организма. Вот почему великий русский физиолог И.П.Павлов назвал ферменты носителями жизни. К настоящему времени найдена лишь одна ферментативная реакция небелковой природы, когда молекула РНК катализирует свое собственное разрезание на части. Ферменты могут быть выделены из клеток и очищены. Именно это обстоятельство явилось важной вехой в понимании кинетических особенностей и механизмов действия многих ферментов. Ферменты - уникальные ка-тализаторы, обладающие непревзойденной эффективностью действия (каталитической активностью) и высокой селективностью.

Велика роль ферментов в промышленности. Человек тысячелетиями использовал ферменты при выпечке хлеба, получении алкогольных напитков, сыра и уксуса. Сейчас ферменты применяются так же при переработке сахара, получении синтетических антибиотиков, аминокислот и белков. Исключительно большую роль сыграло применение ферментов, продуцируемых микроорганизмами, для синтеза пенициллина, а также стрептомицина и витамина B12.

Благодаря своей эффективности биологические катализаторы используются в быту. Например, энзимы входят в состав стиральных порошков, средств для мытья посуды и служат для удаления различных пятен на одежде.

Рассмотренный ранее опыт показывает, что оксид марганца (IV) (МnО2) является катализатором проделанной реакции и ускоряет процесс разложения перекиси водорода.

Но, оказывается, есть вещества, замедляющие скорость химической реакции. Они являются также катализаторами, то есть веществами, изменяющими скорость реакции. У них даже есть собственное название – ингибиторы: перекись водорода, например, нестойкое вещество, но очень необходимое в научных исследованиях, на производстве, в быту. Встает вопрос, как сделать ее более стойкой. В настоящее время в концентрированные растворы перекиси всегда добавляют ингибиторы, в противном случае раствор вещества быстро портится.

Кроме того, катализаторы способны менять направление реакции. Например, окисление аммиака без катализатора ведет к образованию азота. Применение катализатора при окислении аммиака изменяет направление химической реакции и ведет к образованию оксида азота:

Таким образом, катализаторы могут выполнять следующие функции:

1) Увеличивать скорость реакции (положительные катализаторы);

2) Уменьшать, замедлять скорость реакции (отрицательные катализаторы или ингибиторы);

3) Менять ход реакции.

Меняют ход реакции

Полная формулировка понятия катализаторы звучит следующим образом: Катализаторы – это вещества, изменяющие скорость химической реакции или ее направление, но остающиеся в конечном итоге неизменными.

Применение неорганических катализаторов очень разнообразно. Положительные катализаторы – основа химических производств (серной и азотной кислот, аммиака, каучука и т.д.). Они позволяют повысить производительность химических процессов, уменьшить стоимость химической аппаратуры, сделать производство экономически выгодным, экологически более чистым.

В целях охраны окружающей среды катализаторы используются в двигателях внутреннего сгорания. Так, например, с помощью платинового катализатора американским и японским автомобилестроителям удалось добиться почти полного сгорания топлива в двигателях, что, в свою очередь, резко уменьшило содержание вредных примесей в выхлопных газах и сделало чище атмосферу таких больших городов, как Токио, Нью-Йорк и др.

Универсальность каталитических методов позволяет решать самые сложные проблемы обезвреживания и утилизации антропогенных выбросов промышленных предприятий. Это касается как обезвреживания газовых выбросов, так и очистки сточных вод.

Не менее важны и отрицательные катализаторы, например, ингибиторы замедляют процесс коррозии, стабилизируют кислоты при их перевозке в стальной таре, подавляют действие пероксида водорода, предотвращают преждевременную полимеризацию. Ингибиторы в живом организме подавляют различные вредные реакции окисления в клетках тканей, которые могут инициироваться радиоактивным излучением.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎