Реакции ионного обмена (8 класс)
Цель урока: дать понятие о сущности реакций ионного обмена. Рассмотреть условия протекания данных реакций до конца.
Образовательные: познакомить учащихся с реакциями ионного обмена и условиями их протекания; научиться составлять ионные уравнения. Продолжить формирование умений записывать уравнения и предвидеть продукты реакций ионного обмена; закрепить понятие об электролитах и способности их распадаться на ионы в растворах; научить восьмиклассников пользоваться таблицей растворимости для прогнозирования возможных химических реакций; совершенствование химического языка учащихся;
Воспитательные: формирование тактичного и бережного отношения друг к другу, уважение мнения одноклассника и высказывание своего; формирование научной картины мира, воспитание бережного отношения к окружающей среде;
Развивающие: продолжить формирование у учащихся способности к проведению мысленного эксперимента, развитие памяти, мышления, познавательного интереса к предмету, активное включение учащихся в самостоятельный поиск знаний; проводить анализ и синтез учебного материала, делать умозаключения и выводы;
Методы: словесно-наглядно-практические: рассказ, беседа, самостоятельная работа учащихся, химический эксперимент, раздаточный материал.
Оборудование и реактивы: штатив с пробирками (ПХ-14 или ПХ-16- 10 штук), спиртовка, спички; зажим пробирочный; раствор НС l , раствор Н ₂ SO ₄ , раствор NaOH , раствор FeCI ₃ , раствор Na ₂ CO ₃ , индикатор фенолфталеин.
Результаты изучения:
личностные результаты - целеустремлённость, гуманизм, готовность к осознанному выбору дальнейшей образовательной траектории, умение управлять своей познавательной деятельностью;
метапредметные результаты – формулирование гипотез, обобщение, выявление причинно-следственных связей, умение генерировать идеи;
предметные результаты – давать определение изученным понятиям (электролит, химическое уравнение, реакция ионного обмена, электролитическая диссоциация), описывать демонстрационные эксперименты, используя для этого естественный (русский, родной) язык и язык химии, делать выводы и умозаключения из наблюдений, изученных химических закономерностей, структурировать изученный материал.
Организационное начало; сообщение темы и цели урока.
Переход к изучению нового материала:
Что такое электролиты? приведите примеры;
Что такое сильные, слабые электролиты? примеры;
Что такое кислоты, основания, соли с точки зрения ТЭД;
Изучение нового материала.
Вопрос: что такое реакция обмена?
Ответ: реакция обмена – это реакция между двумя сложными веществами, в которой они обмениваются своими составными частями, например, ионами.
Вопрос: Откуда в растворе берутся ионы?
Ответ: на ионы в растворе распадаются электролиты.
Вопрос: Как мы узнаем, диссоциирует вещество на ионы или нет?
Ответ: надо обратиться к таблице растворимости гидроксидов и солей в воде.
В растворе электролиты распадаются на ионы и между ними могут протекать химические реакции, которые называются ионными реакциями. Уравнения этих реакций называются ионными уравнениями (слайд 3) - запись в тетрадь.
Вопрос: Вспомните, при каких условиях реакции обмена идут до конца?
Условия протекания реакций ионного обмена (слайд 4) - запись в тетрадь:
1. Если образуется осадок (↓);
2. Если выделяется газ (↑);
3. Если образуется малодиссоциирующее вещество (например, вода);
Проблемный вопрос: Можно ли отнести известную всем реакцию нейтрализации к реакциям ионного обмена?
Вопрос: Что такое реакция нейтрализации?
Ответ: реакция нейтрализации – это химическая реакция, протекающая между основанием и кислотой, в результате которой образуются соль и вода.
Л.О. №1 В пробирку наливаем 1 мл щёлочи ( NaOH ) и добавляем 2 капли индикатора фенолфталеина. Раствор окрашивается в малиновый цвет. Индикатор меняет свою окраску под влиянием щелочной среды. Затем приливаем 1 мл серной кислоты Н ₂ S О ₄ . Раствор меняет свой цвет, он становится прозрачным.
Вопрос: Назовите продукты реакции?
Ответ: соль-сульфат натрия и вода.
Записываем уравнение реакции в молекулярном виде (слайд 5): 2 N аОН + Н ₂ S О ₄ → N а ₂ S О ₄ + 2Н ₂ О
Учитель: «А отражает ли эта запись в истинном свете проведённую реакцию? Разве в растворе есть «молекулы» N аОН, или «молекулы» Н ₂ S О ₄ , или «молекулы» N а ₂ S О ₄ – ведь это электролиты? Что же в действительности произошло?
Учитель приглашает к доске ученика и просит записать те ионы, которые имеются в растворе вместо «молекул»:
2 N аОН → 2 N а ⁺ + 2ОН ⁻
Н ₂ S О ₄ → 2Н ⁺ + S О ₄ ² ⁻ (здесь не требуется записывать ступенчатую диссоциацию)
Na ₂ S О ₄ →2 N а ⁺ + S О ₄ ² ⁻
Учитель просит обратить внимание на то, какие из ионов не участвуют в реакции (2 N а ⁺ и S О ₄ ² ⁻ ). Следовательно, суть реакции сводится к тому, что если 2Н ⁺ и 2ОН ⁻ встречаются в сосуде, то из них образуется две молекулы воды, т.е. Н ⁺ + ОН ⁻ → Н ₂ О.
Вещества – электролиты записываем в виде ионов, на которые они распадаются в растворе, с учётом коэффициентов и индексов. Формулы нерастворимых, газообразных и малодиссоциирующих веществ оставляем в молекулярном виде (слайд 6).
Записать ионное уравнение, при этом не забыть (слайд 7):
коэффициент перед формулой вещества относится к обоим ионам;
формулы многоатомных (сложных) ионов не разрывают – ОН ⁻ , СО ₃ ² ⁻ , N О ₃⁻ , S О ₄ ² ⁻ , РО ₄ ³ ⁻ , НСО ₃ ˉ, НРО ₄ ² ⁻ и т.п.
индекс после иона переходит в ионном уравнении в коэффициент перед ним.
2 N а ⁺ + 2ОН ⁻ +2Н ⁺ + S О ₄ ² ⁻ → 2 N а ⁺ + S О ₄ ² ⁻ + 2Н ₂ О - получаем полное ионное уравнение (слайд 8)
определим 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, привести подобные члены в левой и правой частях уравнения («сократить») (слайд 9):
Перепишем только те формулы, которые остались (слайд 9):
2ОН ⁻ + 2Н ⁺ → 2Н ₂ О ОН ⁻ + Н ⁺ → Н ₂ О – получаем сокращённое ионное уравнение (слайд 10)
Именно последняя запись и отражает содержание реакции нейтрализации между щёлочью и кислотой, т.е. абсолютно не важно, какая кислота и какая щёлочь провзаимодействуют, всё равно катион водорода и гидроксид – анион образуют при этом воду.
Сокращённое ионное уравнение отражает сущность реакции ионного обмена (слайд 11).
Затем ставится проблема: «А только ли щёлочи дают реакцию нейтрализации? Ведь есть ещё и нерастворимые основания».
Учитель обращается к эксперименту, подчёркивая, что у него нет, например, нерастворимого гидроксида железа ( III ), но есть соль трёхзарядного железа и щёлочь. Сливая их растворы, мы получаем бурый осадок F е (ОН) ₃ ↓.
Л.О. №2 В ячейку для опытов налить 1 мл Fe С l ₃ и добавить 1 мл NaOH . Учащиеся наблюдают образование осадка бурого цвета Fe ( OH ) ₃ ↓. А потом учащиеся проводят реакцию нейтрализации с полученным осадком, приливая к нему 1 мл серной кислоты и наблюдают растворение осадка.
Уравнение реакции записать самим: «хлорид железа ( III ) + гидроксид натрия»
Они записывают: F еС l ₃ + N аОН убеждаются, что это также реакция обмена:
F еС l ₃ + N аОН → F е (ОН) ₃ ↓ + N аС l
и уравнивают запись (слайд 12): F еС l ₃ + 3 N аОН → F е(ОН) ₃ ↓ + 3 N аС l
Составляем полное и краткое ионное уравнение:
Затем учитель предлагает провести реакцию нейтрализации между полученным F е(ОН) ₃ и Н ₂ S О ₄ .
Л.О. №3 К полученному осадку Fe ( OH )3 учащиеся добавляют 1 мл серной кислоты, в том, что реакция прошла успешно, ученики убеждаются по растворению выпавшего ранее осадка:
Fe (ОН) ₃ ↓ + Н ₂ S О ₄ → F е ₂ ( S О ₄ ) ₃ + Н2О
Здесь важно обратить внимание на то, что в результате этой реакции не может получиться соль состава F е S О ₄ , ибо тогда уже не будет реакция ионного обмена – железо будет иметь заряд, как и исходное, +3 и получится соль состава F е ₂ ( S О ₄ ) ₃ . Уравниваем, как всегда, с ионов соли:
2 F е(ОН) ₃ ↓ + 3Н ₂ S О ₄ → F е ₂ ( S О ₄ ) ₃ + Н ₂ О
И, наконец,- водород (в левой части его в 2 F е(ОН) ₃ 6 атомов + 6 атомов из 3Н ₂ S О ₄ → т.е. 12), тогда перед водой запишем коэффициент 6 (слайд 13):
2 F е(ОН) ₃ ↓ + 3Н ₂ S О ₄ → F е ₂ ( S О ₄ ) ₃ + 6Н ₂ О
2F е ( ОН ) ₃ ↓ + 6H + → 2Fe 3+ + 6H 2 O
А вот, чтобы показать образование газа- второго условия протекания реакций до конца,- нужно помнить правило, что эта реакция обязательно будет идти между кислотой и солью летучей кислоты. Учащиеся проделывают опыт реакции между раствором карбоната натрия и соляной кислотой:
Л.О. №4 В пробирку (ячейку для опытов) налить 1мл карбоната натрия Na ₂ CO ₃ и добавить 1 мл соляной кислоты HCl . Наблюдаем характерное вскипание из-за выделяющегося углекислого газа CO ₂ ↑.
Na ₂ CO ₃ + HCl → NaCl
Ещё один продукт реакции - H ₂ CO ₃ как вы помните, сразу же распадается на CO ₂ ↑ (вот он - газ) и H ₂ O , поэтому их и пишут в уравнении (слайд 14):
Na ₂ CO ₃ + 2 HCl → 2 NaCl + H ₂ O + CO ₂ ↑
Составляем полное и краткое ионное уравнение:
CO ₃ 2 ⁻ +2 H ⁺ → H ₂ O + CO ₂ ↑
Итак, подведём итог нашему уроку.
Учитель обращается к классу с вопросами:
Что такое реакции ионного обмена? Ответ: это реакции между ионами;
В каких случаях реакции ионного обмена практически необратимы?
Ответ: 3 условия: 1) если образуется осадок; 2) если выделяется газ; 3) если образуется малодиссоциируемое вещество);
«Немного знать, но многое понимать следует человеку» Демокрит (слайд 15).
Закрепление учитель проводит по карточкам в форме тестовых заданий (3 задания), соответствующих заданиям «А» и «В» частей ЕГЭ (прилагаются).