Урок химии в 9-м классе по теме «Угольная кислота и её соли»

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний.

Цели:

Образовательная:

• закрепление знаний о средних и кислых солях на примере карбонатов и гидрокарбонатов, их взаимопревращениях. Изучение качественной реакции на карбонат – ион;

• ознакомление с практическим применением карбонатов и гидрокарбонатов.

Развивающая:

• развитие познавательной активности и самостоятельности учащихся;

• формирование исследовательских навыков.

Воспитательная:

• формирование валеологической и экологической грамотности учащихся.

Применяемые технологии: технология развития критического мышления, технология проблемного обучения, кейс-технология.

Методы обучения:

• проблемный

• исследовательский.

Организационные формы:

• фронтальная

• индивидуальная

• групповая

Оборудование:

• наборы реактивов для проведения опытов,

• компьютерная презентация,

• образцы минералов, скелеты морских звёзд, раковин, кораллов.

Эпиграф к уроку : «…У школьного мела, у стен дворца и у стен пирамиды один источник, одна основа….»

Ход урока

(урок сопровождается компьютерной презентацией учителя ,составленной с помощью программы Power Point)

Приветствие: Я рада встрече с вами. Сегодня мы продолжим изучение соединений углерода. Перед началом урока я пожелаю вам хорошего настроения и творческих успехов, надеюсь, что наша встреча пройдёт плодотворно.

1. Стадия » вызов»

2. ( мотивация, актуализация знаний, целеполагание ).

Учитель: 1. Какие соединения образует углерод?

Учащиеся составляют кластер: «Соединения углерода» ( приложение1, слайд)

2.Как называется ряд, составленный из следующих формул веществ?

C → CO→ CO₂→H₂CO₃→CaCO₃ ( приложение1, слайд)

(Ответ учащихся: генетический ряд углерода)

У доски учащийся выполняет индивидуальное задание: записывает уравнения реакций переходов.

3.Какие соединения углерода мы уже изучили? ( Ответ: оксиды углерода)

4. А какие соединения предстоит изучить? (Ответ: угольную кислоту и её соли)

Видеоролик «Открывание бутылки с газированной водой» ( приложение1, слайд )

Учитель: Открывая бутылку лимонада, “Пепси-колы” или любого другого газированного напитка мы сталкиваемся с нашей незнакомкой. Это она, угольная кислота. Как часто предательски вырывается она из бутылки, разбрызгиваясь вокруг. Это происходит от того, что молекулы её крайне неустойчивы, а в бутылке она находится под большим давлением, когда мы открываем крышку , она сразу разлагается:

H₂CO₃=H₂O + CO₂

Угольная кислота- это тот редкий случай вещества, формулу которого принято считать условной, т. е. такой молекулы не существует, однако возможно рассматривать не только свойства её соединений, но и собственные свойства этой кислоты.

Постановка и решение проблемного вопроса (в форме тестового задания), как способ перехода к теме урока:

Учитель: что вы будете наблюдать при длительном пропускании углекислого газа через дистиллированную воду, подкрашенную фиолетовым лакмусом?

1. образование белого осадка;

2. появление синей окраски раствора;

3. видимых изменений не происходит;

4. появление красноватой окраски раствора

Учащиеся предлагают варианты ответов и выбирают правильный.

Видеоролик «Получение угольной кислоты» ( приложение1, слайд )

Вопросы учащимся после просмотра видеоролика:

1.Что наблюдаете? 2.Как изменяется окраска лакмуса? 3.Почему?

4.Какой вывод о силе угольной кислоты можно сделать?

(Если учащиеся затрудняются с выводом о силе кислоты, то можно для сравнения представить им окраску лакмуса в растворе соляной кислоты).

Вывод: угольная кислота является слабой, что подтверждает розовая окраска лакмуса, а не красная, как в растворах сильных кислот.

Учащиеся объясняют наблюдаемые явления и записывают уравнение реакции получения угольной кислоты, определяют тему урока : «Угольная кислота и ее соли » ( приложение1, слайд)

Характеристика угольной кислоты составляется в ходе беседы с классом. Учащиеся классифицируют угольную кислоту по известным признакам, записывают уравнения диссоциации по ступеням.

Учитель: в ходе дальнейшей работы на уроке вам предстоит изучить: (приложение 1, слайд)

— состав солей угольной кислоты, их названия

— свойства солей: гидролиз, взаимодействие с солями, с кислотами, взаимопревращение карбонатов и карбонатов, разложение их при нагревании

-качественную реакцию на карбонаты

— практическое значение карбонатов

-нахождение карбонатов в природе, их происхождение

Полученные знания и умения вам пригодятся в практической деятельности и повседневной жизни для:

— безопасного обращения с веществами и материалами

— критической оценки информации о веществах, используемых в быту.

2. Стадия осмысления (получение новой информации)

Учитель:так как угольная кислота двухосновная, то ей состветствуют соли двух типов. Какие? ( приложение1, слайд)

Соли

Средние Кислые

CaCO₃ Ca(HCO₃)₂

Дайте названия этим солям

(Карбонат кальция ) (Гидрокарбонат кальция)

Что можно сказать о растворимости карбонатов? (работа с таблицей растворимости: растворимы только соли K⁺, Na⁺, NH₄⁺ )

А гидрокарбонаты ? ( растворимы все) ( приложение1, слайд)

Учитель: Особенностью солей угольной кислоты является их способность превращаться друг в друга (демонстрация видеоролика «Взаимопревращения карбонатов и гидрокарбонатов»- приложение1, слайд)

Какой вывод можно сделать из наблюдаемых явлений?: (в избытке кислоты карбонаты превращаются в гидрокарбонаты, а при нагревании — наоборот).

(учащиеся составляют уравнения реакций)

Учитель: химические реакции мы привыкли наблюдать в школьной лаборатории ,в пробирках. Но такие же процессы происходят и в природе, вокруг нас. Об этом нам сейчас расскажет…( сообщение учащегося об образовании карстовых пещер), (приложение 2, приложение 1, слайд )

Учитель: известно ли вам, что для устранения изжоги в желудке можно использовать 3%-ный раствор пищевой соды или таблетки гидрокарбоната натрия? Чтобы объяснить, на чём основано применение этих веществ, проделаем следующий опыт:

(выполнение лабораторного опыта по инструкции):

1.В пробирку с 2-3мл растворов Na₂CO₃ ( 1 вариант) и NaHCO₃ (2 вариант)

добавьте каплю лакмуса.

2.Что наблюдаете?

3.Объясните окраску лакмуса в растворе .

4.Подумайте, почему для устранения изжоги используют гидрокарбонат натрия? (подсказка: вспомните, какая среда в желудке).

Учитель: соли угольной кислоты, карбонаты и гидрокарбонаты в воде подвергаются гидролизу, обладают щелочной реакцией среды, поэтому могут быть использованы для нейтрализации кислотной среды.

Итак, мы переходим к следующему свойству солей угольной кислоты: взаимодействию их с кислотами:

Для этого: (лабораторный опыт)

1. Налейте в пробирки по 2-3 мл растворов Na₂CO₃( 1 вариант) и NaHCO₃ (2 вариант)

2. Добавьте по каплям HCl.

3. Что наблюдаете?

4. Составьте уравнения реакций молекулярном и ионном виде.

5.Сделайте выводы из наблюдений.

6. Как на практике можно использовать эту реакцию?

Учитель : соли угольной кислоты реагируют с кислотами. Будучи одной из самых слабых кислот она легко вытесняется из солей более сильными кислотами : соляной, серной и др.

Как а практике моно использовать этреакцию?

(Таким образом можно распознать соли угольной кислоты среди других солей. Это качественная реакция на карбонаты и гидрокарбонаты).

Учитель : На ваших столах находятся образцы мела, мрамора, известняка. Здесь вы видите также ракушки, скелеты морских звёзд, кораллов. (приложение 1, слайд )

Что общего между этими горными породами и минералами и объектами живой природы? Чтобы ответить на эти вопросы предлагаю вам выполнить лабораторный опыт:

1.К бразцам мела, мрамора, известняка (1 вариант); ракушек ,морских звёзд и кораллов ( 2 вариант) добавьте по каплям HCl.

2. Что наблюдаете?

3. Как вы думаете, какое вещество входит в их состав?

(учащиеся высказывают предположение: карбонаты)

Учитель: действительно, основной компонент этих объектов живой и неживой природы- карбонат кальция. Не случайно в своей поэме о минералах Н.М.Федоровский написал:

По формуле, как не смотри,

Они не рознятся никак:

Все те же кальций це о три,

Как мрамор, так и известняк. ( приложение 1, слайд )

Учитель. Вам никогда не приходило задуматься о том, почему, желая дать какому-то произведению искусства оценку, говорят: «Это-жемчужина…». А далее уже называют вид искусства. Но почему жемчужина? А потому, что жемчуг всегда считался символом высочайшего проявления прекрасного. Так что же такое жемчуг? (сообщение учащегося –приложение 2, слайды приложение 1)

Учитель:  В  романе  Г. Хаггарда  «Клеопатра»  читаем:  «… она вынула из уха одну из 3-х огромных    жемчужин и опустила жемчужину в …?.  Наступило молчание, потрясённые гости, замерев, наблюдали, как несравненная жемчужина медленно растворяется, Вот от неё не осталось и следа, и тогда Клеопатра подняла кубок, покрутила его, взбалтывая, и выпила всё до последней капли».

   Я думаю, сейчас вы сможете ответить на вопрос:  «В чём же растворила жемчужину Клеопатра?»  (ответ: в кислоте)    —   В какой?   Ведь она потом выпила полученный раствор (ответ: в уксусной).

(Учащиеся с помощью учителя записывают уравнение реакции).

Учитель предлагает учащимся вернуться к эпиграфу и закончить это высказывание.

Учитель: я думаю, вы уже поняли, что соли угольной кислоты широко распространены в природе и участвуют во многих химических процессах. А теперь я предлагаю вам объединиться в группы с тем, чтобы поработать с предложенными текстами, из которых вы узнаете о значении и применении карбонатов и гидрокарбонатов в повседневной и практической деятельности человека ( приложение3)

После работы с текстами вам предстоит сообща заполнить следующие таблицы ( приложение 1, слайд ).

Таблица 1. Практическое значение природных карбонатов

Формула

Химическое название	Техническое название	Области применения
Na2CO3
NaHCO3	Гидрокарбонат натрия
K2CO3
CaCO3

 Практическое значение природных карбонатов

Формула

Химическое название	Техническое название	Области применения
	Карбонат натрия
	Гидрокарбонат натрия
	Карбонат калия
	Карбонат кальция
	Гидрокарбонат аммония

Работу с текстами вы продолжите дома. В качестве домашнего задания будет:

1.Представить описанные в текстах процессы и явления в виде уравнений химических реакций.

2.Придумать вопросы к текстам и составить условие расчётной задачи (с решением) с практической направленностью.

Учитель: Давайте подведем итог. Угольная кислота и ее соли во многом формируют облик планеты. Они находят широкое применение и в хозяйственной деятельности человека. Особое значение в истории цивилизации имеет карбонат кальция. Это ему мы обязаны архитектурным обликом наших городов. Но для того, чтобы карбонаты работали на человека, требуется знание научных закономерностей, в первую очередь химических процессов, протекающих вокруг нас. И бережное отношение к природе.

3. Стадия размышления и рефлексии .

Составление синквейна

1. 1 существительное

2. 2 прилагательных

3. 3 глагола

4. 1 предложение

5. 1 слово

Пример

1.Карбонаты

2. Средние, кислые

3.Образуют, защищают, создают

4.Входят в состав объектов живой и неживой природы

5.Соли.

(на фоне красивой, спокойной музыки):

А сейчас сядьте поудобнее, можно закрыть глаза, расслабьтесь и обдумайте все, что происходило на уроке, выполните рефлексивный тест (слайд — приложение1):

1. Я узнал (а) много нового.

2. Мне это пригодится в жизни.

3. На уроке было над чем подумать.

4. На все возникшие у меня вопросы я получил (а) ответы.

5. На уроке я поработал (а) добросовестно.

Количество плюсов я буду считать вашей оценкой за мою работу на уроке. А я оценю вашу работу после выполнения домашнего задания. Спасибо за урок.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Сообщение учащегося о жемчуге

Жемчуг — твёрдое округлое образование, извлекаемое из раковин некоторых моллюсков. Ценится как драгоценный камень и используется для производства ювелирных изделий. У многих народов Востока (и даже Запада) существует бесконечное число легенд, объясняющих происхождение жемчужин из слез счастья или горя, слез богинь, слез красавиц или дурнушек, из росы утренней зари и так далее, но ни одна из них не указывает на истинного творца этого дивного сокровища — на невзрачного слизняка, на моллюска… Жемчуг не является «камнем». Жемчуг – это продукт жизнедеятельности моллюска. Жемчужина образуется внутри раковины моллюска в результате попадания туда постороннего предмета (песчинки и др.). Вокруг предмета-«затравки» происходит отложение перламутра, образующего тонкими плёнками концентрические слои. Перламутр представляет собой органоминеральный агрегат карбоната кальция (чаще всего в форме арагонита) и конхиолина (рогового вещества). Обычно жемчуг имеет белый цвет, иногда кремовый или розовый; встречаются также жёлтые, зелёные, чёрные и даже голубые жемчужины. Голубые жемчужины очень редки, имеют высокую стоимость и привлекательность из-за редкого, голубого, свинцово-серого оттенка.
Жемчужины были всегда любимыми украшениями у многих народов, чествовали их за нежную красоту и оригинальную форму.

К сожалению, к нашему времени не сохранилась ни одна старинная жемчужина из-за своего непродолжительного века.

Это объясняется тем, что со временем органическое вещество, которое находится в них, высыхает, подвергается разложению. История знает много примеров больших жемчужин. Однако ни одна из них не дошла до наших дней: жемчужины не сохраняются больше 150—200 лет (исключение составляют случаи, когда нет доступа воздуха; при раскопках находили жемчужины в слоях 2000-летней давности). Наиболее старая жемчужина, чья история может быть прослежена, — «Перегрина», принадлежавшая Элизабет Тейлор.

Перегрина — довольно крупная жемчужина грушевидной формы в 50,95 карата (10,19 грамма). Она имеет яркий молочный цвет. Перегрина, что в переводе с испанского означает «путешественница» или «паломница», действительно проделала довольно долгий путь, прежде чем попасть в коллекцию голливудской актрисы. Первые упоминания о Перегрине относятся к XVI веку — жемчужина стала свадебным подарком испанского короля Филипа II его второй супруге, королеве Англии Марии I Кровавой. На нескольких портретах Мария изображена с этой жемчужиной.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Сообщение учащегося об образовании сталактитов и сталагмитов.

В земной коре могут быть большие залежи известняка. Под действием воды и углекислого газа нерастворимые карбонаты превращаются в растворимые гидрокарбонаты, которые вымываются водой. В результате в земной коре образуются пустоты (карсты). Вот такие пустоты и называют карстовыми пещерами. Мраморная пещера — одна из красивейших пещер Крыма, которая находится в семи километрах от Алушты на одном из плато Чатырдага на высоте 1000 метров над уровнем моря. Мраморная пещера создавалась в течение сотен тысяч лет и образована из мраморированного известняка. Это настоящий подземный природный музей, в котором можно увидеть восхитительные по своей красоте каменные водопады, каскады небольших озер, натечные занавеси, россыпи пещерного жемчуга. По богатству сталагмитового и сталактитового убранства, а также благоустройству и обслуживанию экскурсантов она входит в число пяти самых известных пещер Европы. Откуда же появилось это чудо природы? Всё это создано из соединений кальция, а точнее из карбоната и гидрокарбоната кальция. Образование сталактитов и сталагмитов в пещерах можно объяснить так. Дождевая вода, просачиваясь через свод известняковой пещеры, растворяет в себе содержащийся в горной породе известняк. Разумеется, вода не стекает со свода пещеры ручьём, а очень медленно капает, настолько медленно, что часть её успевает испариться, а растворённый в ней известняк снова кристаллизуется в виде свисающих с потолка каменных «сосулек». Так образуются сталактиты.
Упавшие вниз капли известковой воды тоже испаряются, а растворённый в них известняк остаётся в месте падения капель, образуя вертикальные конусообразные наросты – сталагмиты.

Самой длинной считается Мамонтова пе­щера в штате Кентукки в США. Общая длина подземных коридоров составляет почти 600 км. Пещера Крубера-Воронья — глубочай­шая в настоящий момент пещера мира (глу­бина более 2000 м), она расположена в гор­ном массиве Арабика в Абхазии.

Образование карст в районах жилых или промышленных построек может привести к тому, что под землю проваливаются жилые дома, промышленные здания, другие постройки.

Когда холодный раствор гидрокарбоната кальция с током воды оказывается на поверхности земли, то он нагревается под солнечными лучами и разлагается на карбонат кальция, углекислый газ и воду. Таким образом, карбонат кальция вновь осаждается, только в другом месте.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Текст для группы 1

Карбонаты в виде известняков используют при строительстве. При обжиге известняка образуется оксид кальция, или негашёная известь:

СаС0₃ = СаО + С0₂.

При добавлении к оксиду кальция воды образуется гашёная известь:

СаО + Н₂0 = Са(ОН)₂.

Гашёную известь используют при строи­тельстве для побелки, штукатурки, при этом для прочности добавляют песок. Гидроксид кальция, реагируя с углекислым газом воз­духа, превращается в карбонат кальция и по­степенно твердеет.

Многие памятники скульптуры и архитектуры сделаны из известняка и мра­мора. Вы, наверное, знаете, что за последние десятилетия они начали сильнее разрушаться, чем за всё предыдущее время. Это происходит под воздействием кислотных дождей. Кисло­ты получаются при взаимодействии в атмо­сфере оксидов азота и серы, образующихся при сжигании различных видов топлива, с во­дой. Под воздействием этих кислот из памят­ников культуры вымываются карбонаты:

СаС0₃ + H₂S0₄ = CaS0₄ + С0₂ + Н₂0.

В последнее время для их защиты исполь­зуют покрытия из высокомолекулярных сое­динений — силиконов.

Текст для группы 2

Вода в природе бывает мягкая и жёсткая. Жёсткой называют воду, содержащую раз­личные соли. Различают временную и по­стоянную жёсткость.

Временная жёсткость обусловлена при­сутствием растворимых гидрокарбонатов каль­ция и магния — Са(НС0₃)₂ и Mg(HC0₃)₂. Дан­ные соли разрушаются при кипячении, поэто­му такую жёсткость и называют временной.

Постоянная жёсткость обусловлена при­сутствием других солей, например сульфатов (CaS0₄) и хлоридов (СаС1₂).

Использование в быту воды с по­вышенной жёсткостью приводит к дополнительным материальным и энергетическим за­тратам. Например, при кипячении такой воды на стенках посуды образуется постепенно тол­стый слой накипи, образованной нераство­римыми карбонатами кальция и магния:

Са(НС0₃)₂ = СаС0₃ + Н₂0 + С0₂.

Чем больше слой накипи, тем дольше за­кипает чайник

При стирке в жёсткой воде расходуется больше стиральных средств, в частности мыла. При этом часть мыла тратится на связывание ионов кальция и магния, в результате этого образуются нерастворимые соединения каль­ция и магния, которые выпадают в осадок.

В настоящее время для стирки используют синтетические моющие средства, эффектив­ность которых мало зависит от жёсткости воды. Однако синтетические моющие сред­ства медленно разрушаются в природной среде и вызывают загрязнение водоёмов.

Смягчить воду можно химическим путём. Для этого в жёсткую воду добавляют соду Na₂C0₃ или известковую воду Са(ОН)₂, при этом карбонат кальция выпадает в осадок. Временную жёсткость устраняют также кипя­чением.

Как влияет жёсткая вода на организм человека? Хотя ионы кальция и магния играют важную роль в водно-солевом балансе орга­низма, их избыток может привести к наруше­нию обмена веществ и развитию заболева­ний, например почечно-каменной болезни.

Наши прабабушки старались умывать ли­цо, мыть волосы талой или дождевой водой, которая содержит очень малое количество солей. Такая вода не сушит кожу, и волосы после мытья мягкие и блестящие. Обратите внимание, что в составе кремов присутствует умягчённая вода, а шампуни, пены для ванн обязательно содержат смягчители воды.

Овощи, мясо, сваренные в мягкой воде, гораздо вкуснее и сочнее. Жёсткую воду не рекомендуют использовать для приготовле­ния пищи, так как она снижает вкусовые качества блюд.

Текст для группы 3.

Кар­бонаты применяют в производстве стекла. Сырьём для получения обычного стекла слу­жат чистый кварцевый песок, сода и извест­няк. Эти вещества тщательно перемешивают и подвергают сильному нагреванию (до 1500 °С). При этом протекают реакции:

Na₂C0₃ + Si0₂ = Na₂Si0₃ + C0₂↑;

CaC0₃ + Si0₂ = CaSi0₃ + C0₂↑.

Расплавленное стекло охлаждается по­степенно, и ему можно придать различную форму.

Из­вестняк и глина, содержащая оксид кремния, служат основным сырьём для производства цемента. Эти вещества тщательно перемеши­вают и обжигают смесь в наклонных цилин­дрических печах, длина которых достигает 200 м, а диаметр составляет около 5 м. В про­цессе обжига печь медленно вращается, ис­ходные материалы постепенно движутся, при этом между глиной и известняком происходят сложные реакции. Образовавшиеся вещества спекаются в куски, после охлаждения их раз­малывают до тонкого порошка. Цемент ши­роко используют в строительстве как связую­щий материал.

Гидрокарбонаты аммония и на­трия применяют в кондитерском деле, они легко разлагаются при нагревании, образуя газы, разрыхляющие тесто и делающие его пышным:

NH₄HC0₃ = NH₃ + Н₂0 + С0₂; 2NaHC0₃ = Na₂C0₃ + Н₂0 + С0₂.

Карбонат натрия, или соду, используют в огнетушителях. Огнетушитель представляет собой стальной баллон, запол­ненный раствором соды. Сверху помещена ампула с серной кислотой. Когда огнетуши­тель приводят в действие, ампула разбивается, серная кислота реагирует с карбонатом на­трия, начинает выделяться углекислый газ и образуется пена. Пена прекращает доступ кислорода к горящему предмету, и таким об­разом происходит тушение пожара.

Текст для группы 4

В нашей стране значительные площади занимают кислые почвы. Наличие в кислых почвах большого количества ионов водорода резко ухудшает плодородие земли. Для нейтрализации кислотности и повышения плодородия проводят известкование кислых почв, т. е. вносят в почву известняк СаС0₃ и доломит СаС0₃ • MgC0₃ в измельчённом виде.

Известкование известно человеку давно. Земледельцы Галлии и Британских островов использовали известняк и мел на полях, лугах и пастбищах около 2000 лет назад.

К карбонатам относится также минерал малахит (СuОН)₂С0₃. Его использу­ют как декоративный и поделочный камень. Красоту малахиту придают ярко-зелёный цвет, затейливый узор, нередко создающий загадочную картину. В Зимнем дворце, рас­положенном в Санкт-Петербурге, имеется малахитовый зал. Из малахита также получа­ют зелёную краску.