1. 1
"Как зритель, не видевший первого акта,
в догадках теряются дети.
И все же они ухитряются как-то
понять, что творится на свете"
С.Маршак
Современные образовательные технологии
Образование - это индустрия, направленная в будущее (С.П.Капица).
В настоящее время в условиях современной школы методика обучения
переживает сложный период, связанный с изменением целей образования,
разработкой ФГОС нового поколения, построенного на компетентностном
подходе. Трудностивозникаюти в связис тем, что в базисном учебном плане
сокращается количество часов на изучение отдельных предметов, в том
числе и дисциплин естественнонаучного цикла. Все эти обстоятельства
требуют новых педагогических исследований в области методики
преподавания предметов, поиска инновационных средств, форм и методов
обучения и воспитания, связанных с разработкой и внедрением в
образовательныйпроцесссовременныхобразовательных и информационных
технологий.
Для реализации познавательной и творческой активности школьника в
учебном процессе используются современные образовательные технологии,
дающие возможность повышать качество образования, более эффективно
использовать учебное время и снижать долю репродуктивной деятельности
обучающихся за счет снижения времени, отведенного на выполнение
домашнего задания.
Исследовательские методы дают возможность обучающимся
самостоятельно пополнять свои знания, глубоко вникать в изучаемую
проблему и предполагать пути ее решения, что важно при формировании
мировоззрения. Это важно для определения индивидуальной траектории
развития каждого школьника.
Кейс-метод (case) как педагогическая технология
Кейс (с англ. — случай, ситуация) — это разбор ситуации или
конкретного случая, деловая игра. Он может быть назван технологией
анализа конкретных ситуаций, «частного случая». Суть технологии состоит в
том, что в основе его используются описания конкретных ситуаций или
случая (от английского «case» - случай). Представленный для анализа случай
2. 2
должен желательно отражать реальную жизненную ситуацию. Во-вторых, в
описании должна присутствовать проблема или ряд прямых или косвенных
затруднений, противоречий,скрытых задач для решения исследователем. В -
третьих, требуется овладение предварительным комплексом теоретических
знаний для преломления их в практическую плоскость решения конкретной
проблемы или рядапроблем. В процессе работы над кейсом требуется часто
дополнительная информационная подпитка самих участников работы над
анализом ситуации. В конечном итоге обучающиеся находят собственные
выводы, решения из проблемной ситуации, и часто, в виде неоднозначных
множественных решений.
Данная педагогическая технология в корне интерактивна, так как
изначально вводит обучаемых в процесс субъект - субъектных отношений,
дает возможность обучающимся проявить активность, инициативу,
самостоятельность в согласовании с мнениями со - товарищей, так и право
каждого на собственное мнение. Однако, самое важное то, что данный
подход направлен за пределы учебного пространства, выходит в сферу
профессиональных решений проблем в данной области знаний, формирует
интерес и профильную мотивацию. Здесь, как и в истинных инновационных
технологиях, учебные знания и учебный процесс в целом не самоцель, а
инструмент для включения ученика в компетентностное обучение.
Технология кейс - метода в образовании была разработана в 1920-х г. в
обучении менеджменту в Гарвардской бизнес - школе. В мировой образо-
вательной практике кейс широко распространился в 1970-1980-х годах.
Основными понятиями, используемыми в кейс - технологии, являются
понятия «ситуация» и «анализ», а также производное от них – «анализ
ситуации». Термин «ситуация» может пониматься как состояние, событие,
действие, поворотный момент для принятия решения, набор определенных
взаимосвязанных фактов, которое содержит в себе противоречие(я),
необходимость оценки(ок) или способов выхода на новый уровень. При
проведении учебного занятия на основе кейса, можно применять
дополнительные варианты работы обучающихся.
Виды и содержание кейсов
1. Практические кейсы. Данные кейсы как можно реальнее должны отражать
вводимую ситуацию или случай. Это исторический источник, реальный
документ, статистика в динамике данных, даже вещественный артефакт или
комплекс приведенных источников-компонентов кейса. Это кейс
моделирования реального события в истории, экологического состояния
локальной территории, или кейс моделирования технико-технологической
проблемы, которую надо решить. Целью данного кейса является отработка
3. 3
навыков преломления учебных, предметных знаний и умений в
постобразовательное, профессионально – деятельностное пространство
реальной жизни.
2. Обучающие кейсы. Основной задачей их выступает обучение. Однако,
степень реальности более сводится к типичным учебным ситуациям, в
которыхотрабатывается автоматизм навыков и способов поиска решений. В
данных процессах важна отработка навыков синтеза, объединения частных
случаев в типичные, закономерные с выделением общих признаковых
элементов, причин и факторов, возможных последствий.
3. Научно-исследовательские кейсы ориентированы на включение ученика в
исследовательскую деятельность. Например, на основе изучения всей
доступной информации и работ ряда авторов, реконструкция события,
ситуации в комплексе, разработка тематического проекта локального,
регионального типа и пр.
В процессе подбора имеющихся или разработки кейса самим учителем,
важно полностью переработать имеющийся текст. Во - первых, выбрать
оптимальный объем кейс - текста. Для обучающихся 5-7 классов – не более 1
- 2 страниц. Для обучающихся старших классов вполне доступна работа с
кейсами до 3-7 страниц текста, содержащими от 2 до 5 смысловых
проблемных фрагментов. В состав кейса может быть включен небольшой
вводный или дополняющий комментарий учителя.
Непременным требованием для работы с кейсом становятся вопросы
или задания по тексту кейса. В качестве задания можно приложить
самостоятельный сбор дополнительной информации самим учеником,
задание по разработке компьютерной презентации или проекта.
Таким образом, кейс - технологии развивают умение:
анализировать и устанавливать проблему;
четко формулировать, высказывать и аргументировать свою позицию;
общаться, дискутировать, воспринимать и оценивать вербальную и
невербальную информацию;
принимать решения с учетом конкретных условий и наличия
фактической информации.
Кейс - технологии помогают:
понять, что чаще всего не бывает одного единственно верного
решения;
выработать уверенность в себе и в своих силах, отстаивать свою
позицию и оценивать позицию оппонента;
4. 4
cформировать устойчивые навыки рационального поведения и
проектирования деятельности в жизненных ситуациях.
8 класс
1. «Разделение смесей веществ» 8 класс
Кейс
В процессе жизнедеятельности современного человека образуется
огромное количество бытовых отходов. Городской мусор содержит много
ценных веществ: алюминий (фольга от чая, конфет), олово (консервные
банки) и даже золото (негодные радиодетали, черепки тарелок с золотой
каемкой). Однако переработкой мусора с целью выделения полезных
материалов и веществ в городском хозяйстве почти не занимаются. Это
связано с тем, что мусор – совершенно уникальная по количеству
компонентов смесь. Выделение из нее веществ в чистом виде – дело очень
трудоемкое и дорогое.
Пока не найдены эффективные и простые способы переработки мусора.
Это дело будущего, однако вы уже сейчас можете предложить методы
разделения некоторых компонентов отходов.
Задания
1. Вам выдана смесь поваренной соли, песка, железного порошка,
деревянныхопилок, моделирующая мусор, а также компоненты этой смеси в
чистом виде. Попытайтесь найти простые и эффективные методы разделения
этой смеси. Определите массовую долю каждого компонента в смеси.
2. Как вы думаете, будут ли другими методы разделения веществ, если
вместо деревянных опилок в смеси присутствует медная стружка.
Информационный материал
Пова́ ренная соль (хлорид натрия, NaCl; употребляются также названия
«хлористый натрий», «столовая соль», «каменная
соль», «пищевая соль» или просто «соль») —
пищевой продукт. В молотом виде
представляет собой мелкие
кристаллы белого цвета.
Поваренная соль природного
происхождения практически всегда имеет примеси других
минеральных солей, которые могут придавать ей оттенки
разных цветов (как правило, серого). Производится в
разных видах: очищенная и неочищенная (каменная соль),
5. 5
крупного и мелкого помола, чистая и йодированная, морская, и так далее.
Умеренно растворяется в воде, растворимость мало зависит от
температуры: коэффициент растворимости NaCl (в г на 100 г воды) равен
35,9 при 21 °C и 38,1 при 80 °C.
Песо́к — осадочная горная порода, а также искусственный материал,
состоящийиз зёрен горныхпород. Очень часто состоит из
почти чистого минерала кварца (вещество — диоксид
кремния). Слово «песок» часто употребляется во
множественном числе («пески»). Песок – это оксид
кремния (IV) (диоксид кремния, кремнезём SiO2 —
бесцветные кристаллы, tпл1713—1728 °C, обладают
высокой твёрдостью и прочностью. Диоксид кремния SiO2 — кислотный
оксид, не реагирующий с водой.
Железные порошки используются в различных
отрасляхметаллургического производства в качестве
высокочистого шихтового материала и легирующих
добавок. Чистый железный порошок (магнетит)
может использоваться в качестве магнитной добавки.
Опи́ лки — древесные частицы, образующиеся как отходы пиления,
разновидность измельчённой древесины. Опилки
являются отходами деревообрабатывающей
промышленности, однако они нашли широкое
применение в качестве топлива, для изготовления
прессованных промышленных изделий,
подстилки для животных, в качестве
мульчирующего материала или как субстрат для мицелиев.
Опилки содержатоколо 70 % углеводов (целлюлоза и гемицеллюлоза) и
27 % лигнина. Баланс химических веществ: 50 % углерод, 6 % водород, 44 %
кислород и около 0,1 % азот.
Медь — это пластичный переходный металл золотисто - розового цвета
(розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C
давних пор широко применяется человеком.
Медь - диамагнетик, слабо отталкивается от магнита.
Очень слабо, в быту не чувствуется, фиксируется только
приборами. Железо - парамагнетик, при комнатной
температуре находится в ферромагнитной фазе. Все
парамагнетики притягиваются к магниту, особенно сильно они
притягиваются к магниту, когда находятся в ферромагнитной фазе. В этой
6. 6
фазе они могут оставаться намагниченными даже если выключить внешнее
магнитное поле, то есть они могут быть постоянными магнитами.
Методы разделения смеси веществ
В природе нет чистых веществ, они встречаются в виде смесей. Смеси
можно разделить на две большие группы: однородные и неоднородные.
СМЕСИ
Однородные (гомогенные) Неоднородные (гетерогенные)
Однородныминазывают такие смеси,
частицы в которых нельзя обна-
ружить ни визуально, ни с помощью
оптических приборов, поскольку
вещества находятся в раздробленном
состоянии на микроуровне
Неоднородными называют смеси, в
которых частицы можно обнаружить
либо визуально, либо с помощью
оптических приборов. Причём эти
вещества находятся в разных
агрегатных состояниях (фазах)
Примеры смесей
Истинные растворы (поваренная соль
+ вода, раствор спирта в воде)
Суспензии (твёрдое+жидкость),
например вода+песок
Твёрдыерастворы, сплавы, например,
латунь, бронза.
Эмульсии (жидкость+жидкость),
например вода +жир
Газовые растворы (смеси любых
количеств и любого числа газов)
Аэрозоли (газ+жидкость), например
туман
Дистилляция (вода- поваренная соль) Фильтрование (вода-песок)
Кристаллизация (вода-сахар) Отстаивание (вода-мел)
Перегонка (нефть) Магнитная сепарация (железо-медь)
Отстаивание – это способ, основанный на различной плотности
веществ. Например,
смесь растительного
масла и воды можно
разделить на масло и
воду, дав смеси просто
отстояться.
Фильтрование – это способ, основанный на
различной способности фильтра пропускать вещества,
из которых состоит смесь.
Например, с помощь фильтра можно отделить твердые
примеси от жидкости.
7. 7
Дистилляция (лат. distillatio — стекание каплями) — перегонка,
испарение жидкости с последующим охлаждением и
конденсацией паров. Различают дистилляцию с
конденсацией пара в жидкость (при которой
получаемый конденсат имеет усреднённый состав
вследствие перемешивания) и дистилляцию с
конденсацией пара в твёрдую фазу (при которой в
конденсате возникает распределение концентрации компонентов).
Продуктом дистилляции является конденсат или остаток (или и то, и другое)
– в зависимости от дистиллируемого вещества и целей процесса.
Выпаривание– это выделение нелетучих твердых веществ из раствора в
летучем растворителе – в частности в воде.
Например, чтобы выделить соль, растворенную в воде, надо просто
выпарить воду. Вода испарится, а соль останется.
Таким образом, не только неоднородные смеси (вода с частицами
почвы), но и однородные смеси (растворы) могут быть разделены с
помощью перегонки. Отстаиванием и фильтрованием однородные смеси
(растворы) разделить невозможно.
Хроматогра́ фия (от др.-греч. χρῶμα — цвет) — динамический
сорбционный метод разделения и анализа
смесей веществ, а также изучения физико-
химических свойств веществ. Основан на
распределении веществ между двумя
фазами — неподвижной (твердая фаза или
жидкость, связанная на инертном носителе) и
подвижной (газовая или жидкая фаза).
Название метода связано с первыми
экспериментами по хроматографии, в ходе
которых разработчик метода Михаил
Цвет разделял ярко окрашенные растительные
пигменты.
Обзор известных физических методов
разделения смесей веществ, используемых
в химии и химической технологии
8. 8
Агрегатное сос-
тояние составных
частей смеси
Физическое свойс-
тво, используемое
для разделения
Метод разделения
Твердое– твердое Плотность Отстаивание, седиментация
Смачиваемость Флотация, пенная флотация
Размер частиц Просеивание
Растворимость Экстракция, выщелачивание
Магнетизм Магнитная сепарация
Твердое– жидкое Плотность Седиментация, декантация
(сливание жидкостис осадка),
центрифугирование
Температура кипения
жидкости
Выпаривание, дистилляция,
осушка
Размер частиц Фильтрование
Растворимость
твердого вещества
Кристаллизация
Твердое–
газообразное
Плотность Седиментация, центробежная
сепарация
Размер частиц Фильтрование
Электрическийзаряд Электрофильтрование
Жидкое – жидкое Плотность Отстаивание (в делительной
воронке, в маслоотделителе),
центрифугирование
Температура кипения Дистилляция
Растворимость Экстракция
Плотность Седиментация, центробежная
сепарация
Жидкое –
газообразное
Растворимость газа Отгонка газа (путем повышения
температуры), промываниес
помощью другойжидкости
Газообразное –
газообразное
Температура
конденсации
Конденсация
Абсорбируемость Абсорбция (поглощение
объемом сорбента)
Адсорбируемость Адсорбция (поглощение
поверхностью сорбента)
Размер частиц Диффузия
Масса Центрифугирование
9. 9
Массовой долей компонентав смеси называется число, показывающее,
какую часть составляет масса компонента от общей массы смеси, принятой
за единицу или 100%.
mк.с.
ω к.с. = ----------- ∙100%
mсмеси
Задача:
Для определения содержания драгоценных металлов в их сплавах
широко применяется еще один вид концентрации — проба. Она показывает,
сколько миллиграммов металла содержится в тысяче миллиграммов
(т. е. одном грамме) сплава. Например, «золото 585-й пробы» — это далеко
не чистоезолото, а сплав золота, серебраи меди, в котором на 1000 мг сплава
приходится всего 585 мг золота. Определите пробу и массовую долю золота
в сплаве, для изготовления которого взяли 73 г золота, 12 г серебра,
10 г палладия, 6 г никеля и 13 г меди.
Решение:
m(сплава) = 73г + 12г + 10г + 6г + 13г = 114г
73г
ω (золота) = ----------- ∙100% = 64%
114г
Проба - 640
2. «Физическиеи химические явления» 8 класс
Кейс
В одном из пособий для трудовой школы по химии
(1927 год) было дано задание: "Проследите со всею
внимательностью все явления, которые происходят в то
время, когда "ставится" самовар. Запишите, какие из этих
явлений вы отнесете к физическим и какие - к
химическим, начиная от наливания в самовар воды и
закладки углей, не забыв зажигания спички и явлений,
происходящих при этом, и кончая заваркой чая,
наливанием его в стакан и растворением сахара. Обратите
внимание, во что превратится уголь, не получилось ли радужных полос на
медной крышке самовара около кувшина (внутренней трубы самовара)".
Задания:
1. Разберите данную ситуацию, проведите ее анализ.
10. 10
2. Какие явления называются физическими?
3. Какие явлениями называются химическими?
4. Составьте список последовательных действий при чаепитии.
5. Какие из перечисленных вами действий при чаепитии относятся к
физическим, а какие – к химическим явлениям?
Информационный материал
Всё, что нас окружает: и живая, и неживая природа, находится в
постоянном движениии непрерывно изменяется:движутся планеты и звёзды,
идут дожди, растутдеревья. И человек, как известно из биологии, постоянно
проходиткакие-либо стадии развития. Перемалывание зёрен в муку, падение
камня, кипение воды, молния, свечение лампочки, растворение сахара в чае,
движение транспортныхсредств, молнии, радуги – это примеры физических
явлений.
И с веществами (железо, вода, воздух, соль и др.) происходят
разнообразные изменения, или явления. Вещество может быть
кристаллизировано, расплавлено, измельчено, растворено и вновь выделено
из раствора. При этом его состав останется тем же.
Так, сахарный песок можно измельчить в порошок настолько мелкий,
что от малейшего дуновения он будет подниматься в воздух, как пыль.
Сахарные пылинки можно разглядеть лишь под микроскопом. Сахар можно
разделить ещё на более мелкие части, растворив его в воде. Если же
выпарить из раствора сахара воду, молекулы сахара снова соединяться друг
с другом в кристаллы. Но и при растворениив воде, и при измельчении сахар
остаётся сахаром.
В природеводаобразует реки и моря, облака и ледники. При испарении
вода переходит в пар. Водянойпар – это вода в газообразном состоянии. При
воздействии низких температур (ниже 0˚С) вода переходит в твёрдое
состояние – превращается в лёд. Мельчайшая частичка воды – это молекула
воды. Молекула воды является и мельчайшей частичкой пара или льда.
Вода, лёд и пар не разные вещества, а одно и то же вещество (вода) в разных
агрегатных состояниях.
Подобно воде, и другие вещества можно переводить из одного
агрегатного состояния в другое.
Характеризуя то или другое вещество как газ, жидкость или твёрдое
вещество, имеют в виду состояние вещества в обычных условиях. Любой
металл можно не только расплавить (перевести в жидкое состояние), но и
превратить в газ. Но для этого необходимы очень высокие температуры. Во
внешней оболочке Солнца металлы находятся в газообразном состоянии,
11. 11
потому что температура там составляет 6000˚С. А, например, углекислый газ
путём охлаждения можно превратить в «сухой лёд».
Явления, при которыхне происходитпревращений одних веществ в
другие, относят к физическим явлениям.
Физические явления могут привести к изменению, например,
агрегатного состояния или температуры, но состав веществ останется тем
же.
Со всеми предметами, которые нас окружают, происходят различные
изменения.
Если нагреть медную пластину на воздухе, она потеряет свой блеск и
покроется налётом черного цвета, который можно легко соскоблить.
Повторяя этот процесс много раз, можно всю медь превратить в чёрный
порошок, этот порошок называется оксид меди. Оксид меди – это новое
вещество, которое обладает новыми свойствами. И при охлаждении чёрный
порошок снова не станет медью.
Лента металла магния, если её поджечь, горит с ярким, ослепительным
светом. Получается новое вещество – оксид магния.
Возьмём стеклянную трубку и будем продувать воздух через раствор
извести – известковую воду. Жидкость станет мутной, потому что в ней
образуется белый порошок, похожий на мел. Постепенно этот порошок
осядет на дно сосуда. Этот осадок является новым веществом, которое
образовалось из растворённой в воде извести и углекислого газа.
Если нагреть сахар в пробирке, мы увидим, как он плавится и
постепенно приобретает коричнево-бурый цвет с выделением едкого запаха.
На стенках пробиркепоявятсякапельки воды, несмотря на то, что сахар был
совершенно сухим. В конце опыта сахар превратится в вещество чёрного
цвёта, безвкусное и нерастворимое в воде – это уголь.
При горении древесины происходитвыделениеводы и углекислого газа.
Мы не можем этого видеть, но если провести ряд экспериментов это станет
очевидным. Если поднести горящую спичку к перевёрнутому стакану, на
стенках стакана изнутри осядут капельки воды.
Что же общего в описанных явлениях? Во всех случаях из одних
веществ получаются другие вещества. Все рассмотренныенами явления – это
примеры химических явлений.
Химическими явлениями называются такие явления, при которых
из одних веществ образуются другие вещества. Химические явления
называют химическими реакциями.
12. 12
3. «Атомы. Знаки химических элементов» 8 класс
Кейс
То кружились, то мелькали,
то водили хоровод,
то взрывались, то пылали,
то шипели, то сверкали,
то в покое пребывали
Алюминий, Натрий, Калий,
Фтор, Бериллий, Водород…
Перепутались все свойства,
недалеко от беды.
Вдруг команда: - Стройся, войско! –
Стали строиться в ряды.
Во втором ряду волненье:
все боятся окисленья. –
Поглядите! – злится Литий. –
Фтор ужасный окислитель!
Я не встану в этот ряд!
Пусть другие здесь горят! –
И Бериллий мрачно мыслит: -
Кислород нас всех окислит!
И, простите за повтор,
как несносен этот Фтор! –
Бор кивает головой,
но не рвется сразу в бой!
И Азот не лезет в спор.
Но зато взорвался Фтор: -
Ах! Так мы для вас не пара!
Кислород! Поддай им жару!
Окисляй! За мной! Вперед! –
Стойте! – крикнул Углерод. –
Я и уголь, и алмаз.
И за них я и за вас!
Я сражаться не горю,
я вас лучше помирю!
Встану я посередине!..
Третий ряд! Трубите сбор! –
13. 13
Натрий, Магний, Алюминий,
Кремний, Фосфор, Сера, Хлор!
По порядку, по закону
элементы встали в ряд.
И выходит, что в колонне
все похожие стоят!
Кремний встал под Углеродом.
Сера схожа с Кислородом.
Алюминий встал под Бор –
замечательный подбор!
Ряд пристраивают к ряду.
А рядов – то десять кряду.
Металлы под металлами,
едкие под едкими,
ковкие под ковкими
идут своими клетками.
По порядку все стоит.
Вот Природы Алфавит!
Задания:
1. Дайте определение понятия «атом», «химический элемент».
2. Кем и когда были предложены термины «атом», «химический
элемент»?
3. Сколько химических элементов встречается в природе, сколько
синтезировано искусственно?
4. О скольких химических элементах рассказывается в стихотворении?
Выпишите все химические элементы, о которых идет речь, используя
таблицу химических элементов Д.И. Менделеева.
Информационный материал
§7 стр. 22 – 26 8 класс
А́ том (от др.-греч. ἄτομος — неделимый)
— частица вещества микроскопических
размеров и массы, наименьшая часть
химического элемента, являющаяся носителем
его свойств.
История становления понятий
Понятие об атоме как о наименьшей
неделимой части материи было впервые
сформулировано древнеиндийскими и древнегреческими философами.
14. 14
В XVII и XVIII веках химикам удалось экспериментально подтвердить эту
идею, показав, что некоторые вещества не могут быть подвергнуты
дальнейшему расщеплению на составляющие элементы с помощью
химических методов. Однако в конце XIX — начале XX века физиками были
открыты субатомныечастицы и составная структура атома, и стало ясно, что
атом в действительности не является неделимым.
На международном съезде химиков в Карлсруэ (Германия) в 1860 году
были приняты определения понятий молекулы и атома. Атом —
наименьшаячастица химическогоэлемента,входящаяв состав простых
и сложных веществ.
Латинское слово элемент(elementum) использовалось еще античными
авторами (Цицерон, Овидий, Гораций),
причем во многом в том же смысле, что и
современное его значение – как часть чего-
то (элемент речи, элемент образования и
т.п.). Интересно происхождение названия
этого слова. В древности было
распространено изречение «Как слова
состоят из букв, так и тела – из элементов».
Отсюда – вероятное происхождение этого слова: по названию ряда
согласных букв в латинском алфавите: l, m, n, t («el» – «em» – «en» – «tum»).
Близким по смыслу было у римлян слово principium в значении
«составная часть», «начало». Древнеримский философ Тит Лукреций Кар в
своей поэме «О природе вещей» часто употреблял термин principium (в
переводе – «первоначало»). В этом смысле он очень близок современному
«химическому» понятию элемента:
Что же до первоначал, то они еще больше имеют
Средств для того, чтоб из них возникали различные вещи,
Нет ни одной из вещей, доступных для нашего взора,
Чтоб она из начал состояла вполне однородных...
Первоначала вещей уносятся собственным весом
Или толчками других...
(О природе вещей. Тит Лукреций Кар)
Учение о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц,
получило название атомистической теории. Догадки древних, основанные
лишь на размышлении, не так уж далеки, в принципе, от современных
представлений: существует ограниченноечисло различныхтипов атомов (т.е.
элементов), которые могут по-разному соединяться друг с другом, давая
огромное разнообразие веществ с разными свойствами. А процесс
15. 15
перестройки взаимного расположения атомов составляет сущность
химической реакции. Понятие об атомах, элементах – величайшее
достижение человеческого разума. Очень образно об этом сказал лауреат
Нобелевской премии по физике Ричард Фейнман: «Если бы в результате
какой-то мировойкатастрофы все накопленные научные знания оказались бы
уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы
только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего
количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это
– атомная гипотеза (можно называть ее не гипотезой, а фактом, но это
ничего не меняет): все тела состоят из атомов – маленьких телец, которые
находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом
расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к
другому. В одной этой фразе... содержится невероятное количество
информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и
чуть соображения».
Атомы одного сорта составляют химический элемент. Еще в 17
в. Роберт Бойль, а в следующем веке – М.В.Ломоносов и А.Л.Лавуазье ясно
сформулировали понятие «элемент» как простое вещество, которое
невозможно разложить на составные части химическими методами.
Современное определение химического элемента очень лаконичное: элемент
– это совокупность атомов с определенным зарядом ядра Z. Заряд ядра равен
числу протонов в нем; именно оно определяет сущность химического
элемента, его индивидуальность и отличие от всех других элементов.
Поэтому следует признать, что и бесцветный легкий газ, состоящий из
молекул Н2 и положительно заряженные катионы H+ в водных растворах
кислот, и анионы H– в расплавах гидридалития LiH, и протоны в физических
ускорителях или в глубинах Солнца, и «холодные» нейтральные атомы Н в
межзвездных пространствах – все это элемент водород (Z = 1). Более того,
тяжелые разновидности водорода – дейтерий (D) и тритий (T), содержащие,
помимо одного протона один или два нейтрона, а также искусственно
полученные сверхтяжелые атомы 4H и 5H также относятся к элементу
водороду.
Всего в природе найдено 90 различных элементов, и еще более 20
получено искусственно. В природе химические элементы входят в состав
простыхи сложных веществ. Простые вещества образованы атомами одного
и того же химического элемента, тогда как сложные вещества содержат
атомы двух и более элементов.
16. 16
4. Типы химических реакций» 8 класс
Урок по химии по теме
ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
8 класс
Тип урока:
урок изучения нового материала и закрепления полученных знаний.
Цель урока:
на основе имеющихся у обучающихся знаний об условиях, признаках
протекания химических реакций обеспечить усвоение обучающимися
понятия классификации химических реакций, деления их на типы.
Задачи:
Закрепить понятие «признаки химических реакций»;
Развить навыки проведения химических реакций, используя правила
техники безопасности; развить логическое мышление при определении типа
химической реакции;
Развить познавательную активность и творческие способности
обучающихся при выполнении заданий.
Воспитывать чувство коллективизма и взаимопонимания при работе в
творческихгруппах; воспитывать отношение к химии, как прикладной науке,
при изучении применения ряда химических реакций.
ХОД УРОКА
Химия – наука древнейшая настолько, что
невозможно установить, когда она возникла. К тому же
это еще и божественная наука.
Теологи прошлого утверждали, что химией
интересовался уже Адам,
которого привлекала проблема
искусственного получения
золота.
В дальнейшем химическими
экспериментами успешно
занимался Иисус Христос,
превращавший воду в вино.
17. 17
А Моисей сумел перевести золотого
тельца в жидкоесостояние, растворив его
в царской водке. Он также открыл
ионообменники в процесс обессоливания
воды. Первый ионообменный полимер
Моисей с успехом применил, когда вел
израильтян через пустыню. Он превратил
горькую воду в пригодную для питья,
погрузив в нее стволы старых гнилых деревьев. Действительно, в настоящее
время наука подтвердила, что разлагающаяся целлюлоза является хорошим
ионообменником для катионов магния. О химических превращениях
свидетельствуют и другие библейские истории.
Если ко всему этому добавить, что первая химическая реакция,
сознательно использовавшаяся человеком, -реакция горения – на самом деле
пришла к нему с неба (в виде молнии), то вряд ли кто станет сомневаться, что
химия имеет божественное происхождение и что именно она является
наиболее древней наукой.
Самое интересное в окружающем нас мире – это то, что он очень сложно
устроен, и к тому же постоянно меняется. Каждую секунду в нем происходит
неисчислимое множество химических реакций, в результате которых одни
вещества превращаются в другие. Человек сделал вдох – и в организме
начались реакции окисления органических веществ. Он сделал выдох – и в
воздухпопал углекислый газ, который затем поглотится растениями и в них
превратится в углеводы. Некоторые реакции мы можем наблюдать
непосредственно, например ржавление железных предметов, свертывание
крови, сгораниеавтомобильноготоплива. Однако подавляющее большинство
химических процессов остаются невидимыми, но именно они определяют
свойства окружающего мира. Чтобы управлять превращениями веществ,
необходимо как следует разобратьсяв природеподобных реакций. Для этого
и нужна химия.
За то недолгое время, пока мы с вами изучаем химию, мы узнали о том,
что существуют молекулы и атомы, химические реакции и физические
явления, научились их различать, вычислять относительную атомную и
молекулярную массы. И прежде чем, перейти к теме нашего урока, мы
немного повторим то, что прошли.
Задание: в верхней части листа записаны уравнения химическихреакций, в
18. 18
нижней – беспорядочно расставлены точки с цифрами; каждой
цифресоответствует сумма коэффициентов в вышенаписанных
уравнениях реакций. Ваша задача: расшифровать
замаскированный химический элемент. Для этого необходимо по
порядку уравнивать химические реакции, подсчитывать сумму
коэффициентов в уравнении, находить соответствующие точки
и последовательно, с помощью маркеров, соединять их друг с
другом. Если вы правильновыполнитезадание, то узнаете, какой
химический элемент спрятался за цифрами.
1. C + O2 → CO2
2. CH4 → C2H2 + H2
3. Ca + HCl → CaCl2 + H2
4. K + S → K2S
1. HNO3 + CaO → Ca(NO3)2 +
H2O
2. Fe + O2 → Fe2O3
3. BaO + H2SO4 → BaSO4 + H2O
4. Fe + Cl2 → FeCl3
Проверка:
1. Ba + O2 → BaO
2. Fe(OH)3 + HCl → FeCl3 + H2O
3. Na + S → Na2S
4. Fe + O2 → Fe3O4
5
8
4
6
19. 19
1. C + O2 → CO2
2. CH4 → C2H2 + H2
3. Ca + HCl → CaCl2 + H2
4. K + S → K2S
3
6
5
4
5. HNO3 + CaO → Ca(NO3)2
+ H2O
6. Fe + O2 → Fe2O3
7. BaO + H2SO4 → BaSO4 +
H2O
8. Fe + Cl2 → FeCl3
5
9
4
7
Ответ: N – азот, P – фосфор, О – кислород.
В 60-х годах XVII века гамбургский алхимик Г.
Бранд искал «философский камень». В 1669 году он
надеялся перегонкой мочи получить жидкость, с
помощью которойсеребро можно превратить в золото.
При прокаливании образовалось вещество, светящееся
в темноте. Это был фосфор.
Безжизненный, не поддерживающий дыхания и
горения – в этом качестве видели химики основное
свойство азота.
20. 20
В истории открытия кислорода переплелось множество судеб, но об
этом - на следующем уроке.
А вот один из способов получения кислорода мы сейчас увидим.
Демонстрационный опыт Получение кислорода
2 KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
Итак, тема сегодняшнего урока:
«Типы химических реакций»
Работать мы с вами будем по группам.
Кейс
Юра заболел и его положили в больницу. Когда Юра выздоровел,
оказалось, что он пропустил несколько тем уроков по химии и не может
выполнить домашние задания. Используя дополнительный материал,
помогите Юре выполнить домашнее упражнение: заполните таблицу
Типы химических реакций
соединения разложения замещения обмена
определение
исходные вещества
продукты реакции
схема реакции
примеры уравнений
реакций
Материал кейса
Типы химических реакций
В реакциях соединения из нескольких исходных веществ образуется
одно сложное вещество. 2Mg + O2 = 2MgO
2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2
Реакции разложения приводят к распаду одного исходного сложного
вещества на несколько продуктов. CaCO3 = CaO + CO2
Cu2CO5H2 = 2CuO + H2O + CO2
Реакции замещения – это реакции между простым и сложным
веществами, протекающие с образованием двух новых веществ – простого и
сложного. CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Реакциями обмена называют взаимодействие между двумя сложными
веществами, при котором они обмениваются атомами или группами атомов.
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S
21. 21
Многие химические реакции нельзя отнести ни к одному из
перечисленных четырех типов. Примером может служить реакция
горения метана: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Исходные вещества Одно сложное вещество
Два сложных вещества
Два вещества: простое и сложное
Два или более простых или сложных вещества
Продукты реакции Одно сложное вещество
Два сложных вещества
Два новых вещества: простое и сложное
Два или более простых или сложных вещества
Схемы реакций
А + В = С
С = А + В
А + ВС = АС + В
АВ + СД = АД + СВ
- Однажды Петя принес из школы модель молекулы углекислого газа.
Как только Петя отвернулся, кот Филимон столкнул модель со стола, и она
развалилась. На что развалилась модель молекулы углекислого газа?
СО2 = С + О2↑
- Одиндурной мальчик взял без спросу кусок негашеной извести (СаО) и
спрятал его за пазуху. Спасаясь от преследователей, он попал в воду.
Известь нагрелась и причинила ему сильные ожоги. Мораль: не следует
брать ничего без спросу!
СаО + Н2О = Са(ОН)2
- Если положить в пробирку кусочек мела размером с горошину и
накапать в пробирку несколько капель уксусной кислоты, то произойдет
реакция:
СаСО3 + 2СН3СООН =(СН3СОО)2Са + Н2О + СО2↑
- Способ получения водорода, открытый в давние времена,
используется в лабораториях до сих пор. Для этого в аппарат Киппа
22. 22
загружают палочки, отлитыеиз цинка, и заливают 20 – процентную серную
кислоту:
Zn + H2SO4 =ZnSO4 + H2↑
- Чистую азотную кислоту впервые получил немецкий химик Иоганн
Рудольф Глаубер действуя на селитру купоросным маслом
(концентрированной серной кислотой).
KNO3 + H2SO4 (конц.) = KHSO4 + HNO3↑
- Джозеф Пристли выделял кислород (который он
именовал «дефлогистированным воздухом»), нагревая оксид ртути:
2HgO = 2Hg + O2↑
Для этого в кристаллизатор, наполненный ртутью, он помещал
перевернутый вверх дном стеклянный цилиндр с оксидом
ртути. Фокусируя с помощью большой линзы солнечные
лучи на верхнюю часть цилиндра, ученый наблюдал, как
образующаяся ртуть стекала в кристаллизатор, а
цилиндр наполнялся бесцветным газом. Позднее Пристли
обнаружил, что вместо оксида ртути можно
использовать и сурик:
2Pb3O4 = 6PbO + O2↑
- Находясь долгое время на воздухе, медь покрывается пленкой
малахита, образующегося по реакции
2Cu + O2 + H2O + CO2 = (CuOH)2CO3.
Именно этому веществу обязаны своим цветом
бронзовые памятники и старые крыши городов Западной
Европы.
- Жилец из квартиры №26 решил помочь освободиться жильцу из
квартиры №29 из его хлорида (соединение элемента № 29 с двумя атомами
хлора), но сам попал в западню. Почему?
Напишите уравнения реакции, определите тип реакции и поставьте
коэффициенты.
23. 23
- В Цюрихе перед лекцией профессора Вельта один из студентов взял из
выставленной банки кусок калия и, тщательно завернув в носовой платок,
положил в карман. Во время лекций калий начал реагировать с влажным
воздухом. Студент беспокойно завертелся на скамье, затем вдруг вскочил на
нее и стремительновырвалзагоревшийся карманвместе с его содержимым.
- В чем дело? – воскликнул испуганный профессор.
- У меня в карманебыл кусочек калия, завернутый в тряпочку, ответил
дрожащий от страха похититель.
Громовой хохот! Студент пострадал не только от насмешек, но и от
ожогов. Остатки кармана как предостережение вошли в химическую
коллекцию кафедры и хранились в банке с надписью: «Действие украденного
калия на карман студенческих брюк».
Проверка кейса:
Типы химических реакций
соединения
определение В реакциях соединения из нескольких исходных
веществ образуется одно сложное вещество
исходные вещества Два или более простых или сложных вещества
продукты реакции Одно сложное вещество
схема реакции А + В = С
пример реакции СаО + Н2О = Са(ОН)2
Типы химических реакций
разложения
определение Реакции разложения приводят к распаду одного
исходного сложного вещества на несколько
продуктов.
исходные вещества Одно сложное вещество
продукты реакции Два или более простых или сложных вещества
схема реакции С = А + В
пример реакции 2Pb3O4 = 6PbO + O2↑
24. 24
Типы химических реакций
замещения
определение Реакции замещения – это реакции между простым
и сложным веществами, протекающие с
образованием двух новых веществ – простого и
сложного.
исходные вещества Два вещества: простое и сложное
продукты реакции Два новых вещества: простое и сложное
схема реакции А + ВС = АС + В
пример реакции Zn + H2SO4 =ZnSO4 + H2↑
Типы химических реакций
обмена
определение Реакциями обмена называют взаимодействие
между двумя сложными веществами, при котором
они обмениваются атомами или группами атомов.
исходные вещества Два сложных вещества
продукты реакции Два новых сложных вещества
схема реакции АВ + СД = АД + СВ
пример реакции KNO3 + H2SO4 (конц.) = KHSO4 + HNO3↑
Типы химических реакций
соединения разложения замещения обмена
опреде-
ление
В реакциях
соединения из
нескольких
исходных ве-
ществ образу-
ется одно
сложное
вещество
Реакции
разложения
приводят к
распаду одного
исходного
сложного ве-
щества на нес-
колько продук-
тов.
Реакции
замещения –
это реакции
между прос-
тым и слож-
ным вещест-
вами, протека-
ющие с образо-
ванием двух
новых веществ
– простого и
сложного.
Реакциями
обмена
называют
взаимодейст-
вие между
двумя слож-
ными вещест-
вами, при
котором они
обменивают-
ся атомами
или группами
атомов.
25. 25
исходные
вещества
Два или более
простых или
сложных
вещества
Одно сложное
вещество
Два вещества:
простое и
сложное
Два сложных
вещества
продукты
реакции
Одно сложное
вещество
Два или более
простых или
сложных
вещества
Два новых
вещества:
простое и
сложное
Два новых
сложных
вещества
схема
реакции
А + В = С С = А + В А + ВС =
АС + В
АВ + СД =
АД + СВ
пример
реакции
СаО + Н2О =
Са(ОН)2
2Pb3O4 =
6PbO + O2↑
Zn + H2SO4
=ZnSO4 + H2↑
KNO3+H2SO4 =
KHSO4+HNO3
Подведение итогов:
Химию создавали люди необычной судьбы – вначале алхимики, затем
врачи, аптекари и, наконец, собственно химики. Они верили в свое
предназначение и не щадили здоровья, а порой и жизни в стремлении
открыть двери в неизведанное, получить новые вещества и материалы.
Об одной такой реакции более подробно:
В 1843 году Рудольф Беттгер получил дихромат аммония – оранжево –
красное кристаллическое вещество. Он решил испытать это вещество на
способность взрыватьсяотудара и воспламеняться от горящей лучины. Удар
молотком на чугунной плите всего лишь превратил кристаллы дихромата
аммония в порошок. Затем, насыпав на тарелку горку кристаллов, Беттгер
поднес к ней горящую лучинку. Кристаллы не вспыхнули, но вокруг конца
горящей лучинки что – то закипело, начали стремительно вылетать
раскаленные частицы. Позднее было установлено, что дихромат аммония
самопроизвольно разлагается не только от зажженной лучинки или спички,
но и от нагретой стеклянной палочки.
26. 26
Вулкан Беттгера
(NH4)2Cr2O7 = Сr2O3 + N2↑ + 4H2O
Криминалистика – юридическая наука, которая начиналась с
простейших химических методов расследования, кислотные дожди
действуют губительно на памятники (здания и скульптуры), выполненные из
известняка и мрамора; теория химической эволюции – современная теория
происхождения жизни – в основе ее лежит не внезапное возникновение
живых существ на Земле, а образование химических соединений и систем,
которые составляют живую материю.
Мир химических реакций огромен, разнообразен и интересен. Одни из
них проходят быстро, эффектно, как вспышка звезды. Другие медленно,
почти незаметно. Вы только вступаете в этот огромный удивительный мир,
только начинаете его познавать. И эти знания помогут объяснить вам многие
химические реакции, протекающие в природе. Умейте только видеть и
удивляться.
Домашнее задание:
Закон сохранения массы веществ
После сжигания свечи, уравновешенной на весах, чаша весов со свечой
поднимается вверх:
А) можно ли утверждать, что закон сохранения массы нарушен?
Б) как усовершенствовать этот опыт, чтобы доказать правильность
закона?
5. «Получение кислорода» 8 класс
Кейс
Та история простая…
Джозеф Пристли, как- то раз
окись ртути нагревая,
обнаружил странный газ.
Газ без цвета, без названья.
Ярче в нем горит свеча.
А не вреден для дыханья?
(Не узнаешь у врача!)
27. 27
Новый газ из колбы вышел –
никому он не знаком.
Этим газом дышат мыши
под стеклянным колпаком.
Человек им тоже дышит.
Джозеф Пристли быстро пишет:
«Воздух делится на части».
(Эта мысль весьма нова).
Здесь у химика от счастья
и от воздуха отчасти
(от его важнейшей части)
закружилась голова…
Кошка греется на крыше.
Солнца луч в окошко бьет.
Джозеф Пристли с ним две мыши
Открывают КИСЛОРОД.
Задания:
Проанализируйте стихотворение и ответьте на вопросы.
1. Какой газ обнаружил Д. Пристли, нагревая оксид ртути?
2. Опишите его физические свойства.
3. Почему способполучения кислорода методом Д. Пристли в данное время
потерял актуальность?
4. Назовите способы получения кислорода в настоящее время.
5.Назовите составные части воздуха.
6. Заполните таблицу.
Таблица «Характеристика кислорода».
1. Открытие кислорода
2. Характеристика кислорода
как химического элемента
3. Характеристика кислорода
как простого вещества
4. Получение кислорода
5. Содержание кислорода в
воздухе
Информационный материал
§15, стр. 52 – 56
Открытие кислорода.
28. 28
В конце XVIII в. английский ученый Д. Пристли занимался нагреванием
разных веществ, собирая солнечные луч при
помощи увеличительного стекла. Когда он
накаливал таким образом оксид ртути (II) HgO - в
приборе, изображенном на рисунке, выделилось
много газа. Сначала Д. Пристли подумал, что это
воздух. Но когда он опустил в сосуд с собранным
газом горящую свечу, то увидел нечто необычное.
"Меня поразило,- писал Д. Пристли, - больше, чем
я мог выразить, что свеча в этом газе горела
замечательно блестящим пламенем".
Д. Пристли поместил одну мышь в сосуд с обыкновенным воздухом, а
другую в такой же сосуд с полученнным им газом. Первая мышь быстро
задохнулась, а вторая в это время еще чувствовала себя хорошо и оживленно
двигалась. Д. Пристли и сам пробовал дышать полученным газом и нашел,
что им дышится легко и приятно.
Характеристика элемента.
Химический знак элемента - О, относительная атомная масса равна 16.
Кислород - самый распространенный химический элемент на
поверхности земного шара. В свободном состоянии (в виде простого
вещества) содержится в воздухе, в связанном - в воде Н2О, а также входит в
состав горных пород и минералов. На кислород приходится почти половина
массы земной коры, гидросферы и атмосферы.
Характеристика простого вещества кислород.
Кислород О2 - бесцветный газ, не имеет запаха и вкуса, малорастворим в
воде. Немного тяжелее воздуха: (относительная плотность по воздуху
вычисляется отношение молекулярной массы газа к молекулярной массе
воздуха, которая равна 29. Для кислорода получаем: 32:29 = 1,1...Значит, он
тяжелее воздуха в 1,1... раз.). При давлении 101,3 кПа и температуре -1830 С
кислород переходит в жидкое состояние. Жидкий кислород - подвижная
жидкость голубого цвета.
Получение кислорода в лаборатории.
Дж. Пристли получал этот газ из соединения, название которого —
меркурий (II) оксид. Ученый использовал стеклянную линзу, с помощью
которой фокусировал на веществе солнечный свет. При нагревании
меркурий (II) оксид (порошок желтого цвета) превращается в ртуть и
кислород. Ртуть выделяется в газообразном состоянии и конденсируется на
стенках пробирки в виде серебристых капель. Кислород собирается над
водой во второй пробирке.
29. 29
Соответствующее химическое уравнение:
Сейчас метод Пристли не используют, поскольку пары ртути токсичны.
Кислород получаютс помощью других реакций, подобных рассмотренной.
Они, как правило, происходят при нагревании.
Для получения кислорода в лаборатории используют:
• калий перманганат KMnO4 (бытовое название марганцовка; вещество
является распространенным дезинфицирующим средством)
• калий хлорат KClO3 (тривиальное название — бертолетова соль, в честь
французского химика конца XVIII — начала XIX в. К.-Л. Бертолле)
Небольшое количество катализатора — оксида MnO2 — добавляют к к
хлорату калия для того, чтобы разложение соединения происходило с
выделением кислорода.
Кислород может находиться в атмосфере (21% по объему), в земной
коре (47% по массе), в живых организмах(65% по массе), в гидросфере (89%
по массе). В целом 99,99% кислорода «связано» в виде соединений, 0,01% -
свободное простое вещество-газ кислород. Кажется, это очень небольшое
количество, но на самом деле на 0,01% приходится 1,5.1015 тонн! Весь
свободный кислород образуется на планете благодаря зеленым растениям.
«Связывание» кислорода происходит в результате дыхания (живая природа)
и горения (неживая природа).
6. «Вода» 8 класс
Кейс
Монооксид дигидрогена – это одно из научных названий воды. Он имеет
формулу Н2О, в которойO — «монооксид»(кислород), а H2 «дигидроген» —
двойной водород (англ. hydrogen — водород).
Популярный вариант шутки про монооксид дигидрогена придумали
студенты Калифорнийского университета в Санта-Крузе Эрик Лехнер, Ларс
Норпчен и Мэтью Кауфман в 1990 году, распространив в кампусе листовки,
предупреждавшие о загрязнении воды опасным веществом — монооксидом
30. 30
дигидрогена. Мысль возникла у Мэтью по аналогии с предупреждением о
«гидроксиде водорода», опубликованном в мичиганской газете «Дюранд
Экспресс», после чего трое приятелей решили придумать термин, который
«звучал бы ещё опаснее». Эрик напечатал предупреждение на компьютере,
после чего листовка была размножена на копировальном аппарате.
В 1994 году Крейг Джексон создал веб - страницу «Объединения за
запрещение DHMO».
В 1997 году Натан Зонер, 14-летний ученик школы Игл - Рок в
городе Айдахо - Фолс, штат Айдахо, собрал 43 голоса за запрещение
химиката, опросив 50 одноклассников. За своё исследование, озаглавленное
«Насколько мы легковерны?», Зонер получил первую премию на научной
ярмарке Айдахо - Фолс. В знак признания его эксперимента журналист
Джеймс К. Глассман придумал термин «зонеризм», что означает
«использование факта, которое приводит к ложным выводам публику, не
сведущую в науке и математике».
1 апреля 1998 года член австралийского парламента объявил о начале
кампании по запрещению дигидрогена монооксида на международном
уровне. Первое упоминание на веб - страницах было приписано «Pittsburgh
Post-Gazette» «Объединению по запрещению дигидрогена монооксида—
вымышленной организации, придуманной Крэйгом Джексоном.
Предупреждение (в котором все утверждения соответствуют
действительности) выглядело так:
Недавно исследователи открыли факт загрязнения наших
водопроводных систем опасным химикатом. Этот химикат бесцветный,
безвкусный и не имеет запаха. Он убивает бесчисленное множество людей
каждый год. Правительство не предприняло никаких попыток
регулирования этого опасного заражения. Данный химикат называется
«дигидрогена монооксид» (Dihydrogen monoxide).
Химикат используется для следующих целей:
В производстве как растворитель и охладитель
В ядерных реакторах
В производстве пенопласта
В огнетушителях
В химических и биологических лабораториях
В производстве пестицидов
В искусственных пищевых добавках
Химикат является основной составляющей кислотных дождей
Способствует эрозии почвы
31. 31
Ускоряет коррозию и вредит большинству электроприборов
Длительный контакт с химикатом в его твёрдой форме приводит к
серьёзным повреждениям кожи человека
Контакт с газообразной формой химиката приводит к сильным
ожогам
Вдыхание даже небольшого количества химиката грозит
смертельным исходом
Химикат обнаружен в злокачественных опухолях, нарывах, язвах и
прочих болезненных изменениях тела
Химикат развивает наркозависимость;жертвам привоздержанииот
потребления химиката грозит смерть в течение 168 часов
Ни один известный очиститель не способен полностью очистить воду
от этого химиката
Несмотря на эти опасности, химикат активно и безнаказанно
используется в индустрии. Многие корпорации ежедневно получают тонны
химиката через специально проложенные подземные трубопроводы. Люди,
работающие с химикатом, как правило, не получают спецодежды и
инструктажа. Отработанныйхимикаттоннами выливается в реки и моря.
Мы призываем население проявить сознательность и протестовать против
дальнейшего использования этого опасного химиката.
Задания:
1. Что является источником пресной воды?
2. Каков качественный и количественный состав молекул воды?
3. Почему в природе нет чистой воды?
4. В каких агрегатных состояниях встречается вода в природе?
5. Какими физическими свойствами обладает вода?
6. Каковы основные источники загрязнения воды?
7. Каковы методы очистки воды?
8. Каковы способы получения чистой воды в лаборатории, в
промышленности?
9. При каких условиях протекают химические реакции получения воды в
лаборатории, в промышленности?
10. Почему вода является универсальным растворителем?
11. С какими веществами может взаимодействовать вода? Какие вещества
при этом образуются? Напишите уравнения возможных реакций и назовите
полученные вещества.
Информационный материал
32. 32
Молекула вещества, состоящая из одного атома кислорода (оксигена) и двух
атомов водорода (гидрогена)
Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение,
химическая формула Н2O. Молекула воды состоитиз двух атомов водорода
и одного —кислорода, которыесоединены междусобой ковалентной связью.
При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не
имеет цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом,
снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром.
Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра,
реки, льды) — 361,13 млн. км2. На Земле примерно 96,5 % воды приходится
на океаны, 1,7 % мировыхзапасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % на
ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть в
реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках. Бо́льшая часть земной воды —
солёная, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной
составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках
и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках,
озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых
организмах.
Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных
условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).
Виды воды
Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях —
жидком, газообразном и твёрдом. Вода способна растворять в себе
множество органических и неорганических веществ.
Химические названия
С формальной точки зрения вода имеет несколько различных
корректных химических названий:
Оксид водорода: бинарное соединение водорода с атомом кислорода в
степени окисления −2
Монооксид дигидрогена
Гидроксид водорода: соединение гидроксильной группы OH-
и катиона (H+)
Оксидан
Дигидромонооксид
33. 33
Физические свойства
Вода в нормальных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние.
Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°.
При температуре перехода в твёрдое состояние молекулы воды
упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами
увеличиваются и общая плотность воды падает, что и объясняет причину
меньшей плотности (большего объёма) воды в фазе льда.
Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая
молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём
положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества
притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы
водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды
могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.
Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и
в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы
различных веществ в воде.
Чистая вода — хороший изолятор. Поскольку вода — хороший
растворитель, в ней практическивсегда растворены те или иные соли, то есть
в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря
этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно
определить её чистоту.
Химические свойства
Вода является наиболее распространённым растворителем на планете
Земля. Вода — химически активное вещество.
Воду можно получить в ходе реакций:
2H2O2 →2H2O + O2↑
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2↑
В ходе реакций нейтрализации:
H2SO4 + 2KOH→ K2SO4 + 2H2O
HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O
Восстановлением оксида меди водородом:
CuO + H2 → Cu + H2O
Вода реагирует при комнатной температуре:
с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2↑
со фтором и межгалоидными соединениями
2H2O + 2F2 → 4HF + O2↑
H2O + F2 → HF + HOF (при низких температурах)
34. 34
3H2O + 2IF5 → 5HF + HIO3
с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием,
вызывая их полный гидролиз: Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
со многими солями, образуя гидраты
Вода реагирует при нагревании:
с железом, магнием: 4H2O + 3Fe → Fe3O4 + 4H2↑
с углем, метаном: H2O + C → CO↑ + H2↑
Вода реагирует в присутствии катализатора:
с амидами, эфирами карбоновых кислот, ацетиленом и
другими алкинами, алкенами, нитрилами
Вода в природе
В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого
размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации
выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град,
роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли
называется гидросферой, а твёрдая - криосферой. Вода является важнейшим
веществом всех живых организмов на Земле.
Роль воды в клетке
Вода выполняет роль универсального растворителя, в котором
происходят основные биохимические процессы живых организмов.
Уникальность воды состоитв том, что она достаточно хорошо растворяеткак
органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую
скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную
сложность образующихся комплексных соединений.
Поскольку у льда плотность меньше, чем у жидкой воды, вода в
водоемах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда
препятствует дальнейшему промерзанию водоема, это позволяет его
обитателям выжить.
Применение
Выращивание сельскохозяйственных культур;
Питьё и приготовление пищи;
Растворитель - для многих веществ. Используется для очистки как
самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности, как
растворитель в промышленности;
Обладает наибольшей теплоёмкостью. В качестве теплоносителя воду
используют в тепловых сетях, для передачи тепла по теплотрассам от
производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда используют для
охлаждения в системах общественного питания, в медицине.
