Методическая разработка урока по теме: "Реакции ионного обмена"

1. Лампочка прибора для определения электропроводности загорится, если электроды поместить в:

1. Раствор серной кислоты

2. Раствор сахара

3. Спирт

2.Как называется отрицательный полюс источника тока:

А) Анион; Б) Катион; В) Катод; Г) Анод

3. К какому полюсу источника тока двигаются отрицательно заряженные ионы:

А) Анион; Б) Катион; В) Катод; Г) Анод

4. Установите соответствие:

На каждую парту раздается маршрутный лист с правилами составления ионных уравнений, по которым работаем весь урок (см. приложение 1):

Проблемная ситуация

Я предлагаю вам ознакомиться с условиями протекания ионных реакций опытным путем.

Повторение правил техники безопасности

Но перед тем, как приступить к лабораторной работе давайте откроем следующую страницу нашего журнала – историческую.

В 19 веке занятия химией были весьма опасным делом. История науки изобилует примерами несчастных случаев, нередко со смертельным исходом, в результате взрывов, пожаров и отравлений в химических лабораториях и на химических производствах.

Часто химики прошлого, задыхаясь от ядовитых паров, со слезами на глазах выбегали из своих лабораторий, чтобы вдохнуть глоток свежего воздуха и прийти в себя, но, чуть отдышавшись, опять возвращались на рабочее место, проводя новые и новые опыты, проверяя свои догадки и предположения. Теоретические представления были развиты еще слабо, и, ставя эксперимент, химик часто не знал, к каким последствиям могут привести его исследования. Как-то раз один знакомый известного французского химика Шарля Вюрца (1817-1884) застал его нервно расхаживающим перед своей лабораторией. На вопрос о том, что тот делает, Вюрц нехотя ответил: - Ожидаю результатов своего опыта.

Чтобы избежать подобных несчастных случаев, давайте повторим технику безопасности при работе в кабинете химии. Для этого внимательно читать описание опытов, изучать набор реактивов и выберать из «Правил выживания», которые нам понадобятся в этой работе.

Итак: В каких условиях реакции идут до конца, это сейчас мы с вами выясним проделав опыты, пронаблюдаете, исследуете и на основании наблюдений (исследований) сделаете выводы.

Для этого предлагаю текст описания опытов, в которой вы должны вставить пропущенные слова и сделать вывод.

Мы должны работать согласно ТБ, соблюдая все правила обращения с химическим оборудованием и химическими реактивами, в том числе и с кислотами.

Затем запишем уравнения реакций.

3. Перейдем к демонстрации экспериментальной работы.

1. Опыт 1. Реакция между солями.

К раствору сульфата натрия приливают раствор хлорида бария. При этом наблюдается выпадение ________________

Вывод: Признак реакции выпадение _________________ значит реакция идет _________________

При составлении реакций ионного обмена надо пользоваться таблицей растворимости солей, оснований и кислот в воде, которая находится в конце учебника.

После опыта на доске показать, как надо составить ионное уравнение. При составлении ионных уравнений пишется 3 уравнения.

Молекулярное уравнение:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄↓

Полное ионное уравнение:

2Na⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- = 2Na⁺ + BaSO₄↓+ 2Cl^-

Сокращенное ионное уравнение: SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄↓

Таким образом, мы видим, что в реакции участвовали ионы бария и сульфат-ионы.

Определение:

Основные правила составления ионных уравнений:

Вопрос. Перечислите условия протекания реакций обмена до конца.

(образование осадка, образование малодиссоциирующего вещества(вода), выделение газа)

Опыт 2. Вытеснение слабых оснований из их солей сильными основаниями.

К раствору хлорида меди приливают раствор щелочи гидроксид натрия. При этом наблюдается выпадение __________

Вывод: Признак реакции выпадение _________________, значит реакция идет ___________________

CuCI₂ + 2NaOH ------ 2 NaCI + Cu(OH)2

Cu²⁺ + 2CI^- + 2Na⁺ + 2OH^- ------- 2Na⁺ + 2CI^- + Cu(OH)₂

Cu²⁺ + 2OH^- ------ Cu(OH)₂ Наблюдаем выпадение голубого осадка Cu(OH)₂

Реакцию получения нерастворимого основания составьте самостоятельно.

Добавим в полученный осадок соляную кислоту.

Наблюдаем растворение осадка.

На доске ученик составляет уравнение в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном виде:

Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O

Cu(OH)₂ + 2H⁺ + 2Cl^- = Cu²⁺ + 2Cl^- + H₂O

1. Опыт 3. Вытеснение слабых кислот и их солей сильными кислотами.

Раствор соляной кислоты приливают к раствору карбоната натрия. При этом наблюдается бурное выделение ___________

Вывод. Признак превращения – выделение ________________

Значит реакция идет ________________

2HCL + Na₂CO₃ ------ 2NaCL + H₂CO₃

H₂0 CO₂

Опыт 4. Раствор соляной кислоты добавляем к раствору карбоната кальция. При этом наблюдается бурное выделение ____________________

Вывод: Признак реакции выделение ____________________

Значит реакция идет ____________________

CaCO₃ + 2 HCI -------- CaCI₂ + H₂CO₃ 

H₂O CO₂

1. Опыт 5. Реакция нейтрализации.

Демонстрация реакции нейтрализации. На доске ученик составляет уравнение в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном виде:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Na⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^- = Na⁺ + Cl^- + H₂O

OH^- + H⁺ = H₂O

Наблюдаем обесцвечивания малиновой окраски раствора гидроксида натрия + фенолфталеин. Изменение окраски индикатора это признак протекания химической реакции взаимодействию ионов H⁺ и OH^-,в результате которого образуется малодиссоциирующее вещество - вода.

Определение:

К раствору щелочи добавляем несколько капель фенолфталеина, то наблюдается изменение цвета раствора на _________________

Затем приливаем раствор соляной кислоты. При этом наблюдается ___________________

Вывод: При взаимодействии оснований с кислотами образуется ________________

Вода – слабый электролит, малодиссоциирующее вещество.

Наблюдаем обесцвечивания малиновой окраски раствора гидроксида натрия + фенолфталеин. Изменение окраски индикатора это признак протекания химической реакции взаимодействию ионов H⁺ и OH^-,в результате которого образуется малодиссоциирующее вещество - вода.

• Учитель перед классом ставит проблемный вопрос:

• Все ли реакции, протекающие в растворах между двумя сложными веществами, будут протекать до конца?

1. Опыт 6. При сливании растворов солей хлорида натрия и нитрата калия наблюдений _____________________

Вывод: Признаков химических реакций _______________. Значит реакция не протекает _________________.

NaCI + KNO₃ ------ NaNO₃ + KCI

Na⁺ + CI^- + K⁺ + NO₃ ====== Na⁺ + NO₃^- + K⁺ + CI^-

• Если записать эту реакцию в полной форме то можно видеть, что как были ионы в растворах до их смешивания, так они же и остались после сливания растворов солей и никакая химическая реакция между ионами при этом не идет. Учащиеся отмечают, что в данном случае нет признаков реакции. Записывают уравнение реакции, работают с таблицей растворимости, делают вывод, что данная реакция не идет до конца, т.к. не происходит связывания ионов.

4. При анализе проделанных опытов выясняется, что реакция между электролитами идет в том случае, если какой-либо из продуктов реакции:

1. выпадает в осадок

2. выделяется в виде газа

3. представляет собой слабый электролит (малодиссоциирующее вещество вода).

При смешивании растворов происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов.

Если в растворе нет таких ионов, которые могут связываться между собой, реакция обмена не протекает до конца, т.е. является обратимой реакцией. При составлении управлений таких реакций, как при составлении уравнений электролитической диссоциации ставится знак обратимости ( )

IV Рефлексия. Вот мы рассмотрели реакции ионного обмена и их условия. Теперь проверим на сколько вы усвоили новую тему:

1. Могут ли одновременно находиться в одном и том же растворе ионы:

А) Ag⁺ и CI^-

Б) Na⁺ и OH^-

В) Сu²⁺ и OH^-

Г) Ba²⁺ и SO₄^2-

Д) Ba²⁺ и NO₃^-

Е) K⁺ и CI^-

А сейчас давайте поможем друзьям нашего детства

1. Колдунья с вороном отравили лечебный колодец, в котором был раствор хлористого кальция, который помогал целому городу. Он использовался горожанами при отравлениях, кровотечениях, аллергиях. Они превратили раствор СaCl₂ в нерастворимый известняк CaCO₃. Помогите жителям «расколдовать» колодец, если в вашем распоряжении есть растворы NaCl, Na₂CO₃, HCl, H₂SO₄, Zn(NO₃)_2.

2. Олененок спешит к друзьям. Он шел долгих 3 дня. Ему осталось только перейти реку, но река оказалась испорчена – она наполнена раствором серной кислоты. Помогите Олененку воссоединиться с друзьями, если в вашем распоряжении есть растворы NaCl, Ba(OH)₂ HCl, CuSO₄, Ba(NO₃)₂.

3. Тигренок и крокодил поранились, а у доктора Айболита закончились все лекарства. У него в распоряжении есть некоторые химикаты: NaNO₃, CuOH)₂ H₂SO₄, НCl, BaCl₂. Он знает, что раствор сульфата меди (II) может оказывать антисептическое, вяжущее, ранозаживляющее действие. Помогите доктору приготовить раствор и вылечить тигренка и крокодила.

4. Однажды русалка заметила, что ее друзья рыбы перестали с ней играть и уплывают подальше от ее дома. Она не могла понять, в чем дело, ведь они не ссорились… И тогда ее мама рассказала ей, что рыбы уплывают, потому что около их дома почти нет растений, и рыбам не хватает кислорода… Русалка подумала, что можно посадить растения, но они будут расти долго… А из старых мудрых книжек она узнала, что можно насытить воду углекислым газом – повышение концентрации СО₂ в воде приводит к значительному ускорению в росте растений. В распоряжении русалки оказались: NaOH, ВaCO₃, K₂SO₄, НCl, Ba(NO₃)₂. помогите русалке получить углекислый газ.

V Значение ионных реакций

Роль ионных соединений в неживой природе и жизни человека велика. С помощью ионных соединений образованы минеральные кислоты, соли, основания и основные оксиды. Это приводит к разнообразию природных и искусственных веществ, которые человек может использовать в своих целях. Например, соли человек использует для удаления накипи внагревательных приборах, которая образуется из - за жесткости воды; также некоторые соли можно использовать в пищевых целях. Основания и оксиды широко используются в промышленности для получения других веществ, стройматериалов и т. д. Некоторые минеральные кислоты и соли входят в химический состав живых организмов и необходимы для их жизнедеятельности. Например, недостаток поваренной соли (хлорида натрия) организм восполняет разрушением костной и мышечной тканей, что может привести к различным заболеваниям.   

Растения поглощают макро-, и микро- элементы из почвенного раствора в виде ионов. Интенсивное применение во многих регионах азотных и калийных удобрений (NH₄NO₃, NaNO₃,KNO₃) привело к появлению проблемы нитратов, загрязняющих пищевые продукты. Верхняя граница нормы нитратов на одного человека в день, установленная Всемирной организацией здравоохранения равна 325 мг. Если же продукция выращена на «переудобренных» нитратами почвах, то мы можем получить их дозу, превышающую норму в 2-5 раз. Это наиболее опасно, так как в организме избыточные нитраты не успевают выводиться или расходоваться на синтез биомолекул, а превращаются в нитриты. Именно последние и представляют угрозу здоровью, поскольку, всасываясь в кровь, они дезактивируют дыхательные ферменты, что приводит к понижению в крови содержания гемоглобина и нарушению транспортной функции крови. Реакции ионного обмена встречаются в жизни, множество их протекают в нашем организме и от их протекания зависит здоровье человека. А нарушение обмена веществ приводит к заболеванию.

Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др.). Также извлечение соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки.

VI Подводим итог. Ребята мы сегодня занимались небольшим научным исследованием. Исследовали и выяснили, что ионные реакции идут до конца в трех случаях. Также ознакомились с некоторыми свойствами ионов.

Химия наука экспериментальная, очень интересная. Любой эксперимент это метод научного исследования.

Выводы: 1. Реакции в водных растворах электролитов являются реакциями между ионами, и поэтому их изображают в виде ионных уравнений.

2. Реакции ионного обмена в растворах электролитов практически необратимо протекают только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (вода).

IV. Обобщение и систематизация знаний.

Мнемонический  приём

Случаи необратимого протекания реакций ионного обмена. 
Если выделится газ- 
Это раз;
И получится вода - 
Это два;
А еще - нерастворимый
Осаждается продукт…
"Есть осадок", - говорим мы.
Это третий важный пункт.

Химик правила обмена не забудет никогда:

В результате – непременно будет газ или вода,

Выпадает осадок – вот тогда – порядок!

III. Закрепление изученного материала (20 мин)

1. Закрепление.

Для отработки навыков составления уравнений в молекулярном, полном ионном и сокращённом ионном виде - мини самостоятельная работа, представленная в маршрутном листе (до конца урока _ 10 мин.).