Бінарний урок (хімія + математики)

ТЕМА: Схема хімічної реакції. Хімічні рівняння. Найбільший спільний дільник

Мета:                      Дидактична:

– поглибити знання учнів про фізичні та хімічні явища;

– ознайомити учнів із першим законом науки хімії – сформулювати закон збереження маси речовин у хімічних реакціях;

– пояснити схему хімічної реакції, її суть;

– сформувати поняття про хімічні рівняння;

– пояснити правила складання рівнянь хімічних реакцій, підбору коефіцієнтів, спираючись на закон збереження маси речовини;

– розкрити значення закону збереження маси речовини в хімії;

– вдосконалювати вміння спостерігати за ходом хімічного експерименту та робити висновки;

– складати хімічні рівняння, підбирати коефіцієнти;

– поглибити знання учнів про найбільший спільний дільник;

– вдосконалювати вміння знаходити найбільший спільний дільник.

                                  Розвивальна:

– розвивати інформаційні та комунікативні компетенції школярів;

                                    Виховна:

– виховувати відчуття значимості хімічних та математичних знань для повсякденного життя;

– формувати інтерес до вивчення хімії;

– формувати інтерес до вивчення математики;

Спрямованість корекційно-розвивальної роботи:

Вчити: аналізувати фізичні тіла, речовини; порівнювати фізичні та хімічні явища, чисті речовини і суміші, на основі аналізу, порівняння  робити висновки;

розуміти:   зміст хімічних формул;

спостерігати:   хімічні явища й розповідати про спостереження;

фіксувати    результати  спостереження;

наводити  приклади:   металів,  неметалів; простих і складних речовин; пояснювати: зміст хімічних формул;

робити висновки:    про багатоманітність речовин;

розвивати    самоконтроль під час виконання практичних завдань.

Очікувані результати: учень усвідомлює відповідальність за правильність розрахунків під час проведення хімічних реакцій задля збереження як власного здоров`я, а іноді і життя, так і безпеки оточуючих, підтримання здорового екологічного фону (НЛ-4(«Підприємливість і фінансова грамотність»),3(«Здоров'я і безпека»),1(«Екологічна безпека і сталий розвиток»))

Тип уроку: комбінований.

Вид уроку: бінарний урок.

Обладнання: мультимедійний проектор, екран.

Роздатковий дидактичний матеріал: картки для індивідуальної роботи, роботи в парах, паперові смайлики.

Міжпредметні зв’язки:   хімія, математика.

Методи організації навчальної діяльності: фронтальні, індивідуальні, групові.

                                               ХІД УРОКУ

І. Організаційний етап.

1. Привітання. Перевірка присутніх.

2. Вправа «Коло спільних інтересів».

Щоб налаштуватися на творчу та плідну роботу , пропонуємо вам взяти участь у грі «Коло спільних інтересів», правила якої ви вже знаєте……. Другий вчитель: «А я люблю навчати і люблю поезію. Тож сьогоднішній урок пропоную розпочати словами з китайської народної мудрості:      

                                                                           «Не бійся, що не знаєш,                                                                         бійся, що не навчишся».

Тож я всім вам бажаю впевненості, сумлінної праці й успіхів на сьогоднішньому уроці.

 ІІ. Актуалізація опорних знань учнів.

А зараз, закрийте очі і уявіть: середина XIII століття, старовинний замок, а в ньому розмістилася величезна лабораторія. В ній день і ніч працюють найвидатніші алхіміки того часу. І вони, дозволили нам побувати в цьому замку. Але, перед тим як вирушити туди, ми повинні з’ясувати, чи вистачить у нас знань, щоб розібратися, що ж там відбувається насправді. Адже світ такий різноманітний і таємничий. А природничі науки якраз і покликані розкривати його таємниці та закони. Тож давайте згадаємо, що ми вивчали на минулих уроках. Отже, скажіть:

– Що вивчає наука хімія ?

–А які ще природничі науки ви знаєте?

– Що вивчає наука математика ?

– Що таке речовина?

– З чого складаються речовини ? Молекули ?

– Як називається група однакових атомів ?

– Як назви хімічних елементів позначаються на письмі?

– Що таке хімічна формула речовини ?

Отже, за допомогою хімічних формул, ми можемо записати будь-яку речовину:   Н₂О – вода,   NaCl – сіль,     NaHCO₃ – сода,    CH₃COOH – оцет…

– Як називаються цифри в хімічних формулах? Що вони означають?

– Як ви вважаєте, чи вступають цифри в хімічні реакції ?

– А навіщо вони тоді потрібні ?         (проблемне питання)

– Які дії можна виконувати з цифрами ?

– Що таке НСД ?

– Алгоритм знаходження НСД ?

– Як називаються зміни, що відбуваються в навколишньому середовищі ?

– Які ви знаєте явища ? Які явища називаються хімічними ? Які їх ознаки?

А зараз давайте пригадаємо хімічні явища, які ви могли спостерігати у побуті...

                                              Гра «Хто швидше?»

(Назвіть  фізичні  та  хімічні  явища)

1.  Скисання  молока (х) .                             2. Танення  льоду  (ф)                          3.  Випаровування  води  (ф) .                     4.  Обвуглення  деревини  (х) .                     5.  Випадання  снігу (ф) .                              6.  Утворення  веселки  (ф) .                           7.  Горіння  свічки  (х) .                                 8.  Потемніння мідної монети (х).       9.  Притягання заліза до магніту(ф).            10. Гасіння соди оцтом(х).

Я бачу, що ви готувалися до сьогоднішнього уроку й маєте певні знання. Тож, думаю, ми можемо вирушати до лабораторії  нашого уявного старовинного замку, якщо не попрацювати, то, бодай, на екскурсію. А набуті знання допоможуть нам розібратися і зрозуміти як же там все відбувається.

III. Мотивація навчальної діяльності       

І так, ми з вами вже навчились, за допомогою хімічних символів і математичних знаків – індексів, записувати формули речовин. А чи можна так само записати  хімічне явище?              (проблемне питання).

Так. Звичайно, можна. Хімічне явище можна записати за допомогою хімічної реакції.

Наприклад,  потемніння мідної монети, зміна кольору, втрата металічного блиску…….ці ознаки вказують на те, що відбулась хімічна реакція і утворилась нова речовина.

 Навчившись писати формули хімічних сполук, давайте спробуємо записати схему  хімічної реакції:

                                           Cu   +  O₂  ––>    CuO  

В чому суть  такого перетворення (хімічної реакції) ? (в перегрупуванні атомів)

Річ у тім, що під час хімічної реакції, молекули всіх реагентів розпадаються на атоми (утворюється ніби суміш різних атомів). Постійно рухаючись, ці атоми «гублять» своїх попередніх сусідів, а, натомість, утворюють нові групи з іншими атомами з цієї суміші. Так утворюються нові молекули, але це вже молекули зовсім інших речовин.

Розглянемо ще один    приклад:          Na   +   H₂O    ––>   NaOH   +   Н₂                                                     

Отже, здається, записувати хімічні реакції ми навчились….. Тож, пропоную трішки відпочити.

                                             Фізкультхвилинка:

                                         «Хімічне моделювання»            (перегрупування атомів).

Уявіть, що ви – атоми.

Спочатку вам треба створити образ реагентів, тобто,  речовин, що вступають в хімічну реакцію (учні об’єднуються в групи, як атоми в молекулі).

По команді « реакція », ви починаєте поводити себе, як молекули під час хімічної реакції, тобто, розпадаєтесь на атоми, які рухаютьс, плавають у повітряному просторі, зіштовхуються, розбігаються у різні боки і знову об’єднуються.

По команді  «створіть  образ»  – треба утворити групи атомів як в молекулах, що утворились в результаті реакції    (тобто, створити образ продуктів реакції).

1-й випадок:    дивно…. куди зник ще один атом Оксигену ???

2-й випадок:    звідки взяти ще один атом Гідрогену ???

…..Якось не дуже наші моделі вписуються в рамки одного з основних законів природи:

 «Ніщо у світі не з’являється з  нічого і не зникає безслідно».

Але ж відомо – всі науки базуються на законах. А хімія – наука природнича…. тож закони природи для неї не просто обов’язкові, вони є невід’ємною її частиною…, вони  створили її, як науку.

Отже, зрозуміло – схема хімічної реакції – це лише  якісна характеристика  перетворень, що відбуваються . Вона вказує на те, атоми яких хімічних      елементів вступили в хімічну реакцію, як вони перегрупувались в результаті реакції  і які молекули вони при цьому утворили .

 Але ж…запис будь-якого явища можна вважати вірним, правильним       лише за умови його відповідності як якісним, так і кількісним характеристикам.

Тобто, ми мусимо запис нашої хімічної реакції привести  у відповідність до законів хімії… І краще ніж точна наука – математика, думаю, нам в цьому ніхто не допоможе. Ви згодні, діти?

Так, дійсно. Математика – наука точна. Вона дуже уважно пильнує за дотриманням всіх законів і виконанням всіх правил.  До речі,

– Які ви знаєте закони?   (Переставний з-н додавання, сполучний з-н, розподільний з-н в математиці…).

– А з якого закону ви почали вивчати закони хімії ?           

Вивчення  законів  хімії ви почали  із  закону збереження маси речовин.

–  Сформулюйте, будь ласка, закон збереження маси речовин.  

Отже, використовуючи знання, які ви вже отримали на попередніх уроках, ми можемо зробити короткий запис закону збереження:

                             m (реагентів)  =  m (продуктів реакції)

Нагадайте мені, будь ласка,

– У чому полягає суть хімічної реакції? Що відбувається з молекулами під час хімічної взаємодії?                                                                                      

– Що відбувається з атомами під час хімічної реакції?                                                                              

Так, дійсно, під час хімічних реакцій відбувається перегрупування атомів. Вони утворюють нові групи, які відрізняються від попередніх і за якісним і за кількісним складом.  Саме в перегрупуванні атомів і утворенні нових речовин полягає суть хімічної реакції.                                                                                                                                                                                                                                    

                      Реагенти    —›    Продукти реакції                                                                                                        

Але для конкретних речовин маємо певні хімічні формули. Хімічну формулу речовини змінювати не можна – змінивши хоч один символ або

одну цифру (індекс), отримаємо формулу зовсім іншої речовини:

О₂ – кисень;       О₃ – озон.          Н₂О – вода;        Н₂О₂ – пероксид гідрогену.

Тоді як же нам урівняти ліву й праву частини нашої схеми?

Кількісною характеристикою може бути лише такий запис, який відповідає усім вимогам Закону. В нашому випадку це –

                           Закон збереження маси. 

Відповідно до цього  закону маса вихідних речовин дорівнює масі речовин, що утворились.

А тепер уявіть собі ситуацію, ви – в магазині, купуєте горіхи: вибираєте по одному й складаєте в пакет. Вибрали, приміром, 15штук.  Доки йшли до каси, пакет розірвався… Ви переклали  всі горіхи в інший пакет, але, поспішаючи, брали  вже не по одному, а по два, а то й по три – скільки могли втримати в руці. Скільки горіхів буде в новому пакеті?

А якщо ми розкладемо їх в мішечки по п’ять штук і всі ці мішечки складемо в пакет, скільки горіхів буде в пакеті?        

Виходить, як би ми їх не перегруповували, кількість горіхів від цього не змінюється.

А тепер уявіть, що за 10 гривень ви купили 100 г цукерок. З цікавості порахували – 7штук. Наступного разу мама дала 10 гривень і дозволила купити 100 г  цукерок, але в супермаркеті ваги тільки на касі. Як не помилитися ?

Виходить, якщо маса не змінилась, то й кількість залишилась такою, як і була.

Так само відбувається і з атомами. Якщо маса речовин до реакції і після її закінчення не змінюється, то й кількість атомів різних елементів під час хімічної реакції  не змінюється. Скільки атомів кожного хімічного елемента було до початку реакції, стільки повинно і залишитись після реакції.

Це означає, що  Закон збереження маси  передбачає складання рівняння. Як скласти рівняння, якщо числа, тобто індекси, змінювати не можна?

–       Що таке рівняння ?

–       Що таке коефіцієнт ?

            Число атомів урівнюють за допомогою  коефіцієнтів.  

Виходячи з вищесказаного, можемо зробити висновок –

Рівняння хімічної реакції  –  це умовний запис хімічних перетворень за допомогою формул та коефіцієнтів. 

    Розставляючи коефіцієнти, слід пам'ятати такі правила:

1.  Коефіцієнт – це велика цифра, яка ставиться перед формулою речовини.

 2. Коефіцієнт вказує на  кількість молекул, що вступають в хімічну реакцію.           ( 2Н₂О – дві молекули води, кожна з яких містить                          по 2 атоми Гідрогену й  по 1 атому Оксигену.)

3.  Коефіцієнт належить всім хімічним елементам, які утворюють речовину.

4. Не можна ставити коефіцієнт всередину формули відповідної речовини.

5. Під час підбору коефіцієнтів перевіряють кількість атомів кожного елемента.

6. Коефіцієнт 1, як і індекс 1, не записується. 

7. Оксиген завжди зрівнюють останнім.

8. Якщо кількість атомів елементів у лівій частині відповідає кількості атомів елементів у правій частині, то лише у цьому випадку можна замінити знак → у схемі рівняння на знак  = .                                                                                         

Якщо сказати, що символи хімічних елементів — це літери    хімічної мови, то формули сполук — це слова, а рівняння реакцій — цілі фрази.

Так, фразу «Водень взаємодіє з киснем з утворенням води» за допомогою хімічних формул можна записати в такий спосіб:           Н₂ + О₂  —>  Н₂О .

На прикладі цієї реакції можна показати закон збереження   речовини.

Треба відзначити, що,

по-перше, число атомів кожного хімічного елемента в лівій і правій частинах рівняння повинно бути однаковим;

по-друге, маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.

Для того щоб складене нами рівняння не суперечило закону   зберження маси, необхідно зрівняти кількість атомів усіх елементів в обох частинах.

                     Для цього слід поставити відповідні коефіцієнти

                          2Н₂       +       О₂           ––>      2Н₂О    

                      4 атоми         2 атоми               4 атом Гідрогену                                                                     Гідрогену     Оксигену           і 2 атоми Оксигену                                                     

                      4 ^. 1= 4          2 ^. 16 = 32           2 ^. (2 ^. 1 + 16) = 36

                        V. Осмислення і закріплення нового матеріалу.

      Під час хімічних реакцій молекули вихідних речовин руйнуються до атомів.  Молекули нових речовин утворюються з тих же самих атомів, з яких складалися молекули вихідних речовин. Оскільки кожен атом має певну масу й атоми під час хімічних реакцій зберігаються  (нікуди не зникають і не з’являються нізвідки), то загальні маси речовин до і після реакції теж будуть однаковими. 

                                     Математичне доведення закону.

                                    2Н₂       +       О₂         ––>        2Н₂О

                              4 атоми           2 атоми           4 атоми Гідрогену                                  Гідрогену        Оксигену         і 2 атоми Оксигену                                                     

                             4 ^. 1= 4              2 ^. 16 = 32           2 ^. (2 ^. 1 + 16) = 36

Рівність числа атомів у лівій частині й числа атомів у правій частині, а також, зумовлена цим рівність мас речовин, є доказом правильності розміщення коефіцієнтів

                                    Робота біля дошки.

І. Розставте коефіцієнти в схемах хімічних рівнянь:

1)   Na + С1₂ → NaС1                                                               

2)   Аg + S → Аg₂S                                       

3)   А1 + О₂→ А1₂О₃

4)   НgО → Нg + О₂     

5)   Na + О₂→Nа₂О

Розв’язання задач  на картках (для учнів лідерів).

а) Унаслідок  взаємодії  10  г  метану – СН₃  з  42  г  кисню – О₂  утворилося  34  г вуглекислого  газу – СО₂  й  вода – Н₂О. Обчисліть, яка  маса  води  виділилась  в  результаті  цієї  реакції .                                                                            (18  г).

б) У  виробництві  негашеного  вапна – CaO  використовують  вапняк – CaCO₃.  При  розкладанні  1  т  вапняку  утворюється  560   кг негашеного  вапна  і вуглекислий  газ – CO ₂.  Яка  маса  вуглекислого  газу?                        (440  кг).

ІІ. Допишіть рівняння:

1.     … + O₂ → CO₂                 4. Ba + … → BaS                2.     … + Cl₂ → AlCl ₃                       5. Na + O₂ → …                       3.     Al + … → Al₂O₃

ІІІ. Запишіть рівняння взаємодії таких простих речовин і доберіть коефіцієнти:

а) водень та азот;                        г) калій і хлор;

б) кальцій і кисень;                    д) алюміній і йод;

в) магній і бром.

Вправа «Ланцюжок»

Поставити запитання один одному з вивченого матеріалу.

Завдання 1.              Складіть і прочитайте хімічні рівняння таких реакцій:                                   а) взаємодіїї  Карбону й Гідрогену з утворенням метану (СН4);                                    б) взаємодії Гідрогену з Хлором з утворенням гідроген (І) хлориду     (HCl);                                          

Завдання2.               Розставте коефіцієнти й прочитайте хімічні рівняння за такими схемами:                                                                                                                                           

а) РЬ + О2 —»  РЬО ;           б) Аg + S—» Аg2S ;                                                              в) Н2 + F2 —» НF ;               г) Lі + О2 —» Li2О .                                                                                    

Завдання3.               Допишіть рівняння реакцій і розставте коефіцієнти:                                          а) Р4 + Н2 —>                          б) S + Н2 —>                                                                        в) Fе + О2 —>                          г) Сu + S—>                                                                 д) Аg + F2—>                          е) S + С12—>                                                                

                                     

 ВИСНОВКИ:

–Яке значення закону збереження маси ?

І) він підтверджує, що речовини не зникають без сліду й не утворюються з нічого;

2) підтверджується висновок про те, що суть хімічних реакцій полягає в перегрупуванні атомів вихідних речовин й утворенні нових сполук;

3) завдяки йому можна складати рівняння реакцій і робити за ними розрахунки.

4) відкриття закону збереження маси речовин сприяло подальшому розвитку хімічної науки і виробництва, розумінню законів природи та зв’язку між ними.

VІ. Підсумки уроку. Оцінювання роботи учнів, мотивація оцінок.

                                 

     Домашнє завдання:         1.  Опрацювати матеріал підручника.

                                               2.  Дати відповіді на запитання після параграфа.