В.В.Сорокин Нуклеофильные реакции
.pdfFeSO4 + KClO3 +… → K2FeO4 + …+ K2SO4 +…
K2Cr2O7 + …+ H2O → Cr(OH)3 + Na2SO4 +…
KMnO4 + HCl + KI → KIO3 +…+…+…
Именно при решении задач такого типа проявляется способность учащихся использовать ранее изученные знания по всей теме «Окислительно-восстановительные процессы». Здесь необходимо помнить, что хроматы (K2CrO4), манганаты (K2MnO4) и ферраты (K2FeO4) образуются в щелочной среде под воздействием сильных окислителей на соединения переходных металлов в более низкой степени окисления.
Вчасти С2 ЕГЭ приводятся задания на знание кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств различных соединений:
« напишите уравнения четырех возможных реакций между веществами». И приводятся названия химических соединений.
Вкачестве примера рассмотрим одно из заданий:
даны вещества: концентрированная азотная кислота, растворы карбоната натрия, хлорида железа (Ш), сульфида натрия. Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими веществами, не повторяя пары реагентов.
Рассмотрим подход к решению поставленной задачи:
-выпишем формулы соединений HNO3, Na2CO3, FeCl3, Na2S
-расставим степени окисления атомов в молекулах и укажем какую функцию может проявлять каждое вещество:
+1 +5 -2 |
+5 |
HNO3 – кислота, окислитель (N);
+1 +4 -2
Na2CO3 – соль, не проявляет окислительно-восстановительных свойств;
+3 -1 |
+3 |
FeCl3 – соль, Fe – окислительно-восстановительная двойственность, т.к. имеет промежуточную степень окисления, хлорид-ион в солях не проявляет восстановительных свойств;
+1 -2
Na2S – соль, сульфид-ион проявляет сильные восстановительные свойства, т.к. имеет минимальную степень окисления.
На основе рассмотренного, можно предложить 2 окислительновосстановительных процессов:
2FeCl3 + 3Na2S = S + 2FeS + 6NaCl
+3 |
+2 |
|
|
Fe +1e = Fe |
2 |
окислитель |
|
-2 |
0 |
|
|
S – 2e = S |
1 |
восстановитель |
|
Na2S + 4HNO3 = S + 2NO2 + 2NaNO3 + 2H2O
-2 |
0 |
|
S – 2e = S |
1 восстановитель |
|
+5 +4
N + 1e = N 2 окислитель
При подготовке к экзамену, необходимо повторить вопросы, связанные с электролизом в растворе и расплаве. Здесь можно предложить задания типа:
1. При электролизе раствора бромида бария на электродах (инертных)
выделяются: |
|
|
|
1) |
барий и бром |
2) барий и кислород |
|
3) |
водород и бром |
4) водород и кислород |
|
2. Укажите продукты электролиза расплава карбоната натрия: |
|||
1) |
натрий и кислород |
2) углекислый газ и натрий |
|
3) |
натрий, кислород, углекислый газ 4) кислород и углекислый газ |
||
3. Укажите продукты электролиза водного раствора сульфата меди (П) |
|||
(инертные электроды): |
|
|
|
1) |
медь, водород, кислород |
2) медь, серная кислота, кислород |
|
3) |
водород, кислород, серная кислота 4) водород, кислород |
||
4. Определите продукты электролиза (с инертными электродами) |
|||
водного раствора нитрата серебра: |
|
||
1) |
металл 2) кислота |
3) водород |
4) кислота |
5. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами |
|||
электролиза его водного раствора на катоде: |
|
||
Формула вещества |
Продукты на катоде |
||
А) нитрат алюминия |
1) золото |
|
|
Б) гидроксид рубидия |
2) алюминий |
||
В) нитрат ртути (П) |
3) кислород |
||
Г) хлорид золота (Ш) |
4) рубидий |
||
|
|
5) водород |
|
|
|
6) ртуть |
|
При проведении уроков по обобщению и систематизации знаний по теме «Окислительно-восстановительные процесс» необходимо использовать различные задания, с различной формой подачи задаваемых вопросов, чтобы учащиеся свободно ориентировались в изучаемом материале, а ранее усвоенные логические приемы использовали для нахождения пути решения поставленных задач.
Выберите тип практического урока по одной из следующих тем:
-окислительно-восстановительные реакции:
-признаки химических реакций;
-типы химических реакций;
-основные классы неорганических соединений (оксиды, кислоты, основания, соли);
-скорость химических реакций.
Составьте план-конспект урока, подберите соответствующий эксперимент для проведения его учениками и для демонстрирования перед учениками. Сопроводите эксперимент необходимыми вопросами, которые
помогут осуществить поставленные Вами задачи и цели данного урока. Сопроводите пан соответствующим дидактическим материалом.
Все темы необходимо разобрать по примеру темы «Окислительновосстановительные реакции».
Выбранный эксперимент не6обходимо подготовить так, чтобы он соответствовал своему назначению:
Если опыты носят демонстрационный характер, то необходимо выполнить их зрелищно, наглядно, чтобы было понятно, что хотели подчеркнуть данным экспериментом:
Если эксперимент — ученический, то необходимо, чтобы ученик, приготовивший опыты полностью осознавал теоретический материал, цели и задачи, которые необходимо решить с помощью данного эксперимента. Ученик должен знать и сообщить классу правила техники безопасности, которые необходимо соблюдать при выполнении данного эксперимента.
Учитель должен помочь ученику в приготовлении опытов, опираясь на соответствующий теоретический материал. Эксперимент должен нести соответствующую смысловую нагрузку, которую должен комментировать ученик. Допустимо задавать вопросы классу, которые помогут выполнить поставленные цели и задачи.
Ученик должен перед началом демонстрации эксперимента на доске записать уравнения реакций, лежащие в основе эксперимента. Эксперимент должен сопровождаться соответствующими комментариями, а заканчиваться выводами. Выводы может сделать сам ученик, если он затрудняется, то учитель может предложить классу сделать вывод или сделать его сам. Только тогда проведенный эксперимент можно считать законченным.
Особенную роль выполняет демонстрационный эксперимент. Данный вид эксперимента можно разделить на два вида:
эксперимент, который могут проводить как учителя, так и ученики после соответствующей подготовки;
эксперимент, который могут проводить только учителя, так как он сложен в исполнении и требует прочных знаний, устойчивых навыков и, может быть труден в исполнении. Именно такой эксперимент, как правило, бывает наиболее интересным и запоминающимся для школьников.
Последний вид эксперимента, обычно, бывает наиболее наглядным и занимательным. А это является побудительным моментом, способствующим усилению интереса и мотивации в изучении химии.
Практическая работа 1.
Окислительно-восстановительные реакции.
Для выполнения данной работы необходимо выбрать тип урока, этап, на котором изучается тот раздел ОВР, опыты к которому Вы собираетесь подобрать. Необходимо предложить как демонстрационный эксперимент, так и ученический. Предложите набор реактивов, необходимые приборы и установки для проведения эксперимента. Продумайте выполнение
эксперимента (правильная расстановка реактивов и оборудования, последовательность помещения реактивов в реакционный сосуд, вопросы и пояснения сопровождающие проведение опыта), соответствующие правила по технике безопасности, которые необходимо перед выполнением эксперимента довести до класса. Используя алгоритм составления планаконспекта урока, составьте краткий план-конспект проведения выбранного Вами эксперимента и запишите его в тетради. Проделайте подготовленный эксперимент, моделируя урок в классе.
Практическая работа 2.
Основные классы неорганических соединений (оксиды, кислоты, основания, соли). (Работа 14, стр.126)
Эта тема рассматривается в 8 кл. Начинается со знакомства с оксидами (бинарные соединения). Формулы высших оксидов упоминаются при изучении Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Позже — при изучении основных классов неорганических соединений. Вам необходимо выбрать соответствующую календарному плану тему, подобрать эксперимент (ученический и демонстрационный) и составить сопроводительные вопросы.
Осуществить знакомство с аппаратом Киппа на примере получения оксида углерода (IV).
Подготовьте эксперимент с учетом комментариев к предыдущей работе.
Практическая работа 3.
Признаки химических реакций. Типы химических реакций. Скорость химических реакций.
Практическая работа 4.
Водород, получение и свойства. (работа 15, стр.130)
Тема «Водород» в практическом применении носит характер особой опасности. Именно поэтому необходимо проводить демонстрационный и ученический эксперимент по данной теме, чтобы учащиеся прочно усвоили навыки работы с горючими и взрывоопасными газами. Техника безопасности, как и всегда, занимает первое место при приготовлении и проведении эксперимента. В данной теме целесообразно показать демонстрационный эксперимент:
-получение водорода в пробирке;
-получение водорода в аппарате Киппа;
-физические свойства водорода;
-проба водорода на чистоту;
-горение водорода;
-восстановительные свойства водорода.
Наиболее распространенным способом получения водорода в лабораторной школьной практике является взаимодействие цинка с разбавленной серной или соляной кислотами. И Т.Д.
Практическая работа 5.
Кислород, получение, свойства. (раб.16,стр.134)
Кислород наиболее важный элемент в жизнедеятельности человека. Благодаря этому знакомство со способами его получения и свойствами кислорода должно вызывать особый интерес учащихся. В данной теме целесообразно показать демонстрационный эксперимент:
-знакомство с газометром;
-получение кислорода;
-физические свойства кислорода;
-химические свойства кислорода, горение.
Практическая работа 6.
Аммиак, получение, свойства. (раб.24,стр 171)
Практическая работа 7.
Разбор алгоритма решения задач частей В и С в тестах ЕГЭ. Защита планов-конспектов уроков. 9 раб.11, стр. 109.
Система проведения Единого Государственного Экзамена действует на всей территории Российской Федерации. Тесты ЕГЭ состоят из трех частей: часть А — обязательная для всех школьников, сдающих ЕГЭ по химии; часть В — обязательная для всех школьников, сдающих ЕГЭ по химии; часть С — обязательная для школьников, сдающих ЕГЭ по химии для предъявления в Вузы, где химия является профильным предметом. Части В и С содержат задачи, предполагающие твердое усвоение материала по определенным темам. Наиболее часто встречающиеся задачи в части В — задачи на «растворы», на расчеты по уравнениям реакций, на «выход продукта», на «смеси». В части С используются комбинированные задачи, в которых требуется знание сразу нескольких тем и умение связать их между собой, производя последовательные расчеты.
Для того, чтобы ученик мог быстро и безошибочно решить задачу, учителю необходимо построить алгоритмы решения типовых задач по предложенным темам.
При решении задач учитель должен знать, что условие задачи дается полностью для записи под диктовку или с какого-либо носителя. Затем условие задачи необходимо записать в левой части тетради кратко, переведя
все размерности, используемых величин в одну систему измерения. Условия отделяются вертикальной чертой. В правой части тетради записывается решение задачи, которое начинается с записи уравнения реакции или основной расчетной формулы. Каждый пункт решения задачи обозначается цифрой, на начальных этапах, словами записываются выполняемые действия, а затем производится расчет. Заканчивается оформление задачи ответом, который записывается кратко.
I Решение задач на «массовую долю элемента с сложном веществе».
Пример. Условие задачи:
Найдите массовую долю азота в дихромате аммония.
Дано: |
Решение. |
|
(NH4)2Cr2O7 |
Основная формула: ω(N) =m(N)·100% /M((NH4)2Cr2O7) |
|
|
1) Найдем массу азота в дихромате аммония. |
|
ω(N) = ? |
||
m(N) = 2·A(N) =2моль·14г/моль -28г |
||
|
||
|
2) Найдем молярную массу долю дихромата аммония. |
|
|
M(NH4)2Cr2O7=2·A(N) + 8·A(H) + 2·A(Cr) + 7·A(O) = |
|
|
2моль·14г/моль + 8моль·1г/моль + 2моль·52г/моль + |
|
|
7моль·16г/моль = 252г/моль |
|
|
2) Найдем массовую долю азота в дихромате |
|
|
аммония. |
|
|
ω(N) =m(N)·100% /M((NH4)2Cr2O7) = 28·100%/ |
|
|
252=11% |
|
|
Ответ:ω(N) = 11%. |
|
|
|
II Решение задач на расчеты по химическим уравнениям.
Пример.
Условие задачи: К раствору, содержащему 27 г хлорида меди (II), прибавили 12 г железных опилок. Сколько граммов меди образуется при этой реакции?
Дано: |
Решение |
|
m(CuCl2) = 27 г |
CuCl2 + Fe = FeCl2 + Cu |
|
m(Fe) =12 г |
1) Найдем количество вещества хлорида меди. |
|
M(CuCl2) = 135г/моль |
n = m(CuCl2)|M(CuCl2) = 27г/135 г/моль = 0,2 моль |
|
M(Cu) = 64 г/моль |
2)Найдем количество вещества железа |
|
M(Fe) = 56 г/моль |
n = m(Fe)|M(Fe) = 12u |56 г/моль = 0,214 моль |
|
m(Cu) = ? |
3) Определим избыток вещества |
|
0,214моль - 0,2моль = 0,014 моль — Fe в избытке |
||
|
||
|
4) Рассчитаем массу меди по недостатку |
|
|
m(Cu) = n(CuCl2)·M(CuCl2) = 0,2моль·64г/моль = 12,8г |
|
|
Ответ: m(Cu) = 12,8г |
III Решение задач на растворы.
Пример. Условие задачи:
Дано: |
Решение. |
Ответ:
IV Решение задач на
Пример: Условие задачи:
Дано: |
Решение. |
Ответ:
V Решение задач на
Пример: Условие задачи:
Дано: |
Решение. |
Ответ:
VI Решение задач на
Пример: Условие задачи:
Дано: |
Решение. |
Ответ:
VII Решение комбинированных задач.
Пример: Условие задачи:
Дано: |
Решение. |
Ответ:
В процессе обучения химии при решении химических задач у учащихся развиваются умения и навыки применять полученные знания, формируются количественные представления о химических процессах, повышается активность на уроках, развивается интерес к химии. Решение всех видов задач развивает логическое мышление учащихся, особенно в тех случаях, когда необходимо проводить сравнение, обобщение. Задачи способствуют формированию химических понятий. Дают возможность связать химию с жизнью, содействуют профориентации учащихся и во многих случаях дают возможность предупредить, обнаружить и исправить ошибки по теоретическим основам химии.
Задачи делают урок разнообразным, интересным, более эффективным. Задачи способствуют формированию у школьников целенаправленности, настойчивости, ответственности за выполненную работу, дисциплинированности, готовности преодолеть трудности.
При обучении химии используют две группы задач: качественные и расчетные. Экспериментальные задачи не являются отдельной группой. Экспериментально можно выполнить и качественные и количественные задачи.
Различают три формы решения химических задач: устную письменную и экспериментальную. При обучении химии нельзя отдавать предпочтение какой-либо группе задач, так как такая односторонность не отражает сущности химической науки, которая отражает качественную и количественную сторону химических процессов.
Любая задача должна быть подчинена развитию химических понятий, теорий, законов и формированию у учащихся их химического мышления.
При решении любого типа задач следует обращать особое внимание на химическую сторону изучаемых процессов.
Задания.
1.) Описать значение решения задач в обучении химии.
2.) Привести примеры задач по следующим темам: …
3.) Выбрать наиболее рациональный алгоритм для решения приведенных Вами задач, записать по предложенной выше схеме.
Практическая работа 8.
Защита планов-конспектов уроков.
На данном практическом занятии студент представляет план-конспект урока, составленный в соответствии с данными в лекциях указаниями.
Студент рассказывает аудитории о методах, используемых при проведении урока, типе урока и алгоритме проведения урока. Указывает основные этапы в процессе проведения урока, образовательные, воспитательные и развивающие цели урока. Подчеркивает методы достижения поставленных задач и целей урока. Выделяет основные моменты в проведении урока. Подбирает эксперимент, отводит ему определенное место и объясняет задачи, которые должны быть достигнуты при помощи данного эксперимента. В процессе прослушивания доклада остальные студенты и преподаватель подготавливают вопросы, на которые должен ответить докладчикучитель. Далее проводится обсуждение данного плана конспекта и, на основании защиты докладчика-учителя и выступлений студентовапонентов выставляется оценка.
Список используемой литературы
1.Химия. Материалы для курсовой подготовки по программе «теория и методика преподавания химии»/ Решетов П.В., Вдовина Т.О., Карасева Т.В.- Саратов. ГОУ ДПО «Саратовский институт повышения квалификации и переподготовки работников образования» 2010.
2.Третьяков Ю.Д. и др. Неорганическая химия. Химия элементов: учебник в 2-х томах. – М.: изд-во МГУ, ИКЦ «Академкнига», 2007.
3.Лидин Р.А. Справочник по общей и неорганической химии. – М.: Просвещение. Учеб.лит-ра, 1997. – 256 с.
4.Неорганическая химия: в 3-х томах./ Под ред. Ю.Д.Третьякова. Т.1: Физико-химические основы неорганической химии. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 240 с.
5.Габриелян О.С. Химия. 8 класс. – М.: Дрофа, год
6.Габриелян О.С. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, год
7.Габриелян О.С. Химия. 10 класс. – М.: Дрофа, год
8.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. – М.: Дрофа, год
9.Количественные характеристики окислительно-восстановительных процессов: Учебное пособие. / авт.-сост. Кожина Л.Ф., Капустина Е.В. – Саратов: Изд-во «Научная Книга», 2008. – 64 с.
10.Кожина Л.Ф., Захарова Т.В., Пожаров М.В. Задания для самостоятельной работы по общей и неорганической химии: Учебное пособие. – Саратов:
ООО «Издательский Центр «Наука», 2011. – 102 с.
11.Самое полное издание типовых вариантов заданий ЕГЭ: 2012: Химия / авт.-сост. А.А. Каверина, Д.Ю. Добротин, А.С. Корощенко, М.Г. Снастина. – М.: АСТ: Астрель, 2012. 186 с. – (Федеральный институт педагогических измерений)