Статья: «Реализация межпредметных связей и роль химического эксперимента при изучении химического равновесия в 11 классе»

Название	Статья: «Реализация межпредметных связей и роль химического эксперимента при изучении химического равновесия в 11 классе»
Дата	18.04.2016
Размер	143.04 Kb.
Тип	Статья

Статья: «Реализация межпредметных связей и роль химического эксперимента при изучении химического равновесия в 11 классе»

ISBN 978-5-4386-0565 ФГКОУ СПБ СВУ РФ, 2014

Издательство ФГКОУ СПБ СВУ РФ

«… под равновесием мы понимаем состояние, в

котором свойства системы, определенные

экспериментально, не претерпевают дальнейшего

изменения даже по истечении определенного

периода времени. Однако это не значит, что

отдельные частицы остаются неизменными».

Г. И. Льюис и М. Рандэл, 1923 г.
Как показывает практика, межпредметные связи в обучении являются конкретным выражением интеграционных процессов, происходящих сегодня в науке и в жизни общества. Эти связи играют важную роль в повышении практической и научно-теоретической подготовки учащихся, существенной особенностью которой является овладение школьниками обобщенным характером познавательной деятельности. Обобщенность же дает возможность применять знания и умения в конкретных ситуациях, при рассмотрении частных вопросов, как в учебной, так и во внеурочной деятельности, в будущей производственной, научной и общественной жизни выпускников средней школы.

С помощью многосторонних межпредметных связей не только на качественно новом уровне решаются задачи обучения, развития и воспитания учащихся, но также закладывается фундамент для комплексного видения, подхода и решения сложных проблем реальной действительности. Именно поэтому межпредметные связи являются важным условием и результатом комплексного подхода в обучении и воспитании школьников.

Часто при изучении темы: «Обратимые химические реакции. Химическое равновесие. Способы смещения химического равновесия, принцип Ле-Шателье.» не уделяется должного внимания химическому эксперименту. В то время как умелое использование химического эксперимента дает возможность содействовать повышению мотивации обучения, эффективному формированию качественных знаний, умений и навыков учащихся посредством представления учебного материала в интересной, визуализированной, интерактивной и максимально понятной для обучающихся форме.

План конспект урока по теме:

«Обратимые химические реакции. Химическое равновесие.

Способы смещения химического равновесия. Принцип Ле Шателье.»

ЦЕЛИ:

-создать условия для изучения темы урока;

- продолжать формирование понятий о типах химических реакций по признаку

обратимости;

- сформировать представления о химическом равновесии как частном случае единого

закона природного равновесия, стремления к компенсации, устойчивости;

- рассмотреть значение темы в природе, жизни, химическом производстве;

-дальнейшее развитие общеучебных и предметных умений (анализировать, сравнивать,

делать выводы, составлять уравнения химических реакций, развивать логическое

мышление и память, научный химический языка);

-развивать умение осуществлять самостоятельную деятельность на уроке;

-воспитывать культуру умственного труда.

Содействовать повышению мотивации обучения, эффективному формированию качественных знаний, умений и навыков учащихся посредством представления учебного материала в интересной, визуализированной, интерактивной и максимально понятной для учащихся форме. Поддержать инновационную деятельность учащихся в использовании мультимедиа технологий в образовательном процессе. Актуализировать интеллектуальные и творческие способности суворовцев. Использование межпредметных связей с биологией, физикой, обществознанием.

ЗАДАЧИ:

Формирование предметных компетенций, основанных на знаниях, умениях и навыках в рамках раздела “Химическая реакция” при подготовке к ЕГЭ по химии.

Формирование информационных компетенций, умение анализировать, сравнивать, делать выводы при выполнении химического эксперимента.

Развитие коммуникативных способностей учащихся (сотрудничество, обмен мнениями при выполнении виртуальной лабораторной работы и компьютерных тестов)
МЕТОД: беседа, самостоятельная работа суворовцев, демонстрации, лабораторный

эксперимент.

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: средства ТСО, таблицы, дидактический материал, химические реактивы, химическое оборудование, мультимедиа презентация.

Х о д у р о к а

N/N n/n	ЭТАПЫ УРОКА	ВРЕМЯ	РАБОТА СУВОРОВЦЕВ
1	2	3	4
1 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Проверка подготовленности. Вопросы повторения: - По каким признакам можно классифицировать химические реакции? - Перечислите типы химических реакций. - Дайте определения реакциям соединения, разложения, замещения, обмена. - При каких условиях реакции идут до конца? - Перечислите признаки химических реакций. Демонстрация реакций обмена с образованием осадка, газа, малодиссоциирующего вещества. Матрица. Объявление темы и учебных целей урока. Объяснение нового материала. Рефлексия. Задание на самоподготовку Подведение итогов, выставление оценок	5 мин. 1- 2 мин. 30 мин. 5 мин. 1- 2 мин. 1- 2 мин.	Устные ответы. Демонстрация опыта. Устные ответы.

ПЛАН:

1. Актуализация темы.

Понятие о химическом равновесии, как и понятие о скорости химических реакций –

химической кинетике, имеет большое значение для решения практических вопросов

увеличения выхода продукта в химическом производстве, а так же в понимании

многих физических и биологических процессов.

2. Так как тема первоначально изучалась в 9 классе, изучение идет по опорному

конспекту.

Задание суворовцам для самостоятельной работы.

1. Изучить текст параграфа и ответить на вопросы (самостоятельная работа с учебником):

- Какие реакции называются обратимыми?

- Почему обратимые реакции не доходят до конца, а достигнув определенного предела

как бы прекращаются?

2. Изучите график «Достижение состояния химического равновесия» и дате определение

химическому равновесию. (Что такое равновесие?)

В чем особенность химического равновесия?

3. Химическое равновесие при неизменных условиях может сохраняться сколь угодно

долго.

Смещение химического равновесия, т. е. переход от одного равновесного состояния к

другому подчинятся принципу динамического равновесия, который сформулировал французский ученый Ле Шателье и носит его имя.

Обратитесь к тексту параграфа и сформулируйте принцип Ле Шателье (устный ответ).
4. Для выяснения влияния изменения внешних условий на смещение химического

равновесия обращаемся к химическому эксперименту.

I. Демонстрационный и лабораторный химический эксперимент по теме:

«Обратимые химические реакции».

1. Демонстрационный опыт. (ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ)

2NO₂ N₂O₄ + Q Смещение химического равновесия экзотермической реакции при

понижении температуры (видеофрагмент).

2. Демонстрационный опыт.

Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl^- ↔ CoCl₄^2- + 6H₂O - Q

розовый синий

Смещение химического равновесия эндотермической реакции при повышении температуры (видеофрагмент).

Суворовцы делают вывод о направлении смещения химического равновесия,

результаты заносят в опорный конспект.

II. Выполнение лабораторной работы по группам.
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНИЯ ТЕПЕРАТУРЫ

Группа №1

В водном растворе аммиака существует равновесие:

NH₄ОН NH₄⁺ + OH^- + Q

Методика эксперимента: в пробирку налить 2 - 3 мл дистиллированной воды и добавить 1 каплю концентрированного раствора аммиака. Прибавить 1 – 2 капли раствора фенолфталеина и нагреть. Наблюдается исчезновение окраски. Затем в стакане охладить колбу под водой - красное окрашивание появляется вновь.

Почему при повышении t⁰ красное окрашивание исчезает, а при охлаждении появляется вновь?

Группа №2

В пробирку налить 3 – 4 мл раствора крахмала и добавить 3 – 4 капли раствора йода до

появления синей окраски. Нагреть пробирку. Что наблюдаете? Затем охладить пробирку

под водой. Что наблюдаете?

Определите тепловой эффект реакции:

йод + крахмал _{(бесцветный)} йодкрахмал_(синий)

Подведение итогов лабораторных опытов, оформление опорного конспекта.

Дополнительный вопрос:

1. Как происходит терморегуляция организма при охлаждении и перегревании организма?
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

Группа №3

В растворах, содержащих шестивалентный хром, существует равновесие:

2CrO₄^2- + 2H⁺ Cr₂O₇^2-+ H₂O

хромат-ион дихромат-ион

(желтый цвет) (оранжевый цвет)

Изменение концентрации ионов водорода смещает это равновесие.

Методика эксперимента: в химический стаканчик на 100 мл налить небольшое количество раствора хромата калия K₂C_rO₄. К этому раствору по каплям добавить концентрированную серную кислоту. Когда раствор станет оранжевым, добавить по каплям концентрированный раствор щелочи, наблюдается появление желтой окраски. После этого можно снова прилить кислоту и получить оранжевую окраску.

Каким образом изменение концентрации ионов водорода смещает равновесие?
Группа №4

В реакции FeCl₃ + 3KCNS Fe(CNS)₃ + 3KCl

(желтый цвет) (красный цвет) (бесцветен)

с

уществует равновесие Fe(CNS)₃ Fe³⁺ + 3CNS^-.

Всякое изменение концентрации Fe(CNS)₃ сказывается на изменении окраски раствора. Это позволяет наблюдать в каком направлении сдвигается равновесие при изменении концентрации реагирующих веществ.

Получен красный раствор Fe(CNS)₃, в который добавили столько воды, чтобы окраска из кроваво-красной стала желтой. При добавлении воды диссоциация роданида железа (III) усиливается, наступает момент полной диссоциации, когда в растворе находятся ионы Fe³⁺ и CNS^-, поэтому исчезает красная окраска, характерная для молекул Fe(CNS)₃.

Полученный раствор разлит Fe(CNS)₃ в два стакана. В один стакан добавьте раствор FeCl₃, в другой – KCNS. Что наблюдаете?

Почему окраска раствора стала кроваво-красной?

Группа №5

Просмотрев видеофрагмент на персональном ноутбуке «Влияние изменения концентрации на смещение химического равновесия», ответьте на вопрос: «Почему при добавлении KCl раствор меняет цвет с розового на синий?»

Co(H₂O)₆²⁺ + 4Cl^- CoCl₄^2-+ 6H₂O

розовый синий
Всякое изменение концентрации сказывается на изменении окраски раствора. Это позволяет наблюдать в каком направлении сдвигается равновесие при изменении концентрации реагирующих веществ.

Подведение итогов лабораторных опытов, оформление опорного конспекта.

Дополнительный вопрос:

Механизм отравления угарным газом и первая помощь при отравлении.

Hb•O₂ + CO ↔ Hg•CO + O₂

Кислород проходит через легкие и не поступает клеткам.

Угарный газ может стать причиной отравления людей в боевой обстановке при нахождении в зоне горения огнеметно зажигательных средств, при мино – подрывных работах, при стрельбе из закрытых и полузакрытых помещений, при прогревании двигателей автомобильной и бронетанковой техники в зимних условиях в закрытых хранилищах, при нахождении в палатках и других помещениях, отапливаемых печами.

Первая помощь – обеспечить доступ кислорода, уменьшить концентрацию угарного газа. Почему?
III. Влияние изменения давления на смещение химического равновесия.

Прочитав текст параграфа, ответить на вопрос.

Как влияет повышение и понижение давления на смещение равновесия в реакции:

N ₂+ 3H₂↔ 2NH₃ + Q Устный ответ суворовца.
Дополнительные вопросы:

1. Будет ли влиять изменение давления на смещение равновесия в реакции:

N₂ + O₂ ↔ 2NO – Q ?

2. Будет ли катализатор влиять на смещение равновесия?
3. Посмотрев видео фрагмент, ответьте на вопрос «Почему изменилась окраска газа в

реакции 2NO₂ ↔ N₂O₄
бурый газ бесцветный газ

Вопрос: Почему система при изменении внешнего воздействия смещает равновесие?

Вывод. При изменении внешнего воздействия система смещает равновесие, так как

стремится вернуться в состояние равновесия.

IV. Сообщение с уворовца о научной деятельности ЛеШателье.

Анри Луи ЛЕ ШАТЕЛЬЕ

Henri Louis Le Chatelier, 1850–1936

Французский химик. Родился в городе Мирибель-лез-Эшель в семье ученых. Получил образование в престижной Парижской политехнической школе. Был профессором в Высшей горной школе и в Сорбонне, позже был назначен Генеральным инспектором шахт и рудников Франции (до него этот пост занимал его отец). Ле Шателье изучал химические реакции, связанные с несчастными случаями на шахтах и в металлургическом производстве, участвовал в исследовании детонации рудничного газа. Разработал термоэлектрический пирометр (оптический прибор для определения температуры раскаленных тел по цвету) и гидравлические тормоза для железнодорожных составов; изобрел кислородно-ацетиленовую сварку.

5. Установление межпредметных связей.

А) С производством.

Знание закономерностей протекания химических реакций позволяет управлять химическими реакциями. Располагая знаниями о химическом равновесии и применяя

на практике принцип Ле Шателье, можно выбрать оптимальные условия для многих химических производств.

Слайд – выбор оптимальных условий реакции синтеза аммиака (устные ответы суворовцев)

Б) С физикой.

Приведите примеры физических процессов, при которых устанавливается динамическое равновесие?

1.Равновесие между водой и водяным паром при постоянной температуре. В определенный промежуток времени испаряется столько же молекул воды, сколько конденсируется молекул пара.

2. Электронное облачко над поверхностью металла.

3. Равновесие в электролитах.

4. Видеофрагмент «Изменение температуры кипения воды при понижении давления»

В) С биологией.

Этот принцип универсален. Умение смещать равновесие очень важно для химических и

физических процессов, но иногда оказывается не менее важным умение сохранять

равновесие. Если равновесие будет нарушено, это приведет к катастрофическим последствиям для всего живого.
При изучении данной темы всегда хочется привести пример стремления всего живого к равновесию, компенсации. Например: изменение численности популяции мыши -ореховый год-корма для мышей много, популяция мышей быстро растёт. С ростом численности мышей уменьшается количество пищи, в результате скопления грызунов начинается рост различных инфекционных заболеваний среди мышей, поэтому происходит постепенное уменьшение численности популяции грызунов. Через какой-то период времени наступает динамическое равновесие численности рождающихся и погибающих мышей, сдвиг этого равновесия может произойти в ту или другую сторону под влиянием внешних, благоприятных или неблагоприятных условий.
Г) С экономикой.

Принцип Ле Шателье прекрасно действует и в тех случаях, которые не имеют никакого отношения к химии. В нормально действующей экономике общая сумма находящихся в обращении денег находится в равновесии с теми товарами, которые можно на эти деньги купить. Что будет, если «внешним воздействием» окажется желание правительства напечатать денег побольше, чтобы рассчитаться с долгами? В строгом соответствии с принципом Ле Шателье, равновесие между товаром и деньгами будет смещаться таким образом, чтобы ослабить удовольствие граждан от обладания большим количеством денег. А именно, цены на товары и услуги вырастут, и таким путем будет достигнуто новое равновесие. Другой пример. В одном из городов США было решено избавиться от постоянных пробок путем расширения магистралей и строительства транспортных развязок. На некоторое время это помогло, но затем обрадованные жители начали покупать больше автомобилей, так что вскоре пробки возникли вновь, – но при новом «положении равновесия» между дорогами и бóльшим числом автомобилей.
Д) Вопросы экологии.

Биологическое разнообразие продолжает сокращаться, а экологическое равновесие все еще подвергается изменениям. Около 60% экологической системы деградирует или используется безрассудно, что ведет к потере биологического разнообразия и тяжелым последствиям, которые в ближайшие 50 лет могут усугубиться.

Африканский белый пеликан (исчезающий вид)
Всемирный союз охраны природы выделяет семь основных факторов, способствующих потере биологического разнообразия:

Утеря и фрагментация естественной среды;

Конкуренция со стороны инвазивных видов;

Загрязнение окружающей среды;

Глобальные климатические изменения;

Опустынивание;

Рост населения и чрезмерное потребление;

Безрассудное использование природных ресурсов.
6. Рефлексия. Тестирование.

7. Подведение итогов. Выставление оценок. Задание на самоподготовку.

Ухлинова Л.Н.

Опорный конспект по теме: «Обратимые химические реакции. Химическое равновесие. Способы смещения химического равновесия. Принцип Ле Шателье Брауна.»

Что изучить?

Как изучить?

1. Определение. Какие реакции называются обратимыми?

2. Что такое химическое равновесие?

3. В чем заключается особенность химического равновесия?

4.Сформулируйте принцип Ле Шателье.

5.Способы смещения химического равновесия.

§16 , ст.137

§16, ст.138

§16, ст.138

§16, ст.139

Выполнение лабораторных опытов. Результаты внести в таблицу.

ТАБЛИЦА

Уравнение химической реакции.	Внешнее воздействие	Направление смещения химического равновесия.
1. 2NO₂ N₂O₄ + Q 2. В водном растворе аммиака существует равновесие: NH₄ОН NH₄⁺ + OH^- + Q 3. йод + крахмал _{(бесцветный)} йодкрахмал_(синий) 4. В растворах, содержащих шестивалентный хром, существует равновесие: 2CrO₄^2- + 2H⁺ Cr₂O₇^2-+ H₂O хромат-ион дихромат-ион (желтый цвет) (оранжевый цвет) 5. В реакцииFeCl₃+3KCNS F e(CNS)₃+3KCl (желтый цвет) (красный) б/ц существует равновесие: Fe(CNS)₃ Fe³⁺ + 3CNS^-. 6. 2NO_{2(бурый газ)} N₂O_{4(бесцветный газ).}	Понижение температуры Повышение температуры Повышение температуры Понижение температуры Повышение температуры Понижение температуры Повышение концентрации ионов Н⁺ Понижение концентрации ионов Н⁺ Повышение концентрации ионов Fe³⁺ Повышение концентрации ионов CNS^- Повышение давления Понижение давления	Определите тепловой эффект химической реакции.

Задание на самоподготовку §16, упр. 5,6