Проблемный урок по теме "Электролитическая диссоциация" (8-й класс)

Разделы: Химия

Класс: 8


Вопрос об электролитической диссоциации веществ изучается в 8 классе в теме "Растворение. Растворы. Свойства растворов электролитов".

Электролитическая диссоциация изучается на примере веществ с ионной и ковалентной полярной связью. Обычно демонстрируются опыты, связанные только с электропроводностью растворов и расплавов электролитов. Данные опыты порождают заблуждение у учащихся в том, что растворы веществ в любых растворителях проводят электрический ток. А значит, электролитическая диссоциация веществ наблюдается при растворении веществ в любых растворителях.

С целью предупреждения такой ошибки можно начать рассмотрение вопроса об электролитической диссоциации веществ с ионной и ковалентной полярной связью без демонстрации опытов с электрическим током. Сначала с помощью химических опытов убедить учащихся в том, что в водном растворе происходит распад соединений с ионной и ковалентной полярной связью на ионы. А опыты с электрическим током провести как доказательство наличия в водных растворах электролитов ионов.

Поэтому в данном случае можно создать проблемную ситуацию конфликта между практически достигнутым результатом и недостаточностью знаний для его теоретического обоснования.

Это вызывает интерес у учащихся к изучаемому вопросу и стремление объяснить наблюдаемые явления, а также стремление к получению новых знаний.

Задачи урока:

  • Дать понятие об электролитах и неэлектролитах; рассмотреть механизм диссоциации веществ с различными типами связи; указать роль молекул воды в диссоциации веществ; познакомить с понятием "степень диссоциации" и классификацией электролитов.

Оборудование и реактивы:

  • Концентрированная H2SO4; H2O; Ca(OH)2 кристаллический; метилоранж на ацетоне; фенолфталеин кристаллический; ацетон; обезвоженный CuSO4; железные гвозди; пробирки; прибор для определения электропроводности растворов с лампочкой; NaCl кристаллический и раствор; растворы Ca(OH)2 и H2SO4.

Ход урока

Урок начинается с организационного момента: взаимное приветствие учащихся и учителя; фиксация отсутствующих; проверка готовности учащихся к уроку; организация внимания.

Далее следует создание опорных знаний: учитель ставит перед учащимися вопросы, ответы на которые будут использованы в процессе изучения нового материала:

1) Какие вещества относятся к классу кислот?

2) Приведите формулы известных вам кислот?

3) Выясните, что общего в составе всех кислот, как можно обнаружить кислоту в растворе?

4) Какие вещества относятся к классу оснований и как их классифицируют по растворимости в воде?

5) Приведите формулы известных щелочей и ответьте на вопросы:

а) что общего в их составе?

б) как можно обнаружить щелочь в растворе?

6)Какие вещества называются солями?

Вспомнив необходимые сведения, учитель приступает к изложению нового материала.

Учитель еще раз обращает внимание учащихся на тему урока: в ней оба слова новые, а поэтому и непонятные. Эти термины в ходе урока необходимо расшифровать. Это сообщение нацеливает учащихся на восприятие нового материала.

Далее учитель формулирует учебную проблему-1 в форме проблемного вопроса: Будет ли изменяться окраска индикатора в кислоте, если ее растворить не в воде, а в другом растворителе (например, в ацетоне)? Мнения учащихся различны: часть дает утвердительный ответ, часть - отрицательный, часть - затрудняется ответить.

Для проверки гипотез, выдвинутых учениками, учитель демонстрирует опыты:

Т.Б. Осторожно приливать концентрированную H2SO4, т.к. происходит сильное разогревание.

В ходе эксперимента учащиеся отмечают, что в первом случае цвет индикатора не изменился, а во втором - изменился, стал красным.

Совместно с учителем учащиеся делают вывод:

Кислоты изменяют окраску индикатора только в водном растворе.

Следующий шаг: формулировка учебной проблемы-2 в форме проблемного вопроса: Будет ли изменять окраску индикатора сухая щелочь? Мнения учащихся различны: да, нет, затрудняются ответить.

Для разрешения противоречий в ответах учитель демонстрирует опыты:

В две сухие пробирки насыпать немного кристаллического гидроксида кальция и добавить в обе пробирки кристаллы фенолфталеина. Встряхнуть. В одну их пробирок прилить небольшое количество воды.

Т.Б. Пробирки должны быть абсолютно сухими.

Учащиеся отмечают, что в первой пробирке ни каких изменений не произошло, а во второй - окраска фенолфталеина изменилась в малиновую.

Совместно с учителем учащиеся делают вывод:

Индикатор изменяет окраску только в водном растворе щелочи.

Учитель сообщает учащимся, что некоторые металлы, например железо, взаимодействуют с водными растворами некоторых солей, например, сульфата меди(II). Учитель формулирует проблему-3 в форме вопроса: Будет ли железо взаимодействовать с раствором сульфата меди(II), если соль растворена не в воде, а в ацетоне?

Исходя из результатов первого опыта, более сильные учащиеся догадываются, что, наверное, нет. Для подтверждения правильности гипотезы учитель демонстрирует опыт:

В две пробирки насыпать обезвоженный сульфат меди(II). В одну из пробирок прилить 1 мл ацетона, а в другую - 1 мл воды. Встряхнуть обе пробирки. В растворы опустить очищенные железные гвозди.

Сначала учащиеся наблюдают растворение соли в обоих случаях, затем - наблюдают выделение меди только на гвозде, находящемся в водном растворе соли, а соль, растворенная в ацетоне, не взаимодействует с железом.

Совместно с учителем учащиеся делают вывод:

Железо вытесняет медь только из водного раствора соли.

Учитель делает общий вывод: кислоты, щелочи, соли, т.е. вещества с ионной и ковалентной полярной связью проявляют свои качества только в водных растворах.

Значит, в водных растворах с веществами что-то происходит. Учитель обращает внимание учащихся на роль молекул воды в этих процессах и вводит понятие "электролитическая диссоциация". Определение заранее записано на доске. Учащиеся записывают определение в тетрадь.

Затем подробно рассматривается строение молекулы воды:

Связь в молекуле ковалентная полярная.

Схема рисуется учителем на доске.

Рассматривается механизм электролитической диссоциации на примере диссоциации хлорида натрия. Одновременно с объяснением учитель рисует схему на доске. Учащиеся зарисовывают в тетрадях и внимательно слушают и записывают стадии диссоциации в тетрадь.

Механизм электролитической диссоциации:

а) Вначале хаотически движущиеся молекулы воды у ионов кристалла ориентируются к ним противоположно заряженными полюсами - происходит ориентация.

б) Затем диполи воды притягиваются, взаимодействуют с ионами поверхностного слоя кристалла - происходит гидратация.

в) Молекулы воды, перемещаясь в раствор, захватывают с собой гидратированные ионы - происходит диссоциация.

NaCl -> Na+ + Cl-

Учитель объясняет, как происходит диссоциация веществ с ковалентной полярной связью: диссоциация веществ с ковалентной полярной связью протекает на одну стадию больше - ориентация -> гидратация -> ионизация (т.е. превращение ковалентной полярной связи в молекуле в ионную связь) -> диссоциация.

HCl -> H+ + Cl-

Учащиеся углубляют знания о механизме электролитической диссоциации; присваивают знания, записывают стадии диссоциации в тетрадь.

Далее учитель задает вопрос: Можно ли экспериментально подтвердить тот факт, что в водных растворах кислот, щелочей, солей находятся ионы? Учащиеся затрудняются ответить. С целью разрешения затруднения учитель демонстрирует опыты по испытанию кристаллических веществ и их растворов на электропроводность. Учащиеся ведут наблюдения и записывают их на доске и в тетрадь.

Запись на доске.

NaCl кристаллический - лампочка не загорается, не проводит электрический ток.

NaCl раствор - лампочка загорается, проводит электрический ток.

Ca(OH)2 кристаллический - лампочка не загорается, не проводит электрический ток.

Ca(OH)2 раствор - лампочка загорается, проводит электрический ток.

H2SO4 раствор - лампочка загорается, проводит электрический ток.

По результатам эксперимента проводится беседа по вопросам:

Почему загорается лампочка?

Учащиеся отвечают, что при пропускании электрического тока через раствор ионы приобретают направленное движение: отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся к положительному полюсу, а положительно заряженные ионы (катионы) - к отрицательному полюсу. Цепь замыкается и лампочка загорается.

Почему кристаллические вещества не проводят электрический ток?

Потому что в кристаллах ионы связаны друг с другом.

Затем учитель кратко освещает историю развития вопроса о теории электролитической диссоциации:

Автор теории электролитической диссоциации шведский ученый Сванте Аррениус. Будучи приверженцем физической теории растворов, С.Аррениус не смог ответить на вопрос: почему именно в водном растворе происходит диссоциация солей и щелочей (ведь сухие соли электрического тока не проводят) и откуда берутся ионы в растворах кислот? Ответ на него дали русские химики И.А.Каблуков и В.А.Кистяковский, которые применили к объяснению электролитической диссоциации химическую теорию растворов Д.И.Менделеева.

Учитель вводит понятия "электролиты" и "неэлектролиты", "степень электролитической диссоциации":

Вещества, растворы которых проводят электрический ток, называют электролитами; вещества, растворы которых не проводят электрический ток, называют неэлектролитами.

Так как в растворах электролитов наряду с ионами присутствуют и молекулы, то растворы электролитов характеризуются степенью диссоциации, которую обозначают греческой буквой a (альфа).

Степень диссоциации - это отношение числа молекул, распавшихся на ионы (Nд), к общему числу растворенных молекул (Nр): a = Nд / Np

Степень диссоциации электролита определяют опытным путем и выражают в долях или в процентах. Если a = 0, то диссоциация отсутствует, если a = 1, или 100%, то электролит полностью распадается на ионы.

Электролиты имеют различную степень диссоциации, т.е. степень диссоциации зависит от природы электролита. Она также зависит и от концентрации: с разбавлением раствора степень диссоциации увеличивается

Учащиеся расширяют и углубляют знания по теме урока, присваивают знания, записывают обозначения и формулу в тетрадь.

На основе понятия о степени электролитической диссоциации учитель дает понятие о сильных и слабых электролитах:

Сильные электролиты при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к единице.

К сильным электролитам относят:

1) все растворимые соли;

2) сильные кислоты, например: H2SO4, HCl, HNO3;

3) все щелочи, например: NaOH, KOH.

Слабые электролиты при растворении в воде почти не диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к нулю.

К слабым электролитам относят:

1) слабые кислоты - H2S, H2CO3, HNO2;

2) водный раствор аммиака NH3 * H2O.

Учащиеся расширяют понятие об электролитах, присваивают знания, записывают примеры в тетрадь.

После объяснения материала по теме следует закрепление знаний. Учитель предлагает учащимся выполнить следующие задания:

1) Объясните, почему раствор гидроксида калия проводит электрический ток, а раствор глюкозы С6Н12О6 - нет.

2) Почему при разбавлении раствора электролита степень его диссоциации увеличивается?

3) Как отличается по своей природе электропроводность металлов и электролитов?

4) Как объяснить электрическую проводимость водных растворов электролитов?

5) Какие из солей, чьи формулы приведены, являются электролитами: AlCl3, BaSO4, Cu(NO3)2, AgCl, Na3PO4, Mg3(PO4)2.

Учащиеся применяют полученные на уроке знания для решения вопросов.

Развивают умения объяснять свои ответы, анализировать условие задач, умения пользоваться дополнительными справочниками (таблицей растворимости).

После закрепления знаний задается домашнее задание:

Параграф 35, записи в тетради, упр. 1-5,с. 198.

Габриелян О.С. Химия. 8 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян. - 11-е изд., испр. - М. : Дрофа, 2005. - 267 с. : ил.