Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа п.Учебный Ершовского района Саратовской области» Рассмотрено на заседании школьного методического объединения учителей химии, биологии и экологии МОУ «СОШ п.Учебный Ершовского района Саратовской области» от 03.12.2007г. № 3 Утверждено решением экспертного совета отдела образования администрации Ершовского муниципального района Саратовской области От 19.02.2008 № 1 Предметный элективный курс по химии для предпрофильного обучения «Тайны окислительно-восстановительных реакций…» Автор учитель химии высшей квалификационной категории муниципального общеобразовательного учреждения «Средняя общеобразовательная школа п.Учебный Ершовского района Саратовской области» Пятахина Антонина Константиновна г. Ершов 2007 год 1 Пояснительная записка Программа элективного курса «Тайны окислительно-восстановительных реакций…» предназначена для учащихся 9 классов, рассчитана на 9 часов (1 час в неделю). Цель курса: повысить интерес к изучению химии; систематизировать, расширить, углубить и актуализировать знания учащихся об окислительновосстановительных реакциях на основе межпредметных связей, помочь учащимся выбрать профиль обучения. Задачи курса: расширить интеллектуальные и практические знания об окислительно-восстановительных реакциях, о степени окисления, окислителях и восстановителях; научить решать задачи повышенной сложности, используя методы электронного баланса и полуреакций; продолжить развитие логического мышления, творческих способностей, умений и навыков, способствующих интегрированному подходу к решению познавательных задач, продолжить воспитывать чувство ответственности и бережливого отношения к природе на основе знаний роли ОВР в природе, технике и быту. Данный курс позволяет осуществить дифференцированный подход к обучению, провести более объемный и интересный химический эксперимент, выработать умение ученика работать в группе, добывать знания самостоятельно. Критерии успеваемости: Ученик получает зачет при выполнении не менее двух обязательных работ и подготовку презентации для защиты итогового группового проекта. Формы контроля: тестирование, проверочные работы, публичная защита проектов. Итогом работы элективного курса будет защита группового проекта в виде презентаций, включающих творческие задания для компьютерного тестирования, в содержание которого каждый учащийся внесёт свой вклад. Методы и организационные формы обучения: беседы, дискуссии, практические занятия, проектная деятельность, индивидуальная работа над компьютерной презентацией. 2 Учебно-тематический план элективного курса № п./п. Название темы 1 Общие 1 теоретические основы окислительновосстановительных реакций. Понятие о степени окисления. Окислители, восстановители Формы записи 1 окислительных и восстановительн ых процессов 1 Методы составления уравнений окислительновосстановительн ых реакций Факторы, влияющие на скорость и направление протекания окислительновосстановительных реакций Типы окислительновосстановительных реакций Электролиз как окислительновосстановительный процесс 1 1 1 1 Окислительновосстановитель- 1 1 2 3 4 5 6 7 Кол-во часов всего теория практика 9 класс Форма проведения занятия Образовательный продукт Входной контроль, лекция Выполнение теста, конспект лекции. 1 Лекция, демонстрация лабораторный эксперимент Конспект лекции, отчет о лабораторных опытах Лекция, Конспект демонстрация лекции самостоятель ная работа учащихся 1 1 Решение расчетных задач, практическая работа Оформление практической работы. 1 1 Лекция, демонстрация лабораторный эксперимент Лекциясеминар (презентация) Защита проектов Решение тестовых Конспект лекции, выполнение теста, защита проектов. Выполнения и теста, 3 8 9 ные процессы в окружающем нас мире. Природные циклы, азота, углерода, серы. Коррозия 1 металлов Итоговое 1 занятие Итого 9 1 1 6 расчетных задач (презентация) сообщения учащихся Демонстрация, лекция Итоговая проверочная работа, защита группового проекта Конспект лекции Презентация 3 Содержание курса Тема 1. Общие теоретические основы окислительно-восстановительных реакций. Понятие о степени окисления, окислители, восстановители. Понятие о степени окисления, об электроотрицательности, об окислительно-восстановительных свойствах элементов в периодах, в группах. Знакомство со сводной таблицей важнейших окислителей и восстановителей. Тема 2. Формы записи окислительных и восстановительных процессов. Задача составления окислительных и восстановительных процессов на примерах превращений а) атомов йода в ионы йода. Демонстрация. Взаимодействие алюминия с йодом. б) ионов водорода и кислорода в атомы водорода и кислорода. Лабораторная работа.. Опыт 1. Получение газа водорода. Опыт2. Получение кислорода из пероксида водорода. Опыт3. Получение кислорода из перманганата калия. Опыт4. Восстановление ионов марганца (VII). Тема3. Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Правильно написанное уравнение реакции является выражением закона сохранения массы веществ. В исходных веществах и в продуктах реакций и число одних и тех же атомов и сумма зарядов равны. При составлении уравнений реакции в исходных веществах лучше записать сначала восстановитель, затем окислитель; в продуктах реакций - сначала продукт окисления, затем продукт восстановления и другие вещества. Наиболее часто применяются методы составления уравнений окислительновосстановительных реакций: а) электронного баланса, б) метод полуреакций. 4 Демонстрация. Взаимодействие, подкисленного серной кислотой, раствора перманганата калия с пероксидом водорода. Темно- розовый цвет раствора обесцвечивается, выделяя пузырьки кислорода. Перексид водорода проявляет восстановительные свойства, а перманганат калия - окислительные. Тема 4. Практическая работа на тему: «Факторы, влияющие на скорость и направление протекания окислительно – восстановительных реакций». Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ, температуры и катализатора на скорость взаимодействия йодида калия с пероксидом водорода KI + H2O2 KOH + H2O + I2 + O2 Опыт 2. Влияние температуры веществ на смещение равновесия. Тема 5. Типы окислительно-восстановительных реакций. 1. Межмолекулярные окислительно-восстановительные компропорционирования. 2. Внутримолекулярные ОВР компропорционирования. 3. ОВР диспропорционирования. 4. Реакции окислительно-восстановительного распада. Демонстрация. 1 опыт «Змея», 2 опыт «Вулкан», 3. Разложение калийной селитры. 4. «Самовоспламенение костра». Лабораторная работа «Как удалить пятна от йодной настойки». Тема 6. Электролиз как окислительно – восстановительный процесс. Сущность электролиза. Электролиз расплавов солей. Электролиз водных растворов солей, кислот, щелочей. Электролиз на практике. реакции Тема 7. Окислительно- восстановительные процессы в окружающем нас мире. Природные циклы азота, углерода, серы. Окислительно-восстановительные реакции в промышленности. Окислительно-восстановительные реакции в быту. Природные циклы азота, углерода, серы. Тема 8. Коррозия металлов. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Способы защиты от коррозии. Составление уравнений окислительно-восстановительных процессов. Демонстрация зависимости коррозии металлов от среды, от соприкосновения с другими металлами. Тема 9. Итоговое занятие. Защита группового проекта. Решение тестовых заданий, подготовленных учащимися в виде презентации. Приложение 1 Тема урока: Типы окислительно-восстановительных реакций Цель урока: Расширить знания учащихся о типах химических реакций, ознакомить с видами окислительно-восстановительных реакций. Задачи: обучающие: 1) закрепить материал о типах химических реакций; 2) сформировать понятия о видах окислительновосстановительных реакций. 5 развивающие: 1) развитие логического мышления и творческих способностей учеников; 2) продолжить формирование практических навыков составления электродных реакций; 3) развитие химической речи. воспитательные: 1) формирование основных химических понятий, целостной современной научной картины мира; 2) формирование самостоятельности, внимания, аккуратности, эстетических навыков; 3) дать возможность учащимся применить полученные знания на практике; 4) активизировать подготовку к экзамену по химии. Тип урока: урок формирования и совершенствования знаний. Вид урока: урок - лекция. Оборудование и реактивы (для учителя и учащихся): на столах: штативы с пробирками, растворы гидроксида натрия, соляной кислоты, фенолфталеина, сульфата меди (II), карбоната натрия; карточки самооценок. - на демонстрационном столе: кафельная плитка, спиртовка, спички, металлическая подставка с отверстием, фарфоровая чашка, стеклянный колпак; в фарфоровой чашке смесь перманганата калия с концентрированной серной кислотой; ватка, спирт, сухое горючее, таблетка норсульфазола, растворы хлорида железа (III), роданистого калия, нитрата серебра, фосфата натрия; - в вытяжном шкафу: лабораторный штатив с лапкой, пробирка с калийной селитрой, уголь, шпатель, спички, спиртовка; - на доске, на магнитной основе слово « ал химия». Ход урока: I. Организационно- психологический этап - взаимное приветствие учителя и учащихся; - определение отсутствующих; - организация внимания всех учащихся. II. Проверка домашнего задания 1. От алхимии до химии (сообщение). Инсценировка с занимательными опытами: а) самовоспламенение костра 2KMnO4+ H2SO4= Mn2O7+ K2SO4+ H2O; 6Mn2O7+ 5C2H6O+12H2SO4= 12MnSO4+ 10CO2 + 27H2O б) образование веществ разного цвета из одного сосуда. ( качественные реакции на Fe3+) в) образование «золотого» осадка: 3Ag+ + PO43- = Ag3PO4 (Опыты) 2. Химические реакции (защита проекта). 3. Ученики, отвечая на вопросы докладчика, проделывают лабораторный опыт « Как удалить пятна от йодной настойки» 4. Знаете ли вы? (практические рекомендации). 6 Демонстрация опыта «змея» (разложение лекарственного препарата во время ответа на вопрос: «Знаете ли вы, что без рекомендации врача нельзя применять лекарства и почему?» III Сообщение темы. Постановка цели, задач урока, мотивация учебной деятельности учащихся. (На доске «Типы окислительно – восстановительных реакций».) Сообщение темы учащимся. Оказание помощи детям в формировании цели и задач урока. IV. Актуализация знаний и умений учащихся 1. Попробуем спрогнозировать возможные степени окисления у элементов. 2. Чему равна сумма степеней окисления в молекуле? 3. Чему равна степень окисления атомов в простейшем веществе? 4. Повторим постоянные степени окисления. Класс делится на 2 группы: ответы: 1группа: у Н, Li, Na, K, Ag; +1 2 группа: у Mg, Ca, Ba, Zn; +2 5. На картах на магнитной основе даны схемы: а) S+-6 S-2 и б) CI20 2CI+1 Даны ответы, надо выбрать правильные ответы для а) и б). Как называется данный процесс и сколько электронов в нем участвует? (Ответы: восстановление , 8 ё (а) окисление , 2ё (б)). V. Введение нового материала, обобщение и закрепление. 1. Значение окислительно-восстановительных реакций. 2. Подбор стехиометрических коэффициентов в уравнениях ОВР методом электронного баланса (алгоритм работы). 3. Межмолекулярные окислительно-восстановительные реакции компропорционирования, в которых окислитель и восстановитель – разные вещества, но природа атомов, меняющих степени окисления, одинакова: K2+1S+4O3-2+2K2+1S-2+3H2O=3S0+6KOH S+4+4ё=S0 2 1 восстанавливается - окислитель S-2- 2e = S0 4 1 окисляется - восстановитель 4. Внутримолекулярные ОВР компропорционирования, в которых окислитель и восстановитель присутствует в одном веществе, природа атомов, меняющих степени окисления, одинакова, но степени окисления атомов различны: N-3 H+14N+3O-22= N20 + 2H2O 2N-3 – 6ё = N20 1 (Степени окисления у доски 2N+3 + 6ё = N20 1 проставляет ученик). 5. ОВР диспропорционирования: CI20 + H2O = HCI -1+ HCI+1 O CI2 0– 2ё = 2CI +1 1 CI20+ 2ё = 2CI-1 1 (окислительновосстановительную реакцию ученики пишут самостоятельно и делают вывод: окислитель и 7 восстановитель присутствуют в одном веществе, природа атомов, меняющих степени окисления, также одинакова, как степени окисления атомов) 6. Реакции окислительно-восстановительного распада: (работа в группах) 1 группа: (N-3 H4)2Cr2O7 N20 + Cr2+3 O3 + 4H2 O + Q 2N-3 – 6ё = N20 1 2Cr+6 + 6ё = 2Cr+3 1 2 Группа: 2KN+5O3-2 2KN+3O2 + O2 0 N+5 +2ё = N+3 2 2O-2 – 4ё = O2 0 1 (демонстрация опытов в вытяжном шкафу) (опыт 1: «Вулкан», опыт 2: Разложение калийной селитры) Ученики делают вывод: окислитель, и восстановитель присутствует в одном веществе, но природа атомов, меняющих степени окисления, различна. 7. Вопросы к классу: Какие из данных реакций относятся к реакциям диспропорционирования, компропорционирования, О - В распада? ( работа по группам) 1 группа: 1) 4KCI O3 KCI + 3 KCIO4 2) 2 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 3) 2 H2S + SO2 3S + 2H2O 2 группа:1) 2H2S + H2SO3 3S + 3H2O 2) 3CI2 + 6KOH KCIO3 + 5 KCI + 3H2O 3) 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O Беседа. VI. Анализ работы класса по реализации постановленных задач. Оценка работы класса в целом и индивидуально. Формулирование выводов, самооценка (заполнение карточек самооценок) VII.Задание к следующему уроку: подготовиться к тестированию по пройденной теме. Определение желающих подготовить рефераты по теме «Окислительно – восстановительные процессы в окружающем нас мире». 8 Приложение 2. Решение тестовых и расчетных задач. Цель: Охватить почти все основные типы окислительно-восстановительных задач. Дать возможность реализовать и развить свой интерес к химии. Задачи: 1. В каких из приведенных ниже реакций оксид марганца (IV) проявляет свойства 1) окислителя, а в каких – 2) восстановителя? а) 2MnO2+2H2SO4=2Mnso4+O2 +2H2O; б) 2MnO2+O2+4KOH=2KMnO4+2H2O в) MnO2+H2=MnO+H2O Ответ: 1) а, в 2)б 2. Какие из ниже перечисленных веществ могут быть в химических реакциях и окислителями и восстановителями? 1) H2S, 2) H2O2, 3) Na2SO3, 4) H2, 5) HNO3 Ответ: 2,3,4 3. Какое число формульных единиц хлората калия в ниже приведенном уравнении является окислитель KCIO3 KCI+O2 ? 1)1, 2)2, 3)3 Ответ: 2) 2KCIO3 2KCI+O2 . 4. Какие продукты образуются на угольном катоде и угольном аноде при электролизе водного раствора нитрата меди (II)? 1) Cu, 2) H2, 3) O2 Ответ: 1,3 Cu(NO3)2 Cu2++2NO3Cu2++2ё=Cu02H2O-4ё = 4H+ + O2 5. Определить, какой из металлов барий или никель лучше взаимодействует с разбавленной соляной кислотой, если 2H+ +2ё = H2 Е0 = 0,00В 2+ Ba + 2ё = Ba Е0 = -2,90В 2+ Ni +2ё = Ni Е0 = -0,25В 1) барий 2) никель Ответ: 1 Барий, т.к стандартный электродный потенциал системы Ва2+ +2ё = Ва наименьший. 6. Масса брома, взаимодействующего с 140г этилена по уравнению реакции C2H4 + Br2 C2H4Br2 равна: 1)400г 2) 140г 3)800г 4) 80г Ответ: 3 Решение: n(Br2) = n(C2H2) = m/M = 140/28 = 5 моль Соответственно: m(Br2) = n ·M = 5·160 = 800г 7. Какой элемент имеет низшую степень окисления в соединении NaHSO4? 1) водород, 2) сера, 3) кислород, 4) натрий. Ответ: 3 Низшая степень окисления (условный заряд атома) у атома кислорода – 2, у остальных атомов она положительная (и значит, больше, чем - 2). 8. Может ли давать реакцию серебряного зеркала неорганический восстановитель Na2SO3? Ответ: да, может. +1 +4 Ag 2O + Na2S O3 = 2Ag0 +Na2S+6O4 2Ag+1 + 2ё = 2Ag0 S+4 - 2ё = S+6 Из оксида серебра под действием восстановителя образуется металлическое серебро. 9 Приложение 3 Химический эксперимент Тема 2.Демонстрационный опыт. Взаимодействие алюминия с йодом. В фарфоровую чашечку помещают смесь 10г порошка йода и 1г порошка алюминия. Капают 1-2 капли воды и закрывают стеклянным колпаком. Появляются сиреневые клубы йодида алюминия. Лабораторный опыт Восстановление ионов марганца(VII). В 3 пробирки налить р-р перманганата калия. В первую пробирку добавить столько же серной кислоты, во вторую - воды, в третью коцентрированый раствор гидроксида натрия. Затем во все три пробирки прилить раствор сульфита натрия. Наблюдаем в первой пробирке обесцвечивание (Mn2+), во второй окраска станет желтой (Mn+4 O2), в третьей - зеленой (MnO42-) Тема 4. Практическая работа. Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ, температуры и катализатора на скорость взаимодействия йодида калия с пероксидом водорода. В четыре пронумерованные пробирки налить по 3 мл раствора иодида калия (0,4% при комнатной температуре, 0,4% горячий, 0,4.% с сульфатом меди (II) и 0,8%). Добавить во все пробирки несколько капель крахмального клейстера для обнаружения йода. Затем одновременно прилить во все пробирки по 2 мл пероксида водорода. Опыт 2. Влияние температуры на равновесие в системе 2NO2 N2O4 + Q Даны три пробирки с бурым газом NO2, закрытые пробками. Одну пробирку необходимо погрузить в горячую воду, другую - в холодную. Через 2-3 минуты необходимо сравнить окраску газов с контрольной пробиркой и сделать вывод. Тема 5 Лабораторный опыт Как удалить пятна от йодной настойки Нанести на кусок белой ткани пятно от йодной настойки. Промыть ткань водой из-под крана. Пятно не смывается. Поместить кусок ткани в раствор тиосульфата натрия. Очень скоро пятно исчезнет. 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI Демонстрационный опыт « Змея». На демонстрационном столике на край керамической плитки положить сухое горючее, а на него таблетку норсульфазола и зажечь. Демонстрационный опыт «Вулкан» На изготовленный макет сопки поместить дихромат аммония, в центре холмика смочить его спиртом. Зажечь «вулкан» горящей лучинкой. (NH4)2 Cz2O7 = N2 + Cr2 O3 + 4H2O Демонстрационный опыт « Самовоспламенение костра» В сухую фарфоровую чашку насыпают 3-5г порошка перманганата калия, ставят на кафельную плитку и обкладывают вокруг сухими лучинками. Непосредственно перед проведением опыта к перманганату калия добавляют глицерин. Через 1-2 минуты глицерин воспламеняется, а от него зажигаются лучинки. 10 Литература для учителя 1. Алексинский В.Н, Занимательные опыты по химии. Москва. Просвещение 1995,. 95 стр. 2. Кузьменко Н.Е. Начало химии. Современный курс для поступающих в вузы; 1- Я федеральная книготорговая компания,1997. С 251 – 295. 3. Сиванова О.В. Окислительно-восстановительные реакции. Издательство Сратовского университета, 1998, 90 стр. 4. Сидорская Э. А. О методе полуреакций. Химии в школе. 1993. № 6 с. 10-14 5. Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы. М.: Внешняя школа. 1993. с 166-190. 6. Хомченко Г. П. Окислительно-восстановительные реакции. Москва. Просвещение. 1989г. 7. Шульпин Г. Б. «Химия для всех». М: «Знания», 1987г. Литература для учащихся 1. Габриелян О. С. Химия. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. - 5-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2002.- 224с.: ил. 2 Журин А. А. Лабораторные опыты и практические работы по химии. Учебное пособие. 8-11 классы.- М.: Аквариум,- 1997.-256с. 3. Гузей Л. С. Химия 10 Класс. Москва. Дрофа 2001 год. Стр.18-19. 4. Рыжова О. Н. Единый государственный экзамен. Химия. Москва «Экзамен» 2006 год. 65 стр. 11