Методическая разработка урока «Химические свойства кислорода . Применение кислорода» Пояснительная записка Урок разработан на основе программы П.А. Оржековского, химия 9 класс, М: «Астрель», 2010 год (2 ч в неделю, 68 ч в год) Место урока в учебно – тематическом плане – урок № 34 Учебник: П.А. Оржековский. Химия 9 класс, М: «Астрель», 2010 Урок разработан для учащихся общеобразовательных классов (2-ух часовая программа) Тип урока: комплексного применения знаний, умений и навыков учащихся. Урок интегрируется с курсом ОБЖ по теме: «Взрывы. Условия и причины» Цель урока: 1. Сформировать на межпредметном уровне системы знаний о химических свойствах кислорода, реакциях окисления и горения. 2. Ознакомить учащихся с основными областями применения кислорода, его значении в природе и жизни человека, физиологическом действии на живые организмы. 3. Дать представление учащимся об опасностях взрывов и взрывчатых веществ, составе пиротехнических смесей, правилах поведения при взрывоопасных ситуациях. Основные вопросы: 1. Химические свойства кислорода. Горение веществ в кислороде (сера, фосфор, железо, уголь, спирт). 2. Экзотермические и эндотермические реакции. 3. Горение. Окисление. 4. Области применения кислорода. 5. Взрывы. Пиротехнические составы. Горючее. Окислитель. Основные понятия: Горение, окисление, экзотермическая реакция, эндотермическая реакция, пиротехнический состав, горючее, окислитель. Задачи Обучающие: Знакомство с особенностями химических свойств и областями применения кислорода Развивающие: 1 1. Развитие и обобщение знаний об окислении и горении. 2. Развитие и обобщение знаний о роли кислорода в природе и его физиологическом действии на живые организмы. 3. Развитие и обобщение знаний учащихся о практическом использовании кислорода. 4. Развитие мотивации изучения предмета при обращении к жизненному опыту школьников, при раскрытии практического значения изучаемого материала с последующим экспериментальным подтверждением. Воспитательные 1. Экологическая безопасность. 2. Отношение к личной и общественной безопасности. Ведущие проблемы обучения: 1. Постановка межпредметных вопросов, в том числе проблемно – поискового характера. 2. Комплексные задания. 3. Обращение к историческому материалу и жизненному опыту учащихся. 4. Составление схем, диаграмм. Средства обучения: 1. Химический эксперимент. 2. Учебная литература, энциклопедии. По окончании урока учащиеся должны: Характеризовать химические свойства кислорода. Составлять уравнения реакций горения простых и сложных веществ в кислороде. Объяснять горение веществ на воздухе и в кислороде как процесс окисления кислородом. Характеризовать условия горения и способы его прекращения. Определять направление использованного кислорода. Объяснять обусловленность применения кислорода его свойствами. Уметь давать характеристику пиротехническим смесям, вести себя при взрывоопасных ситуациях. Используемые педагогические технологии 1. Обучение химии через эксперимент и постановку познавательных проблем. 2. Обучение химии на основе межпредметной интеграции. Формы контроля: Выполнение самостоятельных заданий, заполнение сравнительных схем, таблиц. Методы оценивания 2 Взаимопроверка выполняемых заданий, дополнения к докладам учащихся, ответы на поставленные межпредметные проблемные вопросы и т.д. Оборудование: Плакат «Применение кислорода», для демонстрационных опытов: сера, фосфор, уголь, ложечки для сжигания веществ, спиртовка, спички, склянки заполненные кислородом, штатив лабораторный, пробирки демонстрационные химические, шпатель, перманганат калия, мерный цилиндр, серная кислота H2SO4, этиловый спирт C 2H 5OH, глицерин, асбестовая сетка, керамическая плитка, железный порошок, соли бария, калия, меди, стронция, лития, натрия. Ход урока l. Организационный момент, постановка целей и задач урока (2мин) ll. Объяснение нового материала, с использованием знаний учащихся из областей естественных наук и жизненного опыта (35 мин) Урок можно начать с небольшого стихотворения, посвящённого кислороду: Из атомов мир создавала Природа. Два атома лёгких взяла водорода. Прибавила атом один кислорода И получилась частица воды, Море воды, океаны и льды… Стал кислород чуть не всюду начинкой. С кремнием он обернулся песчинкой. В воздух попал кислород, Как ни странно, Из голубой глубины океана. И на Земле появились растения, Жизнь появилась: дыханье, горенье… Первые птицы и первые звери, Первые люди, что жили в пещере… Огонь добывали при помощи трения, Хотя и не знали причины горения, Роль кислорода на нашей Земле Понял великий Лавуазье. 2.1. Химические свойства кислорода (15 мин) В начале занятия учитель объявляет тему урока и сообщает, что сегодня они изучат некоторые химические свойства кислорода и основные области его применения. Далее 3 напоминает детям, что кислород образует оксиды почти со всеми элементами в ПСХЭ Д.И. Менделеева, а это значит, что он химически активен. Оксиды – это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, одним из которых является кислород. Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Горение – это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света. Если опустить в сосуд с кислородом тлеющий уголёк, то он раскаляется добела и сгорает. Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают известковую воду. Она мутнеет, так как при горении угля образуется оксид углерода (lV): С + О2 → СО2 Сера горит в кислороде ярким синим пламенем с образованием газа с резким запахом – оксида серы (lV): S + O2 → SO2 Фосфор сгорает в кислороде ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твёрдых частиц оксида фосфора (V): 4P + 5O2 → 2P 2O5 В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо. Если к тонкой стальной проволоке прикрепить спичку, зажечь её и опустить в сосуд с кислородом, то от спички загорится и железо. Горение железа происходит с треском и разбрасыванием ярких искр – расплавленных капель железной окалины F3O4. В этом соединении два атома железа трёхвалентны и один двухвалентен. Поэтому реакцию горения железа в кислороде можно выразить следующим уравнением: 3Fe + 2O2 → FeO x Fe 2О3 После этого учитель проделывает несколько демонстрационных опытов, обращая внимание на то, что при реакциях горения происходит выделение теплоты и света. Горение железа в кислороде 2.2. Применение кислорода (5 мин) 4 Применение кислорода основано на его химических свойствах. В больших количествах кислород используют для ускорения химических реакций в разных отраслях химической промышленности и в металлургии. Например, при выплавке чугуна для повышения производительности доменных печей в них подают воздух, обогащённый кислородом. При сжигании смеси ацетилена или водорода с кислородом в специальных горелках температура пламени достигает 3000С. Такое пламя используется для сварки металлов. Если берут кислород в избытке, то пламенем можно резать металл. Жидкий кислород применяют в ракетных двигателях. В медицине кислород служит для облегчения затруднённого дыхания. В этом случае кислородом заполняют кислородные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полётах, в космосе и при работе под водой. Кислород расходуется в громадных количествах для многих химических реакций, например, много его расходуется при сжигании топлива. Из сказанного выше видно, что очень много кислорода расходуется на разнообразную деятельность человека, тратится на процессы дыхания человека, животных, растений, а также на процессы гниения. Человек при дыхании в течение 1 мин в среднем употребляет 0,5 дм куб. кислорода, в течение суток – 720 дм куб., а в год – 262, 8 м куб. кислорода. Можно рассчитать, что все жители земного шара (5 миллиардов) в течение года для дыхания используют 1314 миллиардов кубических метров кислорода. Если такой объём кислорода при нормальном давлении поместить в железнодорожные цистерны, то поезд был бы протяжённостью более 300 млн. км, что равняется расстоянию до Солнца и обратно. Но всё же общая масса кислорода в воздухе заметно не изменяется. Это объясняется процессом фотосинтеза, происходящим в зелёных растениях на свету. В результате этого процесса масса кислорода в воздухе постоянно пополняется. 6CO2+ 6H 2O → C 6H 12O6 + 6O2↑ В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг городов и крупных промышленных центров создаются зоны зелёных насаждений. Специальная служба систематически контролирует содержание кислорода в воздухе. При необходимости применяются меры по устранению загрязнения воздуха. Знаете ли вы… … что на сгорание в двигателе автомашины 38 л бензина (объём бензобака «Жигулей») расходуется 77000 л кислорода или 390 000 л воздуха. Такой объём кислорода потребляют 30 человек при дыхании в сутки. 5 … что современный пассажирский самолёт при полёте в течение 9 ч расходует 50 – 75 т кислорода. За то же время примерно столько же кислорода выделяется в процессе фотосинтеза 25000 – 50000 га леса. Для ракетных двигателей кислорода требуется больше, чем для самолётов. Экзотермическая реакция – протекает с выделением большого количества теплоты. Эндотермическая реакция – протекает с поглощением теплоты. Также, широко применение кислорода и в пиротехнике, почти ни одна взрывоопасная смесь не обходится без содержания в её составе кислорода!!! В чём же опасность взрывов? Каков состав пиротехнической смеси? Как вести себя, если вы оказались в эпицентре взрыва? Попробуем ответить на эти вопросы! 2.3. Взрывы. Состав пиротехнической смеси. Правила поведения при взрывоопасных ситуациях (15 мин) Начать рассказ можно с жизненной ситуации. Предположим, вы раздобыли кусок магния или магниевого сплава, зажали его в тисках и начали работать напильником. Вниз летят серебристые стружки. Вы предвкушаете, как смешаете их с…, и подожжёте. Но вот напильник случайно задевает тиски, высекаются искры. По куче магниевых опилок пробегает волна бело – розового света, и… вам придётся сильно пожалеть о своей любви к химии (если, конечно, вы заранее не позаботились об огнетушителе)… Большинство ребят, интересующихся химией, что – нибудь да взрывают. Лучше объяснить им, как сделать такие опыты безопасными и красивыми. Ведь для простейшей оценки горючих и взрывчатых веществ достаточно элементарных химических знаний. Таким образом, можно избежать множество неприятных последствий. Внимание учащихся необходимо обратить на то, что прежде чем смешивать вещества, для получения взрывчатой смеси надо оценить, насколько безопасным будет продукт. В пиротехнический состав входят горючее (древесные опилки; порошки некоторых металлов, таких как магний, алюминий, цинк; фосфор и др.) и окислитель (бертолетова соль; калиевая, натриевая, аммонийная селитры; перманганат калия KMnO4, глицерин, серная кислота и др.). Чтобы эксперимент был безопасным необходимо, чтобы пиротехническая смесь обладала следующими свойствами: 1. Была стойкой при длительном хранении. 6 2. Минимально чувствительная к механическим воздействиям (не воспламенялась при трении и ударе). 3. Не была слишком легко воспламеняемой (температура воспламенения выше 200С). 4. Минимально токсичная (не содержала солей ртути, кадмия, теллура и др.). Далее проводятся опыты, доказывающие сильные окислительные свойства некоторых веществ (например, перманганата калия и серной кислоты). Взаимодействие перманганата калия и глицерина «Положительное» в знаниях о пиротехнике 1. Создание бенгальских огней Здесь можно заслушать доклад учащихся об истории создания и использования бенгальского огня. Необходимо обратить внимание на состав: Стальной стержень; Специальный состав: Нитрат бария – Ba(NO 3)2 Fe, Ti, Al – пудра С – сажа Мел Калиевая селитра – KNO3 Крахмал Метилцеллюлоза Фенолформальдегидная смола Далее демонстрируется опыт «Сжигание железного порошка над пламенем спиртовки» 2. Создание праздничных салютов разного окраса Здесь можно заслушать рассказ о создании и использовании салютов в истории человечества, роль победного салюта в ВОВ. Здесь необходимо обговорить в какой цвет будет окрашивать салют соль того или иного металла. 7 Окрашивание пламени Жёлтое – соли натрия (NaNO3) Красное – соли стронция или лития (LiCl) Зелёное – соли бария (BaCl2) Синее – СuCO3(OH) Белое – Ba(NO 3)2, KNO3, BaF2 Демонстрация опыта «Получение цветного пламени» 3. Создание чёрного пороха Здесь можно заслушать доклад о создании и использовании чёрного пороха. Состав чёрного пороха 7,5 г – KNO3 1г–S 1,5 г – древесный уголь. «Отрицательное» в знаниях о пиротехнике Отрицательная роль заключается в нерадивом отношении некоторых людей к знаниям о взрывчатых веществах и использовании их против человечества, в частности терроризм. Поэтому необходимо знать о том, как себя вести при возникновении опасности взрыва. При взрывоопасной ситуации первым делом необходимо лечь на землю, пол и так далее. Даже не пытайтесь спасти свои вещи и бежать. Просто упадите на землю. Но, как и в любой экстремальной ситуации, при взрыве надо соблюдать ряд правил, которые помогут спасти ваше здоровье и жизнь. Если вы обладаете информацией о том, что сейчас произойдёт взрыв или как – то предчувствуете это, то следует найти безопасное укрытие. При выборе того самого укрытия необходимо очень серьёзно подойти к этому вопросу, так как взрыв может вызвать обрушения того или иного укрытия. Наиболее тяжёлые травмы могут принести разлетающиеся осколки от взрыва. Для эффективной защиты от взрывных осколков вам следует спрятаться за преградой. Преградой может служить бетонный забор, стена дома, каменная 8 постройка и так далее. Не стоит ждать защиты от деревянных, пластиковых и прочих укрытий. Если вы понимаете, что уже не успеете скрыться от взрыва, то просто падайте на землю лицом вниз. Закройте голову руками. Для того, чтобы спастись при взрыве гранаты вблизи вас, упадите ничком, головой в сторону гранаты, прикрыв голову руками и открыв рот (чтобы не оглохнуть от взрыва). Как правило, разлетающиеся от взрыва осколки летят вверх, а не в стороны. Если вы чувствуете, что взрывная волна уже прошла, то не спешите подниматься. Иногда бывает, что из – за болевого шока человек сразу не чувствует ранений. Осмотрите себя, пошевелите ногами и руками. Если всё нормально, то уходите с места взрыва. lll. Закрепление (8 мин) В заключение урока и при подведении его итогов учащимся можно предложить решить тест «Химические свойства и применение кислорода» Тест «Химические свойства и применение кислорода» 1. Горение – химическая реакция, протекающая с выделением большого количества: А) тепла; Б) энергии; В) газообразных продуктов реакции. 2. Среди предложенных формул веществ выберите формулу оксида: А) СаО; Б) NaOH; В) HCl 3. Реакция, протекающая с выделением большого количества теплоты называется: А) эндотермическая; Б) гетерогенная; В) экзотермическая 4. Сера горит в кислороде: А) синим пламенем; Б) зелёным пламенем; В) фиолетовым пламенем 9 5. Пополнение кислородом атмосферы Земли происходит за счёт процесса: А) фотосинтеза; Б) гидролиза; В) биосинтеза 6. Пиротехническая смесь должна обладать следующим свойством: А) токсичности; Б) горючести; В) стойкости при длительном хранении 7. Соль, какого металла окрашивает пламя в красный цвет: А) стронция; Б) бария; В) меди 8. При взрывоопасной ситуации первым делом необходимо: А) убежать прочь от взрывоопасного предмета; Б) лечь на землю; В) попробовать самостоятельно обезвредить взрывоопасный предмет 9. В качестве преграды от взрыва может служить: А) деревянная стена; Б) пластиковое укрытие; В) бетонный забор Д/з: &28, вопрос 1 – 5, с.125 10