Бабкова Лика Викторовна Преподаватель г.Кокшетау Колледж «Арна»

Бабкова Лика Викторовна
Преподаватель
г.Кокшетау
Колледж «Арна»
ПОВЫШЕНИЕ МОТИВАЦИИ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
ЧЕРЕЗ ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЕКТНОГО МЕТОДА
Метод проектов называют технологией четвертого поколения,
реализующей личностно-ориентированный подход в обучении. В последнее
время проектная деятельность используется во многих общеобразовательных
учреждениях и во многих областях знаний, как на уроках, так и во внеурочной
деятельности. Я думаю, что применение информационных технологий –
необходимое и обязательное условие для реализации проектной деятельности,
поэтому применяю в совокупности не только технологию метода проектов,
но и методику кооперации, и компьютерную технологию. Развивающемуся
обществу нужны современно образованные, нравственные и предприимчивые
люди, которые могут самостоятельно принимать решения выбора, способны к
сотрудничеству, отличаются мобильностью, динамизмом, конструктивностью
готовык
межкультурному
взаимодействию,
обладающие
чувством
ответственности за судьбу страны. Технология «метода проектов» помогает
развивать в учениках качества современной образованной и коммуникативной
личности. По определению «проект» - это совокупность определенных
действий, документов, предварительных текстов, замысел для создания
реального объекта, предмета, создания разного рода теоретического продукта.
Проектное обучение вид обучения, базирующегося на последовательное
выполнение комплексных, учебных проектов, с информационными паузами,
для усвоения базовых теоретических знаний. Данная технология позволяет
вовлечь в творчество, помогает раскрыться
ученику
и развивает
самостоятельность, быстроту мышления активизирует познавательную
активность, одновременно формирует
определенные личностные качества.
Эта педагогическая технология ориентирована не на интеграцию фактических
знаний, а на их
применение и приобретение новых, порой путем
самообразования. Активное вовлечение студента в создание тех или иных
проектов дает ему возможность осваивать новые способы человеческой
деятельности, что позволяет сформировать лидерские качества, развивает
воображение, сделанное своими руками, всегда дорогого стоит. Ученик,
наделенный творческим мышлением, всегда реализует себя, его успешность
это залог активности познавательной деятельности. Метод проектов меняет
роль учащихся в учении. Они выступают уже не как слушатели, а как
активные участники познавательной деятельности. Метод проектов меняет
роль учащихся в познавательной деятельности. Они выступают уже ни как
слушатели, а как активные участники познавательной деятельности . При
выполнении проекта попадают в среду неопределенности , но именно это
активизирует их познавательную
деятельность. Метод проектов как
педагогическая технология предполагает
совокупность исследовательских,
поисковых, проблемных методов, творческих по своей сути.
Я предлагаю обозначить
основные компоненты
проектной
деятельности учащихся как дидактического метода на уроке следующим
образом:
- наличие социально значимой задачи (проблемы) - исследовательской
информационной, практической, (работа над проектом – разрешение данной
проблемы);
- реализация первого этапа работы над проектом как планирования
действий по разрешению проблемы, иными словами - проектирование самого
проекта ;
-обязательное присутствие действий по поиску информации, которая
затем будет обработана. осмыслена и представлена участниками проектной
группы ;
- наличие значимого продукта (выхода проекта) как результата работы
над проектом;
-представление (презентация) продукта и его социальной значимости
на последнем этапе работы над проектом. То есть проект - это «пять П» :
Проблема - Проектирование (планирование) - Поиск информации - Продукт
- Презентация. Их можно подразделить на пять групп.
Практико – оиентированный проект
нацелен
на социальные
интересы самих участников проекта или внешнего заказчика . Продукт
заранее определен и используется в жизни класса , школы , города , села.
Например , проект на тему «Создание современного городского парка в
городе Кокшетау». Такие проекты
я использую
на уроке
когда
рассматириваются вопросы экологии.
Исследовательский проект по структуре
напоминает
подлинно
научное исследование. Оно включает обоснование актуальности
избранной
темы, обозначение задач исследование,обязательной выдвижение гипотезы с
последующей ее проверкой . обсуждение полученных результатов. Например ,
мною предлагается проект на тему : «Фоторепортаж об использовании
нефтепродуктов» или проект «Изучение качества питьевой воды».
Информационный проект направлен на сбор информации о
необходимом
объекте, с целью ее анализа
обобщения и представления
для широкой аудитории. Темой такого проекта может быть « Природные
источники углеводородов» или «Витамины их роль в жизнедеятельности
человека», «Нитраты в продуктах питания»,
проект может быть и на
свободную тему «Широко распростирает
химия
руки
свои в дела
человеческие». Творческий проект предлагается максимально свободный и
нетрадиционный подход к оформлению
результатов. Это
могут быть
альманахи, театрализации . спортивные игры , произведения изобразительного
или декоративно- прикладного искусства, видео фильмы и т.п.К творческим
проектам можно отнести любую творческую деятельность ученика - Задачи
- сказки
«В
неорганическом
царстве,
в неорганическом
государстве».Ролевые проекты являются самыми сложными в разработке и
реализации. Результаты
проекта
остаются
открытыми
до самого
окончания. Такие проекты могут быть следующего содержания: «Химия в
стихах».Компьютерные технологии обучения - совокупность методов,
приемов, способов, средств создания педагогических условий на основе
компьютерной
техники,
средств
телекоммуникационной
связи
и
интерактивного программного продукта, моделирующих часть функций
педагога по представлению, передаче и сбору информации, организации
контроля и управления.
Тема: Электрохимический ряд напряжения металлов.
Тип урока: изучение новой темы на основе комплексного применения
ранее полученных знаний, умений и навыков.
Метод: метод проектов, исследовательский
Форма работы: групповая
Продолжительность урока: 135 минут
Образовательные: повторить свойства металлов, применение и
электронное строение металлов. Познакомиться с электрохимическим рядом
напряжения металлов, Н.Н. Бекетова, для того чтобы объяснить каким образом
он был составлен, как с помощью электродного потенциала определить
активность металла. Уточнить свойства металлов по 1 ряду напряжения.
Привести многочисленные примеры уравнений химических Я реакций
подтверждающие свойства металлов. Самостоятельно применить усвоенные и
закрепленные ранее знания для решения задач и уравнений.
Развивающие: Развивать: умения для поиска взаимосвязи между
изученным ранее и новым материалом; умения сравнивать и обобщать
полученные знания ,развивать умения в поиске решений поставленных
проблем;
 логическое мышление (умения сравнивать, наблюдать, обобщать,
делать выводы);
 коммуникативные навыки при работе в группах;
Формировать навыки выступать с докладом, уметь пользоваться
полученной I информацией и представления ее в виде наглядных схем и
рисунков;
Продолжать формировать навыки работы со справочной литературой;
Продолжать формировать умение оценивать свою деятельность и
деятельность других участников процесса.
Воспитательные: воспитывать усидчивость и развивать интерес к
предмету, воспитывать уверенность в себе, умения работать в школьном
коллективе или группе, умения анализировать полученные знания, быть
ответственным и любознательным, неравнодушным к успехам своего
коллектива.
Средства обучения и оборудование: инструктивные карточки с
заданиями, справочники “Физические свойства металлов”,листы ватмана,
компьютер, презентация, интерактивная доска, цветные маркеры, магниты,
халаты, образцы металлов, пробирки, колба с водой, оценочные листы. При
подготовке к уроку формируются 6 групп учащихся. В течение урока работает
группа экспертов (это могут быть учителя, выпускники или учащиеся 11
классов)
План урока:
VI. Организационный момент
VII. Постановка целей и задач (актуализация)
VIII. Основная часть:
организация работы в группах, погружение в проект; выполнение заданий
в группах по инструктивным картам; оформление мини-проектов презентация
мини-проектов
IX. Рефлексия, подведение итогов
X.
Домашнее задание: выполнить в тетрадях упражнения из карточекзаданий, прочитать и осмыслить материал учебника.
Развивающие: развивать умения для поиска взаимосвязи между
изученным ранее и новым материалом; умения сравнивать и обобщать
полученные знания, развивать умения в поиске решений поставленных
проблем;
 логическое мышление (умения сравнивать, наблюдать, обобщать,
делать выводы);
 коммуникативные навыки при работе в группах;
Формировать навыки выступать с докладом, уметь пользоваться
полученной I информацией и представления ее в виде наглядных схем и
рисунков;
Продолжать формировать навыки работы со справочной литературой;
Продолжать формировать умение оценивать свою деятельность и
деятельность других участников процесса.
Воспитательные:
Воспитывать усидчивость и развивать интерес к предмету, воспитывать
уверенность II в себе, умения работать в школьном коллективе или группе,
умения анализировать 4 полученные знания, быть ответственным и
любознательным, неравнодушным к успехам своего коллектива.
Средства обучения и оборудование: инструктивные карточки с
заданиями, справочники “Физические свойства металлов”,листы ватмана,
компьютер, презентация, интерактивная доска, цветные маркеры, магниты,
халаты, образцы металлов, пробирки, колба с водой, оценочные листы. При
подготовке к уроку формируются 6 групп учащихся. В течение урока работает
группа экспертов (это могут быть учителя, выпускники или учащиеся 11
классов).
План урока:
I. Организационный момент
II. Постановка целей и задач (актуализация)
III. Основная часть:
Организация работы в группах, погружение в проект; выполнение
заданий в группах по инструктивным картам; оформление мини-проектов
презентация мини-проектов
IV. Рефлексия, подведение итогов
Домашнее задание: выполнить в тетрадях упражнения из карточекзаданий, прочитать и осмыслить материал учебника.
Ход урока:
Время
1 мин
Действия учителя
I.ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ
МОМЕНТ
Действия учащихся
Приветствие
10мин
Здравствуйте, садитесь !
II. АКТУАЛИЗАЦИЯ
Организованно
рассаживаются в группы
Объявляю тему урока,
Слушают, уточняют, цели
формулирую цели, задачи. и задачи.
Акцентирую внимание на Работают с книгой и
взаимосвязи ранее
дополнительной
изученного материала с литературой
новой темой.
Разъясняю этапы
Осмысливают и
предстоящей работы
конкретизируют этапы
учащихся, провожу
работы.
инструктаж, указываю
Уточняют в случае
форму записи и
недопонимания.
представления изученного
материала. Разъясняю форму
оценивания работы групп.
7 мин
III. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1 этап: организация
деятельности в группах,
погружение в проект.
Примечание
Выдаю группам
инструктивные карты задания и необходимый
дополнительный материал
(справочники, реактивы).
Объясняю новое понятие электродный потенциал,
каким образом его смогли
определить и как
пользоваться рядом
напряжения металлов объяснение учителя.
Получают задания инструкции, знакомятся
с их содержанием,
осмысливают, уточняют
группе или у учителя.
Обсуждают новые
знания и их сложные
моменты.
Провожу необходимый
инструктаж для каждой
группы в отдельности.
Распределяют роли в
группах (лидеры,
участники, оформители,
докладчики).
Учатся пользоваться
рядом напряжения
металлов при
объяснении химических
и физических свойств
металлов.
Не участвую, но при
необходимости
консультирую учащихся.
Активно работают в
группах (каждый в
соответствии со своей
ролью, вместе работают
по
инструктивным
карточкам - решают
задачи и уравнения.
20 мин
Оказывают
дифференцированную
помощь.
При необходимости
консультируются.
Продумывают форму
презентации своего
мини-проекта.
25 мин
60 мин
3 этап: оформление минипроектов
Выдаю необходимые для
оформления опорных схем
материалы: листы ватмана,
маркеры.
При необходимости даю
советы при подготовке
презентации.
Осуществляю контроль.
4 этап: презентация
Мини-проектов
Раздаю листы оценок в
группы и экспертам.
Организую выступления
проектных групп
с презентациями.
Организую работу
4 этап: презентация мини –
проекта
Раздаю листы оценок в
группы и экспертам.
Организовывает
выступления проектных
групп презентациями.
Организую работу
экспертных групп
Готовят презентацию:
оформляют опорные
схемы, обсуждают текст
выступления
Осуществляют
презентацию своей
деятельности.
Отвечают на вопросы.
Слушают выступающих,
Осуществляют
презентацию своей
деятельности.
Осуществляют
презентацию своей
деятельности. Отвечают
на
вопросы.Слушаютвысту
пающихдополняютпопра
вляютвслучаенеобходим
ости
Задают
вопросы
докладчику
На одну группу
-10 мин. Из
них:
5 мин -доклад;
5 мин - ответы
на
Побуждают учащихся
Задают вопросы
Других группу участвовать докладчикам
в обсуждении вопросов.
Задают вопросы как
изменяются свойства
металлов в ряд стандартных
электродных потенциалов,
объяснить свойства металлов
стоящих в ряду напряжения
после водорода.
Поправляю или сама даю
ответ в случае затруднения
учащихся
Даю пояснения.
10 мин
2 мин
РЕФЛЕКСИЯ
Обобщают и резюмируют
полученные результаты. Даю
оценки деятельности групп.
Предлагаю оценить
Слушают оценки
Работу групп с экспертами экспертов
учащимся
Анализируют
(в том числе, дать
и оценивают свою
Оценку работы своей
работу
группы).
и работу других групп.
Собираю оценочные листы Оформляют и сдают
Делают краткое обобщение оценочные листы.
оп теме. Отвечают на
Слушают сообщение
вопросы учащихся
учителя и задают
вопросы.
ДОМАШНЕЕ
ЗАДАНИЕ
КОМЕНТАРИЙ
ОЦЕНОК
Теоретический материал для учителя:
Алессандро Вольта опытным путём установил ряд напряжений металлов:
Zn, Pb, Sn, Fe, Си, Ag, Аи. Сила гальванического элемента оказывалась тем
больше, чем дальше стояли друг от друга члены ряда. Но причина этого в те
годы была неизвестна. Правда, ещё в 1797 г. немецкий учёный Иоганн
Вильгельм Риттер (1776-1810), прославившийся открытием ультрафиолетовых
лучей, предсказал, что в ряду напряжений металлы должны стоять в порядке
уменьшения их способности соединяться с кислородом.
В случае цинка и золота этот вывод не вызывал сомнений; что же
касается других металлов, то надо отметить, что их чистота была не очень
высока.
В 1853 г. русский учёный, один из основоположников физической химии
Николай Николаевич Бекетов (1827-1911) сделал в Париже сообщение на тему
"Исследование над явлениями вытеснения одних элементов другими" В этой
работе Бекетов обобщил исследования относительно способности одних
металлов вытеснять другие из растворов их солей. Самый известный пример
такой реакции - вытеснение из раствора ионов меди железом (восстановление
меди железом) - ещё в Средние века использовали шарлатаны, публично
показывавшие "превращение" железного гвоздя в красное "золото". Давно
знали и о вытеснении из раствора свинца цинком и кадмием, восстановление
железа цинком и т. д. Так был составлен "вытеснительный ряд", или ряд
активности, в котором каждый металл вытесняет (восстанавливает) из
растворов солей все последующие, но ни один из предыдущих. Водород тоже
поместили в этот ряд - он оказался перед медью; однако сам водород металлы,
как правило, из раствора не вытесняет. Все металлы, стоящие в ряду левее,
водорода, могут вытеснять его из растворов кислот. Медь, серебро, ртуть,
платина, золото, расположенные правее, не вытесняют водород. Сначала
Бекетов решил, что основная закономерность такова: более лёгкие металлы
способны вытеснять из растворов солей металлы с большей плотностью. Но это
не всегда согласовывалось с опытными данными. Непонятно было и то, как
связан "вытеснительный ряд" с рядом напряжений Вольта. Со временем
накапливалось всё больше свидетельств того, что некоторые "правила
вытеснения" могут нарушаться. Как обнаружил Бекетов, водород под
давлением 10 атм. вытесняет серебро из раствора AgNО3. Английский химик
Уильям Одлинг (1829-1921) описал множество случаев подобного "обращения
активности". Например, медь вытесняет олово из концентрированного
подкисленного раствора SnC12 и свинец - из кислого раствора РЬС12. (рис. 1)
Медь, олово и свинец находятся в ряду правее кадмия, однако могут вытеснять
его из кипящего слабо подкисленного раствора CdC12.
Рис.1Медь вытесняет олово из подкисленного раствора хлорида олова
SnC12.
Теоретическую основу ряда активности (и ряда напряжений) заложил
немецкий, химик Вальтер Нернст (1864-1941). Вместо качественной
характеристики - "склонности" металла и его иона к тем или иным реакциям появилась точная количественная величина, характеризующая способность
каждого металла переходить в раствор в виде ионов, а также восстанавливаться
из ионов до металла на электроде. Такой величиной является стандартный
электродный потенциал металла, а соответствующий ряд, выстроенный в
порядке изменения потенциалов, называется рядом стандартных электродных
потенциалов.
Вы знаете, что если определенным образом соединить два электрода, то
получится гальванический элемент. Напряжение этого элемента равно разности
электродных потенциалов двух составляющих его электродов. Если известен
электродный потенциал одного электрода, мы можем определить электродный
потенциал другого. Обратите внимание на это "если": мы, действительно,
должны знать электродный потенциал одного из электродов. Но так как
абсолютное значение было не известно, приняли электродный потенциал
одного из электродов равным нулю, тогда можно определить значение другого
электродного потенциала. Нулевое значение дали водородному электроду.
Чтобы определить стандартный электродный потенциал металла, измеряют
электродвижущую силу гальванического элемента, один из электродов
которого - исследуемый металл, погружённый в раствор его соли (при
концентрации 1 моль/л), а второй электрод - эталонный (его ещё называют
водородным). Водородный электрод изготовлен из очень пористой губчатой
платины (поверхность электрода шероховатая) и опущен в раствор кислоты
(концентрация ионов Н+ также равна 1 моль/л). Платиновый электрод
непрерывно омывается газообразным водородом, который частично
растворяется в платине. Давление водорода также должно быть стандартным 1,013*105 Па (1 атм), а температура ровна 25 °С. Устанавливается равновесие
между осажденными на платине атомами водорода и ионами водорода в
растворе. На границе металл - раствор возникает разность потенциалов,
которую
электрохимики
принимают
равной
нулю.
Конечно,
в
действительности этот потенциал не равен нулю, но его значение нам
неизвестно. Поэтому определение потенциала любого электрода с помощью
стандартного водородного электрода имеет относительный характер; мы
определяем его по отношению к условно принятому за нуль значению
стандартного водородного потенциала. Стандартный электродный потенциал основная характеристика электрода - измерен и отражен в справочной
литературе. Электродные потенциалы наиболее активных металлов,
реагирующих с водой, получены косвенным путем.
Для неводных электролитов можно использовать и щелочные металлы;
так устроены литиевые элементы - они дают ЭДС до 3,5 В. Конечно,
потенциалы для неводных растворов другие.
.
Рис.2 Схема установки для измерения потенциалов: 1 - водородный электрод; 2
- сифон; 3 - металлический электрод, у которого измеряется потенциал;
4 –сифон. Обычно электродные потенциалы записывают как потенциалы
восстановления ионов металлов. Самый отрицательный потенциал (-3,04 В) - у
реакции Li+ + е —» Li один из самых положительных (+1,68 В) - у реакции Аи+
+ е —» Аи. Это значит, что ЭДС гальванической пары литий - золото (если бы
такая пара могла работать в водной среде) равнялась бы 4,72 В; для
распространённой пары медь - цинк ЭДС значительно меньше и составляет 1,10
В (соответствующие потенциалы металлов равны -0,76 и +0,34 В).
Стандартные электродные потенциалы увеличиваются в ряду:
Li<К<Rb<Cs<Ва<Са<Na<Mg<А1<Mn<Cr<Zn<Fe<Cd<Со<Ni<Sn<Pb<
H <Cu<Ag<Hg<Pt<Au. Как видно, литий "обогнал" значительно более активные
щелочные металлы. В чём тут дело? Объясняется это тем, что значение
стандартного электродного потенциала зависит от нескольких процессов:
металл с полным разрушением его кристаллической структуры, ионизации
атомов металла в газовой фазе, перехода ионов металла в водный раствор. И
здесь, как у многоборцев, побеждает тот, кто наберёт наибольшую сумму
баллов, а она зависит как от размера иона, так и от его заряда. Сравним,
например, литий и натрий. По энергии авторизации (159 и 108 кДж/моль
соответственно) впереди - натрий: для его испарения требуется меньше
энергетических затрат. Меньше энергии необходимо и для ионизации натрия 496 кДж/моль (для лития - 521 кДж/моль). Но зато при гидратации маленький
ион лития резко вырывается вперёд: при гидратации ионов Li+ выделяется 531
кДж/моль, а ионов Na+ - "всего" 423 кДж/моль. По сумме "троеборья" литий
занимает первое место: его растворение в воде энергетически более выгодно
(на 32 кДж/моль), чем растворение натрия.
Чтобы по таблицам электродных потенциалов определить ЭДС
гальванической пары в нестандартных условиях, необходимо вносить
известные поправки. Так, если концентрация ионов металла в растворе
отличается от 1 моль/л, для расчёта потенциала используют уравнение Нернста
для системы металл раствор: Е = Е° + ((R*T)/(n»F)) *lg[Men+]
где Е - электродный потенциал; Е° - стандартный электродный
потенциал; R- универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура;
п - валентность ионов металла; F- число Фарадея (F= 96 500 Кл); [Меп+] концентрация ионов металла, моль/л. Физический смысл Е° делается понятным,
когда [Men+] = 1 моль/л. Тогда lg[Men+] = 0 и Е = Е°. Таким образом,
стандартный электродный потенциал (Е°) - это потенциал, возникающий на
границе металла с раствором его ионов при концентрации последних 1 моль/л.
Е° - это основная характеристика электрода. Уравнение Нернста
демонстрирует, что электродный потенциал любого электрода может меняться
в очень широких пределах. Это подтверждает член уравнения, который зависит
от концентрации ионов металла.
Поместим, например, серебряный электрод (Е° = +0,8 В) в раствор
кислоты, где концентрация ионов Ag+ составляет 10-15 моль/л. Тогда
потенциал электрода уменьшится до Е = 0,8 + 0,06 • lg(10-15) = 0,8 + 0,06 • (-15)
= 0,8 - 0,9 = -0,1 В, т. е. поменяет знак, и серебро начнёт вытеснять водород из
кислоты! Именно поэтому идёт, в частности, реакция 2Ag+ 4Н —>2H[AgI2] +
Н2. В крепких растворах HIконцентрация ионов серебра сильно снижается из-за
образования комплексных анионов [AgI2]-.
Самый отрицательный стандартный электродный потенциал у литиевого
электрода Li\Li+. Это означает, что литий легче других отдает катионы в
раствор и заряжается отрицательно. В ряду напряжения повышение
электродного потенциала означает усиление окислительных и ослабление
восстановительных свойств металлов. Выходит, что самый сильный из всех
восстановителей, указанных в ряду, - это литий, а самый слабый - золото.
Сейчас мы уже можем предвидеть направление окислительновосстановительного процесса, в котором участвуют металлы или их ионы.
Металл из электрода, который отличается меньшим потенциалом, будет
являться восстановителем по отношению к данным
всех металлов,
расположенных после него в таблице потенциалов.
Но кроме электродного потенциала существует "энергия ионизации" мера легкости, с которой атомы металлов отдают свои электроны; по ней
можно судить об окислительно-восстановительных свойствах химических
элементов» Кроме того, существует величина "работа выхода электрон»
энергия необходимая для отрыва электрона- а поверхности металла. Каким из
этих понятий следует пользоваться, зависит от того, в какой среде происходит
окислительно-восстановительный процесс. Если в водных растворах руководствуемся таблицей электродных потенциалов. Обратите внимание:
последовательность элементов в ней может чуть-чуть отличаться от той, какую
имеем при расположении элементов по значениям энергии ионизации (выше
описывался подобный случай), Это легко объяснить. При определении
потенциального скачка на границе металл - раствор играет не только
электронная структура металла, но и склонность его ионов к гидратации, т. е. к
взаимодействию с молекулами воды. Это означает, что ряд электродных
потенциалов относится только к водным растворам. Для неводных
растворителей, надо учитывать склонность ионов металлов к сольватации,
определять какие же ряды потенциалов для других растворов (например, для
ацетоновых, бензиновых и т.д.).
Итак, упорядочивание по электродному потенциалу - это тот же ряд
относительной активности металлов. Только в ряду относительной активности
отсутствует значение электродного потенциала. Свойства ряда относительной
активности те же самые: каждый металл этого ряда в состоянии вытеснить
стоящие за ним металлы из их соединения. Только никогда нельзя забывать,
что утверждение это справедливо, когда концентрация ионов металлов в
растворе А этим ограничением пренебрегать не следует. Каждый, кто изучал
ряд относительной активности, знает, что металлы, стоящие в этом ряду до
водорода, должны вытеснять его из водород содержащих соединений. И
действительно, металлы, чьи электроды обладают более - отрицательным,
стандартным потенциалом, чем потенциал водорода, вступают в реакцию и с
азотной и с серной, и с соляной и даже уксусной кислотой. Но в не
подкисленной воде концентрация ионов водорода очень мала. Это означает, что
потенциал водородного электрода (это уже не будет стандартный водородный
электрод), погруженного в воду, будет более отрицательным, чем стандартный
водородный потенциал. Обратимся к формуле Нернста. С ее помощью можно
оценить этот потенциал, если иметь в виду, что концентрация ионов водорода в
чистой воде составляет 10-7 моль/л. Следует сравнивать не стандартные, а
действительные (реальные) электродные потенциалы при этих условиях.
Практически же водород сместился влево в ряду относительной активности
элементов и занимает место перец цинком и железом, но все еще после
щелочных и щелочноземельных металлов, поэтому они взаимодействуют с
водой, выделяя при этом водород.
Ряд относительной активности, составлен только для электродов из
металла. Но можно расширить представления об электродных потенциалах.
Электродом мы назвали любой металл, погруженный в раствор, содержащий
его ионы. Это по сути дела окислительно-восстановительная пара. Часто мы ее
записываем так Li/Li+, Zn/Zn2+, Cu/Cu2+ и т. д. В числителе указывается
восстановленная форма, а в знаменателе - окислительная. Чем не электрод и
любая другая окислительно-восстановительная пара, например Fe2+/Fe3+,
Cu+/Cu2+ или даже 2С1-/С12. Так же, как водородный электрод, можно
сконструировать и другие - из хлора, кислорода, фтора (их называют газовыми
электродами). Электродные потенциалы определены не только для металлов,
но и для множества окислительно-восстановительных реакций с участием как
катионов, так и анионов. Это позволяет теоретически предсказывать
возможность протекания разнообразных окислительно-восстановительных
реакций в различных условиях. Достаточно просто погрузить инертный металл
в раствор, содержащий ионы Fe2+ и Fe3+,. чтобы получить Fe2+/FеЗ+- электрод. И
у него свой Стандартный электродный потенциал. В таблицу можно внести все
окислители и все восстановители. Теперь можно убрать прилагательное
"электродный", будем говорить о восстановительно-окислительном потенциале,
хотя, если потребуется, мы можем сконструировать и соответствующий
электрод. Как видите, восстановленные и окисленные формы иногда содержат
не только свободные элементы и ноны, но также и воду или ее ионы.
Присутствием воды пренебрегать нельзя. Она не только среда, но и активный
участник протекающих в ней окислительно-восстановительных процессов. Из
данных таблицы легко понять, что сульфит -ионы S032- сравнительно сильные
восстановители и проявляют себя в щелочной среде, перманганат-ион Мп04этот общепризнанный окислитель,'» может существовать в нескольких
окисленных формах, которые определяются числом принятых от молекулы
окислителя электронов" а оно в свою очередь определяется кислотностью
среды. В сильнокислой среде он принимает 5 - электронов и восстанавливается
до двухвалентного марганца, а в нейтральной или слабокислой среде - до
четырехвалентного.
Рассмотрим конкретный пример. Пусть это будут пары 2I-/I2 и Cu+/Cu2+.
В таблице против этих пар стоит соответственно 0,536 и 0,153 В. В принципе
возможны два процесса:
21- + 2Си2+ —> 12 + 2Cu+;
где иодид-ион служит восстановителем и:
12 + 2Cu+ —► 21- + 2Си2+; где иод - окислитель.
Значения восстановительно-окислительных потенциалов показывают, что
ионы Си+ являются более сильным восстановителем, чем I-. Это означает, что
иод растворится в растворах одновалентной меди, т. е. реально будет
происходить только второй процесс. Не следует, однако, забывать, что в
таблице приведены стандартные восстановительно-окислительные потенциалы,
которые соответствуют случаю, когда элемент находится в растворе с
концентрацией ионов этого элемента 1 моль/л или когда его окисленная и
восстановленная формы имеют одинаковую концентрацию. Реальный
электродный потенциал определяется из расширенного уравнения Нернста,
которое называется уравнением Петерса:
Е = Е° + ((R*T)/(2,3*n*F)) •lg([Ox]/[Red])где [Ох] - концентрация
окисленной формы; [Red] - концентрация восстановленной формы; п - число
обмененных электронов
Например, для восстановительно-окислительного потенциала пары Fe2+/
Fe3+ получим:
Е и 0,75 - 0,059 • lg( Fe3+/Fe2+ ) а для пары (Mn2+ + 4H20)/(Mn04- +
8Н+)Е = 1,51 + 0,059/5 • lg( [Мп04-][ Н+]8/[ Мп2+] )Теперь вы видите, в какой
степени электродный потенциал, а значит, и окислительные свойства иона
перманганата зависят от кислотности среды. Мы должны пользоваться
таблицей восстановительно-окислительных потенциалов, но никогда не следует
забывать и уравнения Нернста и Петерса.
ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТА №1
Прочитать дополнительную литературу и выяснить, почему водород
помещен в ряд напряжения металлов? Какие из перечисленных металлов,
вытесняют водород из раствора соляной кислоты: Zn, Fe, Си, Ag, Hg? Почему?
Решить уравнения:
Ag+ H2S04конц,=
А1 + HN03конц =
ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТА №2
Пояснить на примере, каждый предыдущий металл вытесняет все
последующие металлы из растворов их солей или металлы вытесняют из солей
все металлы, расположенные в ряду активности правее их.
Объяснить в своем докладе - почему в водных растворах не используют
самые активные щелочные металлы, в расплаве солей т.е. без воды щелочные
металлы вытесняют все следующие за ними металлы. Пойдут ли реакции:
Pb(N03)2 + Zn=
FeCl2 + Си =СиС12 + А1
А1С13 + Ag=AgN03 + Hg
Записать уравнения возможных реакций.
Подготовить доклад о работе Бекетова над созданием ряда напряжения
металлов.
ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТА №3
Объяснить почему реакция не идет, Си + FeS04 =
Подготовить сообщение на тему «Активность металлов» осуществить
опыты, подтверждающие различную активность металлов.
Все металлы, имеющие
отрицательные
значения
стандартных
электродных потенциалов, т.е. стоящие в ряду до водорода вытесняют
водород, из разбавленныхкислот и при этом растворяются в них.
Однако свинец в разбавленных
растворах серной кислоты практически не
растворяется.
Объясните, почему?
ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТА №4
Решите задачи и объясните способ их решения:
1) При обработке 40 г смеси алюминия и меди раствором гидроксида
натрия, получено 7,6 л (н.у) газа. Найдите массовую долю меди в смеси
2) Из 20 т известняка, содержащего 4 % примеси получили 12 тонн
гидроксида кальция. Сколько массовых долей или процентов э то составляет по
сравнению с теоретическим вяходом.
3) Для растворения 4 г оксида двухвалентного элемента потребовалось 25
г29, 2% - ной соляной кислоты. Оксид какого элемента был взят. Определите
массу полученной соли? При взаимодействии 2,7 г алюминия и 182,5г 20%ного раствора НС1 выделился водород объемом -?
ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА №5
Какой из этих металлов легче окисляются и почему? Na, Mg, А1.
Подготовить доклад «Общая характеристика свойств металлов», в ходе работы
над подготовкой доклада использовать знания о положении металлов в ряду
напряжения металлов.
Выступление должно быть отраженно красочной презентацией или
стенгазетой.
Собрать дополнительный материал на тему «Металлы в современной
технике», здесь необходимо отразить применение металлов в современной
жизни человека.
Почему металлы от Li до А1 в природе встречаются только в виде
соединений?
ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА №6
Почему металлы расположенные в этом ряду после водорода кислородом
воздуха не окисляются?
Как изменяются восстановительные свойства металлов в ряду
напряжения металлов, поясните на примерах
Решить задачи: 1) В результате алюминотермии было получено 224г
железа. Какая масса оксида железа (///) (85%-ной чистоты) прореагировала
2) Определите массовую долю углерода в чугуне, если при сжигании его
образца массой 40г в токе кислорода образуется С02 массой 4,4г ?
3)При реакции Fe+ CuS04 = FeS04 + Си образовалось 256г меди. Сколько
железа вступило в реакцию?
4) Какой объем газа(н.у) выделиться при взаимодействии 12,7 меди с 70
мл азотной кислоты с массовой долей азотной кислоты 96% ( плотность 1,497
г/мл) Какой объем займут газообразные вещества выделившиеся при
прокаливании полученной соли ?
ОЦЕНКА РАБОТЫ ПРОЕКТНЫХ ГРУПП
Критерии оценки №1 №2 №3 №4 №5 №6
Процесс проектирования (активность всех членов группы, творчество,
умение работать в команде)
Презентация (достигнутый результат, аргументированность, оформление)
Защита(качество доклада, полнота представления, убедительность,
аргументированность, объем и глубина знаний, ответы на вопросы)
ИТОГО:
Список используемой литературы :
1. «Современные технологии в процессе преподавания химии» Автор
С.В.Дендебер О.В. Ключников Москва 2007
2. «Проектная деятельность учащихся» Автор Н.В. Ширшина
Издательство «Учитель» 2007
3. «Предметная неделя химия в школе» Автор Э.Б.Дмитриенко Ростов
– на Дону «Феникс»
4. Учебник «Химия 11 класс» Автор Р. Жумадилова С. Алимжанова
Алматы «Мектеп» 2007
5. «Приемы педагогических технологий» Автор А.Гин Издательство
«Вита» Москва 2006
6. «Научно- методический журнал»Химия
в школе
№4
2004
Издательство «Центр хим-пресс»
7. Учебник «Химия 10 класс» Автор Г.Е. Рудзитис Ф.Г.Фельдман
Москва «Просвящение» 2005
8. Учебник «Химия 10 класс» Автор Р .Жумадилова С.Алимжанова
Алматы «Мектеп»2007
Бабкова Лика Викторовна
Преподаватель
г.Кокшетау
Колледж «Арна»