Конспект урока по химии на тему 'Угольная кислота и её соли' (9 класс)

План - конспекта урока

Предмет: Химия

Класс: 9

Учебник: Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н. Химия. 9 класс

Тема урока: «Угольная кислота и ее соли»

Цель - приобретение знаний о свойствах угольной кислоты и её солей и их применении.

Задачи:

Образовательные: изучить свойства угольной кислоты и ее солей, их превращения из одних соединений в другие, их роль в круговороте веществ и формировании облика планеты, изучить взаимосвязь строения, свойств и применения веществ.

Воспитывающие: формировать гражданскую позицию на примере решения проблемы загрязнения окружающей среды, любовь к природе, экологически целесообразное поведение.

Развивающие: развивать логическое мышление, способность к рефлексии и познавательный интерес.

Тип урока: Комбинированный урок

Необходимое оборудование и реактивы: учебник, угольная кислота, карбонаты, гидрокарбонаты, соляная кислота, индикаторы.

Основные этапы урока:

1. Организационная часть (1 мин)

2. Проверка ранее изученного материала (15 мин)

3. Сообщение темы и цели урока (2 мин)

4. Формирование мотивации (5 мин)

5. Актуализация опорных знаний (5 мин)

6. Усвоение новых знаний, умений (25 мин)

7. Первичное закрепление (25 мин)

8. Подведение итогов работы (10 мин)

9. Сообщение домашнего задания (2 мин)

Основные этапы урока, время

Методы

Содержание учебного материала, деятельность учителя

Содержание учебного материала, деятельность учащихся

Примечание

Организационная часть (1 мин)

Приветствую учащихся. Отмечаю отсутствующих. Проверяю готовность к уроку.

Приветствуют учителя. Староста называет отсутствующих.

Проверка ранее изученного материала (15 мин)

Для проверки ранее изученных знаний я даю ученикам проверочную работу, в которую входят тест (7 вопросов) и одна задача. (См. Приложение 1).

Ученики самостоятельно решают проверочную работу.

Сообщение темы и цели урока

(2 мин)

Беседа

Тема урока « Угольная кислота и её соли»

Сегодня на уроке мы должны поставить перед собой следующие цели:

1 - рассмотреть строение молекулы угольной кислоты, способы получения и свойства угольной кислоты;

2 - сформировать представление о свойствах солей угольной кислоты;

3 - разобрать взаимные переходы карбонатов и гидрокарбонатов;

4 - ознакомить с качественной реакцией на карбонат - ион;

5 - рассмотреть круговорот углерода в природе.

Ученики записывают тему урока и слушают.

Формирование мотивации (5 мин)

Беседа

Зачитываю фрагмент:

В романе Г.Г. Хаггарда «Клеопатра» написано: «… она вынула из уха одну из 3-х огромных жемчужин и опустила жемчужину в уксусную кислоту? Наступило молчание, потрясённые гости, замерев, наблюдали, как несравненная жемчужина медленно растворяется, вот от неё не осталось и следа, и тогда Клеопатра подняла кубок, покрутила его, взбалтывая, и выпила всё до последней капли».

Объяснить растворение жемчужины мы сможем в ходе урока, изучив свойства солей самой распространённой в природе кислоты: угольной.

Актуализация опорных знаний (5 мин)

Беседа

Перед тем как приступить непосредственно к изучению новой темы, давайте освежим ваши знания по предыдущим темам.

Фронтальный опрос:

- Какой вид химической связи в молекуле углекислого газа?

- Почему молекула углекислого газа неполярна?

- Как получают углекислый газ в лаборатории?

- Как получают углекислый газ в промышленности?

- Опишите физические свойства углекислого газа.

- Перечислите все известные вам названия оксида углерода (IV) (всего 4).

- Охарактеризуйте химические свойства углекислого газа.

- При помощи, какой реакции можно обнаружить углекислый газ?

- Обладает ли углекислый газ окислительно - восстановительными свойствами?

Предполагаемые ответы учеников:

- Ковалентная неполярная связь (слабополярна);

- В линейной молекуле СО₂, например, каждая из связей

С-О полярна. Однако молекула СО₂ в целом неполярна, так как дипольные моменты связей компенсируют друг друга. Дипольный момент молекулы углекислого газа m = 0.

Рис. Дипольный момент углекислого газа.

- Получение углекислого газа в лаборатории СаСО₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + СО₂↑

- Получение углекислого газа в промышленности обжигом известняка СаСО₃ → СаО + СО₂↑

- Углекислый газ СО₂ - бесцветный газ, без запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха, при обычных условиях в 1 объёме воды растворяется 1 объём углекислого газа. При давлении в 60 атмосфер CO₂ превращается в бесцветную жидкость. При испарении жидкого СО₂ образуется снегообразная масса, которую прессуют - «сухой лёд» - для хранения пищевых продуктов. Вы уже знаете, что твёрдый СО₂ имеет молекулярную решётку, способен к возгонке.

- Диоксид углерода (углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода (IV), угольный ангидрид).

- СО₂ - кислотный оксид (реагирует со щелочами, основными оксидами и водой).

СО₂ + NaOH = NaHCO₃ СО₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

СО₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O СО₂ + CaO = CaCO₃

СО₂ + H₂O = H₂CO₃

- СО₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O

Выпадет белый творожистый осадок - CaCO_3.

Усвоение новых знаний, умений (25 мин)

Объяснение, лабораторный опыт

_{+1 +4 -2}

а) Молекулярная формула: H₂CO₃

Н ─ О

С = О

Н ─ О

Угольная кислота - двухосновная кислота, потому будет диссоциировать ступенчато

1 ст. H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^-

II cт. HCO₃^- H⁺ + CO₃^2- диссоциация по второй ступени практически не идёт.

б) Физические свойства:

Угольная кислота существует только в растворе т.к. она очень легко разлагается на углекислый газ и воду

H₂CO₃ CO₂ + H₂O

любая газированная вода представляет собой раствор угольной кислоты в воде.

в) Химические свойства:

Как электролит - очень слабая кислота, диссоциирует на ионы в малой степени, поэтому изменяет окраску индикатора слабо. Например, лакмус в растворе угольной кислоты становится только розовым.

1 ст. H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^-

Взаимодействует в растворе со щелочами.

H₂CO₃+ 2NaOH

При написании уравнения реакции нужно учитывать, что угольная кислота - слабый электролит, поэтому ее расписывать на ионы нельзя.

Соли угольной кислоты - карбонаты.

Угольная кислота - двухосновная и поэтому может образовывать два вида солей:

Na₂CO₃ NaHCO₃

CaCO₃ Ca(HCO₃)₂

Все гидрокарбонаты хорошо растворимы в воде в отличие от карбонатов, из которых растворимы только карбонаты щелочных металлов и аммония.

Карбонаты легко превращаются в гидрокарбонаты и наоборот:

СаСO₃ + H₂O + CO₂Ca(HCO₃)₂

_t

Ca(HCO₃)₂ Са СO₃ + H₂O + CO₂

Качественная реакция на соли угольной кислоты (СО₃^2- или карбонат-ион) - взаимодействие с разбавленной кислотой, например соляной:

Na₂CO₃ + HCl

Лабораторный опыт:

А сейчас мы с вами проделаем лабораторные опыты, подтверждающие химические свойства углекислой кислоты. Затем все вместе вы запишите у себя в тетрадях уравнения реакций.

Инструктаж по ТБ!

Опыт 1: Взаимопревращение карбонатов и гидрокарбонатов.

Опыт 2: Качественная реакция на карбонат - ион.

Ученики конспектируют материал темы.

Учащиеся записывают уравнение реакции в молекулярной и ионной форме

H₂CO₃+ 2NaOHNa₂CO₃ + 2H₂O

H₂CO₃+2Na⁺ + 2OH^- 2Na⁺ + CO₃^2- +2H₂O

H₂CO₃+2OH^- 2Na⁺ +2H₂O

Учащиеся записывают уравнение реакции в молекулярной и ионной форме

Na₂CO₃ + 2HCl CO₂ + 2NaCl + H₂O

2Na⁺+ CO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- CO₂ + 2Na⁺ +2Cl^- + H₂O

CO₃^2- + 2H⁺ CO₂ + H₂O

Учащиеся записываю уравнения реакции к опытам, и отмечают особенности реакций.

Опыт 1:

СО₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O

Выпадет белый творожистый осадок - CaCO_3.

СаСO₃ + H₂O + CO₂Ca(HCO₃)₂

Осадок исчезает.

_t

Ca(HCO₃)₂ Са СO₃ + H₂O + CO₂

Осадок снова появляется.

Опыт 2:

CaCO₃ +2 HCl= CaCl₂ +CO₂ +H₂O

Na₂CO₃ +2 HCl= 2NaCl +CO₂ +H₂O

При добавлении в обе пробирки соляной кислоты, выделяется углекислый газ. Почему?

Углекислый газ не поддерживает горение.

Вывод: Для обнаружения карбонат - иона СО₃ надо использовать кислоты более сильные, чем угольная.

Первичное закрепление (25 мин)

Беседа, решение расчетных задач.

Я задаю ученикам следующие вопросы:

А) - какую воду можно замутить своим дыханием?

- рядом с аптечкой стоит бутыль с раствором соды. Кто может объяснить зачем?

- какие соли угольной кислоты, вы знаете?

-какое значение играют соли угольной кислоты в природе и жизни человека?

Каким способом можно устранить жесткость воды?

Б) А теперь давайте осуществим цепочку превращений:

Ca(OH)₂CaCO₃ Ca(HCO₃)₂CaCO₃

В) Решение расчетных задач: (См. Приложение № 2).

А)Предполагаемые ответы учащихся:

- известковую воду;

- с помощью соды можно нейтрализовать кислоты, которые попали на участок кожи;

- карбонаты и гидрокарбонаты;

- Из солей угольной кислоты наибольшее практическое значение имеет сода; известны различные кристаллогидраты соды Nа₂СО₃∙10Н₂О, Nа₂СО₃^.7Н₂О или Na₂СО₃^.Н₂О; наиболее устойчивым кристаллогидратом является Nа₂СО₃^.10Н₂О, который обычно называют кристаллической содой. При прокаливании получают безводную, или кальцинированную соду Nа₂СО₃. Широко используется также питьевая сода NаНСО₃. Из других солей важное значение имеют К₂СО₃ и СаСО₃.

- Использование жёсткой воды приводит к образованию накипи. Анализ показывает, что жёсткая вода содержит большое количество растворимых солей кальция и магния. Различают временную жёсткость воды и постоянную жёсткость воды.

Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂ или СaCl₂ и MgCl₂

Временная жёсткость воды или карбонатная, обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Она легко устраняется кипячением:

_t

Ca(HCO₃)₂ Са СO₃ + H₂O + CO₂

или действием известкового молока или соды

Ca(HCO₃)₂ +Ca(OH)₂ CaCO₃ +2H₂O

Ca²⁺ +2(HCO₃)^- + Ca²⁺ +2OH^- CaCO₃ +2H₂O

Ca(HCO₃)₂ +Na₂CO₃ CaCO₃ + 2NaHCO₃

Ca²⁺ +2(HCO₃)^- + 2Na⁺ +CO₃^2- CaCO₃ + 2Na⁺ + 2HCO₃^-

Ca²⁺ +CO₃^2- CaCO₃

Постоянная или некарбонатная жёсткость, обусловлена присутствием в воде других растворимых солеё кальция или магния. Она устраняется добавлением соды.

CaCl₂+ NaCO₃ CaCO₃ + 2NaCl

Ca²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + CO₃^2- CaCO₃ + 2Na⁺ + 2Cl^-

Ca²⁺ +CO₃^2- CaCO₃

Б) По желанию к доске выходит ученик и решает цепочку превращений:

1) СО₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O

2) СаСO₃ + H₂O + CO₂Ca(HCO₃)₂

_t

3) Ca(HCO₃)₂ Са СO₃ + H₂O + CO₂

Подведение итогов работы (10 мин)

Беседа, самостоятельная работа

Подведение итогов по пройденной теме: я раздаю ученикам карточки с самостоятельной работой (См. Приложение № 3).

Подведем итог нашего урока и ответим на наш поставленный вопрос в начале урока:

- «Что же произошло, когда растворила жемчужину Клеопатра?», запишите уравнение реакции.

Предполагаемый ответ:

При растворении жемчуга в уксусной кислоте произошла химическая реакция

СаСО₃ +2 СН₃СООН (СН₃СОО)₂Ca + 2 CO₂ +2 H₂O

Сообщение домашнего задания (2 мин)

Объяснение

Домашнее задание записываю на доске § 32 с. 154 - 157 и также обязательно в письменном виде ученики должны выполнить задания в конце данного параграфа, записываю на доске следующие задания: с. 157 № 1, 2, 4, 6, 7.

Записывают домашнее задание в дневник.

Приложение к конспекту урока

Приложение 1:

Проверочная работа

1. Конфигурация внешнего электронного уровня элементов подгруппы углерода:

а) ns²np²

б) ns²np³

в) ns²np⁴

г) ns¹np²

2. Наиболее характерная валентность элементов подгруппы углерода:

а) II

б) III

в) IV

г) V

3. Неметаллические свойства элементов подгруппы углерода в группе сверху вниз:

а) уменьшаются

б) уменьшаются, затем возрастают

в) возрастают

г) не изменяются

4. Углерод является:

а) восстановителем

б) восстановителем и окислителем

в) окислителем

г) не проявляет окислительно-восстановительных свойств

5. Атомную слоистую кристаллическую решетку имеет:

а) алмаз

б) фуллерен

в) графит

г) карбин

6. Наибольшей прочностью отличается кристаллическая решетка:

а) атомная

б) ионная

в) атомная слоистая

г) молекулярная

7. Наиболее химически активна аллотропная модификация углерода:

а) алмаз

б) фуллерен

в) графит

г) карбин

Ответы к тесту

1.а; 2.в; 3.а; 4.б; 5.в; 6.а; 7.в

Задача

Определите объем углекислого газа, который выделится при сжигании 12г угля в 350л воздуха.

Ответ: 22,4л.

Приложение 2:

Во время первичного закрепления ученики тренируются решать около доски задачи на определение объема, молярной и массовой доли, массы вещества, на смеси.

1. Определите объем (н. у.) оксида углерода (IV), в котором содержится столько же атомов кислорода, сколько их содержится в 48 г карбоната кальция.

Дано: Решение:

m (CaCO₃) = 48 г 1. Найдем количество вещества карбоната кальция:

V (CO₂) -? n (CaCO3) =

2. Найдем число молекул CaCO₃:

N (CaCO3) = n (CaCO3)*N_A = 0, 48* 6, 02* 10²³ моль^-1 = 2, 89*10²³

3. Найдем число атомов кислорода в образце CaCO₃ (N₁):

=

4. По условию задачи такое же число атомов кислорода N₂(O) содержится в оксиде углерода (IV), следовательно:

N₁(O) = N₂(O) = 8, 669* 10²³

Найдем число молекул CO2, содержащее данное число атомов кислорода:

N (CO₂) = = 4, 334*10²³

5. Найдем количество вещества оксида углерода (IV):

n (CO₂) = = = 0, 72 моль

6. Найдем объем оксида углерода (IV):

V (CO₂) = n (CO₂)*V_m = 0, 72 моль* 22, 4 л/ моль = 16, 12 л

Ответ: V (CO₂) = 16, 12 л.

2. Вычислите молярную и массовую долю (в %) оксида углерода (II) в смеси, содержащей 16, 8 л (н. у.) оксида углерода (II) и 13, 44 л (н. у.) оксида углерода (IV).

Дано: Решение:

V (CO) = 16, 8 л 1. Найдем количество веществ оксидов углерода (II) и (IV):

М (CO₂) = 13, 44 л

x (CO) - ?

w (CO) -? 2. Найдем общее количество вещества газов в смеси:

n (смеси) = n (CO) + n (CO₂) = 0, 75 моль + 0, 6 моль = 1, 35 моль

3. Найдем молярную долю оксида углерода (II) в смеси:

x (CO) = * 100% = * 100% = 55, 56%

4. Найдем массы оксида углерода (II) и оксида углерода (IV):

m (CO) = n (CO)* M(CO) = 0, 75 моль* 28 г/моль = 21 г

m (CO₂) = n (CO₂)* M (CO₂) = 0, 6 моль* 44 г/моль = 26, 4 г

5. Вычислим массу смеси:

m (смеси) = m (CO) + m (CO2) = 21 г+ 26, 4 г = 47, 4 г

6. Вычислим массовую долю СО в смеси:

w (CO) =

Ответ: x(CO) = 55, 56 %, w(CO) = 44, 3%.

3. Газ, образовавшийся при сгорании 18, 6 г угля в избытке кислорода, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. Какова масса образовавшегося при этом осадка?

Дата: Решение:

m (C) = 18, 6 г 1. Запишем уравнения реакций:

m (осадка) - ? 1) С + О₂ = СО₂

2) СО₂ + Са (ОН)₂ = СаСО₃+ Н₂О

В данном случае вещество, количество которого известно, уголь, участвует в одной реакции, а вещество, количетсво вещества которого необходимо найти, образуется в результате второй реакции. В этом случае перейти от исходного вещества к продукту, количество которого необходимо найти, можно через количетсво вещества, которое образуется в первой реакции и затем участвует во второй. В данной задаче это вещество - СО₂.

2. Вычислим количество вещества сгоревшего углерода:

n (C ) =

3. По уравнению реакции 1) определим количество вещества углекислого газа:

n (CO2) = n (C ) = 1, 55 моль

4. Так как весь углекислый газ, образовавшийся в первой реакции, затем вступил в реакцию с гидроксидом кальция, получим:

n₁ (CO₂) = n₂ (CO₂) = 1, 55 моль

5. По уравнению реакции 2) найдем количество вещества карбоната кальция:

, следовательно,

n (CaCO₃) = n (CO₂) = 1, 55 моль

6. Найдем массу карбоната кальция:

m (CaCO₃) = n (CaCO₃)* M(CaCO₃) = 1, 55 моль * 100 г/ моль = 155 г.

Ответ: m (CaCO₃) = 155 г.

Приложение 3:

Тест по теме: « Угольная кислота и её соли»

1. Какая характеристика относится к угольной кислоте:

а) нестабильная

б) одноосновная

в) сильная

2. Формула питьевой соды:

а) Са(НСО₃)₂

б) NаНСО₃

в) Nа₂СО₃

3. Условие, необходимое для разложения карбонатов:

а) давление

б) температура

в) свет

4. Вещество, с помощью которого распознают карбонаты:

а) Н Сl

б) Са(ОН)₂

в) ВаСl₂

5. Где применяется питьевая сода?

а) в кондитерском деле

б) в строительстве

в) в производстве стекла

Ответы: 1-а; 2- б; 3-б; 4-а; 5-а.

Работа с карточками:

а) закончите уравнения реакций:

CO₂ +NaOH =

CO₂ +CaO =

Fe₂O₃ + CO =

H₂O + CO₂ =

б) химическое лото «Соединения неметаллов»: карточки с формулами веществ наложите, предварительно перевернув, на соответствующее название вещества, на игровом поле. В случае верного выполнения задания, вы соберете из фрагментов целый рисунок.

Игровое поле:

Азотная кислота

Сульфат бария

Оксид углерода (IV)

Угарный газ

Серная кислота

Аммиак

Карбонат натрия

Аммиачная селитра

Сероводород

Карточки:

HNO₃

BaSO₄

CO₂

CO

H₂SO₄

NH₃

Na₂CO₃

NH₄NO₃

H₂S

Перед тем как вырезать карточки, нужно сделать рисунок на обороте (можно использовать открытку). Карточки перед выдачей учащимся перемешать.

Задачи:

1) Объемная доля углекислого газа в смеси с сернистым газом равно 35 %. Определите массовую долю углекислого газа.

2) При сгорании углерода образовалось 29, 4 г смеси газов, которую пропустили через избыток известковой воды. Масса образовавшегосяосадка составила 35 г. Найдите массу сгоревшего углерода.

3) При сгорании 72 г углерода получено 123, 2 л (н. у.) углекислого газа. Найдите долю выхода углекислого газа.

Список литературы:

1. Химия: 9 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова, Н. Н. Гара; под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой. - 4 - е изд., перераб. - М.: Вентана - Граф, 2012. - 288 с.

2. Горковенко М. Ю. Поурочные разработки по химии. 9 класс. - М.: ВАКО, 2013. - 432 с. - (В помощь школьному учителю).

3. Габриелян, О. С. Задачи по химии и способы их решения. 8 - 9 кл. / О. С. Габриелян, П. В. Решетов, И. Г. Остроумов. - М.: Дрофа, 2004. - 160 с. - (Тема школьного курса).