“Применение “виртуальной лаборатории” при изучении качественной реакций в неорганической химии”
Одним из приоритетов стратегии модернизации основного общего образования является необходимость при разработке учебного материала решать практические, познавательные проблемы, сфокусированные вокруг личности обучающегося. В современных условиях учебный процесс должен способствовать развитию познавательного интереса, предоставлять обучающемуся возможность самостоятельно добывать знания в процессе творческого решения задач. В связи с этим возникает необходимость формирования у обучающихся умений, навыков, компетенций, связанных с нахождением и анализом, т.е. переработкой огромных потоков информации. Исходя из этого, возникает острая потребность в освоении информационно-компьютерных технологий обучения, которые обладают широкими возможностями для самообразования, дифференциации и индивидуализации обучения, расширяют каналы получения информации, обеспечивают учебный процесс новыми видами наглядности.
При обучении химии широкие возможности для формирования универсальных способов деятельности дает химический эксперимент. Включение обучающихся в активную экспериментальную познавательную деятельность позволяет проникнуть в сущность химического явления, освоить его на уровне общих закономерностей и использовать усвоенный материал в качестве способа дальнейшего познания.
Лабораторные и практические работы, выполняемые по инструкциям ограничивают самостоятельность обучающихся, так как содержание этих работ предполагает в основном исполнительную деятельность,
Химический эксперимент – источник знаний о веществе и химической реакции – активизирует познавательную деятельность, воспитывает устойчивый интерес к предмету, создает условия для формирования исследовательских умений, развивает творческие способности обучающихся. Но не всегда на уроках обучающиеся могут самостоятельно проводить химический эксперимент, если речь идет об изучении токсичных или взрывоопасных веществ (н/п изучение темы “Галогены”, “Щелочные металлы”) именно поэтому информационные технологии при обучении химии становятся незаменимыми помощниками. В этом случае использование “виртуальной лаборатории” и видеоопытов является единственно возможной
Выполнение лабораторных экспериментов с использованием компьютерных технологий вносит определенные особенности в учебный процесс: возможность постановки опытов не только в процессе изложения нового, но и при закреплении материала, обобщении знаний, решении экспериментальных задач.
При подготовке обучающихся к ГИА или при подготовке к олимпиадам различных уровней необходимо решение качественных химических задач – это задачи, в которых количественные характеристики отсутствуют или они носят вспомогательный характер. Существуют различные типы качественных задач:
- Объяснение наблюдаемых или описанных явлений.
- Распознавание веществ, доказательство их качественного состава.
- Разделение смесей, отчистка от примесей.
- Получение веществ.
- Отнесение веществ или явлений к определенным типам и классам, классификация.
Решение качественных задач предполагает использование определений, формулировок законов, написания и анализа химических формул и уравнений реакций, зарисовку приборов. Качественные задачи могут быть элементами комбинированных расчетных задач, а также составной частью задач, предлагаемых на экспериментальном туре олимпиады.
Урок: обобщения и систематизации знаний по теме “Классы неорганических соединений”
Цель:
Обучающие:
Обобщить знания о качественных реакциях, изученных в 8 – 9 классах, показать значение и практическое применение качественных реакций.
Развивающие:
Развивать у учащихся образное мышление, умения сравнивать, сопоставлять, находить аналогии, предсказывать практический результат на основании теоретических рассуждений.
Воспитывающие:
Воспитывать у учащихся умение самостоятельно организовывать работу по формированию знаний, выбор наиболее оптимальных путей для этого, планирование своей образовательной деятельности (выбор способов работы на уроке: в группе, в паре, или самостоятельно).
Основные понятия: качественная реакция, электролиты, кислотно-щелочные индикаторы, окрашивание пламени ионами металлов, определение ионов.
План урока:
- Организационный момент (2 мин)
- Мотивация и целеполагание (10 мин)
- Обобщение и систематизация знаний (23 мин)
- Рефлексия учебной деятельности (5 мин)
Ход урока:
Здравствуйте ребята! Сегодня нам предстоит выполнить много интересной работы. Но прежде чем начать давайте окунемся в мир известного писателя Герберта Уэллса. У этого известного писателя есть замечательный научно-фантастический роман «Машина времени». В этом произведении писатель рассказывает о том, что один изобретатель создал удивительную машину, которая могла переносить человека в любую эпоху прошлого или будущего.
Машина времени, конечно, является вымыслом художника, тем не менее, представим себе на минуту, что мы владеем подобной машиной.
Перенесёмся с её помощью в 17 век, в лабораторию английского химика Роберта Бойля.
.… в лаборатории горят свечи, в ретортах что-то кипит, некстати вошёл садовник. Он принёс корзину с фиалками. Бойль очень любил цветы, но предстояло начать опыт. Он взял несколько цветков, понюхал и положил их на стол.
Опыт начался. Открыли колбу, из неё повалил едкий пар. Пар быстро распространялся по столу. Глаза Бойля оживились, учёный принялся за работу…
Когда же опыт кончился, Бойль случайно взглянул на цветы – они дымились. Чтобы спасти цветы, он опустил их в стакан с водой. И – что за чудеса – фиалки, их тёмно фиолетовые лепестки, стали красными. Но это не было сказочное чудо, а чудо химии.
Учёный велел помощнику готовить растворы, которые потом перелили в стаканы и в каждый опустили по цветку. В некоторых стаканах цветы немедленно начали краснеть. Они будто бы подсказывали что-то неизвестное. Здесь скрывалась тайна…
К сожалению, на этом наше путешествие в прошлое завершилось.
Но я думаю, что мы и сами можем ответить на вопросы, которые так интересовали Роберта Бойля.
Вопросы:
1. Почему фиалки изменили свой цвет?
2. В растворах каких веществ краснели фиалки? (фиалки изменили свой цвет с фиолетового на красный в кислой среде)
3. Предположите, как назвал Роберт Бойль вещества, изменяющие свой цвет в кислых и щелочных растворах? (Роберт Бойль назвал эти вещества индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель»)
4. Какие индикаторы вы знаете?
Вывод: индикаторы – вещества, которые окрашивают в характерный цвет нейтральные, кислые и щелочные растворы
Перемещаемся в “виртуальную лабораторию”. У Вас на макбуках открыт сайт: www.virtulab.net. Переходим к выполнению лабораторной работе: “Определение характера среды раствора с помощью универсального индикатора” и применим теоретические знания на практике.
Каким жидкостям или растворам соответствует кислая среда? (перечислить) Почему?
Каким жидкостям или растворам соответствует щелочная среда? (перечислить) Почему?
Каким жидкостям или растворам соответствует нейтральная среда? Почему?
Вывод: (дать определения основаниям, кислотам и солям с точки зрения ТЭД)
Основания – электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы. Щелочная реакция, т.к. повышается содержание [OH]-, а концентрация [H]+ падает.
Кислоты – электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются только ионы водорода (гидроксония).
Соли – электролиты, которые при диссоциации образуются катионы металлов и анионы кислотных остатков.
Ребята, проверим свои знания и решим небольшой онлайн тест, при правильном решении теста у Вас образуется понятие, без которого нельзя визуализировать изменение концентрации какого-либо вещества или компонента (ИНДИКАТОР).
(Тест соответствует требованиям ГИА).
Тест:
- Признаком химической реакции кальция с кислородом является
А. растворение осадкаИ. Выделение теплоты и света
Б. выделение газаГ. Появление резкого запаха.
2. признаком химической реакции алюминия с оксидом железа (III) является
А. растворение осадкаН. Выделение теплоты и света
Б. выделение газаГ. Появление резкого запаха.
3. признаком химической реакции кальция с водой является
А. испарение водыД. Выделение газа и теплоты
Б. выпадение осадкаГ. Изменение окраски раствора
4. Признаком химической реакции между растворами сульфата натрия и хлорида бария является
А. Выделение газаИ. Образование осадка
Б. растворение осадкаГ. Появление запаха
5. признаком химической реакции между растворами нитрата серебра и хлороводородной кислоты является
А. Выделение газаК. Образование осадка
Б. Растворение осадкаГ. Появление запаха
6. Признаком химической реакции между растворами гидроксида цинка и гидроксида калия является
А. Выделение газаВ. Образование осадка
А. Растворение осадкаГ. Появление запаха
7. Признаком химической реакции магния с соляной кислотойявляется
А. Образование осадкаТ. Выделение газа
Б. Выделение светаГ. Растворение осадка
8. Признаком химической реакции между пищевой содой и уксусом является
А. Образование осадкаО. Выделение газа
Б. выделение светаГ. Появление запаха
9. Признаком химической реакции карбоната калия с серной кислотой является
Р. Выделение газаВ. Выделение света
Б. Образование осадкаГ. Появление запаха
Таким образом мы рассмотрели с вами 2 совершенно различные ситуации, но в обоих случаях происходило изменение окраски катионов и анионов.
Таким образом, ребята сами формулируют цель урока - Обобщить знания о качественных реакциях.
Качественный анализ – совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные реакции, при которых наблюдается появление или исчезновение окрашивания, выделение или растворение осадка, образование газа и др. качественный анализ в водных растворах основан на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы.
Качественные реакции можно разделить на два вида: качественные реакции на катионы и анионы.
Качественные реакции на катионы- это реакции, с помощью которых можно определить наличие того или иного катиона в растворе. (Таблица №1)
Качественные реакции на анионы -это реакции, с помощью которых можно определить наличие того или иного аниона в растворе. (Таблица №2)
Перемещаемся в нашу виртуальную лабораторию. Открываем работы: “ Распознавание хлорид-, сульфат-, карбонат-анионов и катионов аммония, натрия, калия, кальция, бария”
Итак, представьте себе, что вы лаборанты в лаборатории СЭС. В этой лаборатории проводят анализ грунта на наличие в них различных катионов (NH+,K+, Na+, Ca2+, Mg2+), применяя качественные реакции. Вам предстоит качественный анализ на наличие данных катионов при помощи “виртуальной лаборатории”. Полученные данные записать в тетрадь. И сделать вывод.
Задания для об-ся: Составить уравнение качественных реакций для определения качественного состава вещества: Сульфата меди (II), хлорид железа (II), сульфат железа (III), хлорид бария.
Данный урок проводится в группах по 2-3 человека. При проведении данного урока использовалась презентация, составленная учителем и работа с виртуальной лабораторией, которая позволяет проводить виртуальный эксперимент.
В качестве раздаточного материала: таблица химических элементов Д.И.Менделеева, таблица качественных реакций на катионы, на анионы, таблица растворимости.