Тема: Добування кисню в лабораторії та промисловості. Реакція розкладу. Поняття про каталізатор. Способи збирання кисню. Доведення наявності кисню

Мета уроку:

Освітня: формувати знання учнів про способи добування кисню в лабораторії та промисловості, методами визначення та збирання кисню; сформувати поняття про реакцію розкладу та каталізатор на прикладі реакцій добування кисню.

Розвиваюча: розвивати вміння складати формули речовин, записувати рівняння хімічних реакцій; вдосконалювати хімічну мову, символіку, термінологію, номенклатуру; розвивати дослідницьку активність, пізнавальний інтерес, логічне мислення, уміння висловлювати свою думку.

Виховна: виховувати бережливе ставлення до власного здоров’я, безпечне поводження з хімічними речовинами.

Обладнання та реактиви: періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, цифрова лабораторія EinsteinТМ, проектор, ноутбук; лабораторний штатив із тримачем і лапкою, спиртівка, штатив із пробірками, газовідвідна трубка, кристалізатор, скіпка, вата, гідроген пероксид, манган(IV) оксид, вода.

Основні поняття й терміни: Оксиген, кисень, прості та складні речовини, реакція розкладу, каталізатор.

Тип уроку: комбінований.

Форма уроку: синтетична.

Місце уроку в навчальній темі: поточний.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою, основні компетентності у природничих науках і технологіях, математична компетентність, уміння вчитися впродовж життя, інформаційно-цифрова компетентність, соціальна і громадська компетентність.

Наскрізні змістові лінії: громадянська відповідальність, здоров’я і безпека, підприємливість і фінансова грамотність.

Методи і методичні прийоми:

1. Інформаційно-рецептивний:

а) словесний: розповідь, пояснення, опис, бесіда, робота з підручником;

б) наочний: ілюстрація, демонстрація, ТЗН;

в) дослідницький: дослідження методів добування кисню в лабораторії, методів збирання та виявлення кисню.

Прийоми навчання: виклад інформації, пояснення, активізація уваги та мислення, одержання з тексту та ілюстрацій нових знань, робота з цифровим вимірювальним комплексом Еinstein™.

2. Репродуктивний.

Прийоми навчання: подання матеріалу в готовому вигляді, конкретизація і закріплення вже набутих знань.

3. Проблемно-пошуковий: постановка проблемного питання.

Прийоми навчання: постановка взаємопов’язаних проблемних запитань, активізація уваги та мислення.

4.Візуальний: складання схем або таблиць, рівнянь реакцій.

Міжпредметні зв’язки: хімічна технологія, економіка, фізика, математика.

Хід уроку

І. Організаційний момент

Привітання з учнями, відмічання відсутніх на уроці учнів у класному журналі.

II. Актуалізація опорних знань

Робота з картками

  1. Складіть два речення у яких ідеться про хімічний елемент Оксиген.

  2. Складіть два речення у яких ідеться про просту речовину кисень.

  3. Як довести, що кисень важчий за повітря?

  4. Які з наведених властивостей відносяться до кисню: легший за повітря, твердий, рідкий, крихкий, важчий за повітря, за звичайних умов газ, блакитний, безбарвний, без запаху, кислий, солодкий, з різким запахом, погано розчинний у воді, добре розчинний у воді.

Бліц-опитування.

1. Охарактеризуйте поширення Оксигену в природі.

2. Охарактеризуйте склад та будову молекули кисню.

3.Охарактеризуйте фізичні властивості кисню.

4. Як кисень утворюється в природі?

5. Кисень важчий чи легший за повітря?

6. Як це визначається?

7. Чи розчиняється кисень у воді?

8. Чи здатний кисень горіти?

III. Вивчення нового матеріалу

План

  1. Добування кисню в промисловості.

  2. Добування кисню в лабораторії. Реакція розкладу. Поняття про каталізатор.

  3. Методи збирання кисню.

  4. Доведення наявності кисню

  1. Добування кисню в промисловості.

Розповідь учителя.

На заводах кисень виробляють у великих кількостях. Тому сировина для виробництва повинна мати невисоку собівартість. Тоді виробництво буде економічно доцільним та вигідним.

У промисловості кисень одержують двома способами: електролізом води та з повітря.

а) електроліз води (електролітичний метод)

Даний метод грунтується на хімічній реакції розкладу води під дією електричного струму. Через воду пропускають електричний струм, під дією якого вона розкладається на водень та кисень:

2H2O ел. струм→ 2Н2↑ + О2↑

Вода не проводить електричний струм. Для того, щоб вода проводила електричний струм до неї додають речовини, які проводять електричний струм, наприклад луги.

Установка для виробництва кисню методом електролізу води

б) з повітря (розділення повітря).

Ц ей метод є дешевшим. Він ґрунтується на використанні різниці температури кипіння газів, з яких складається повітря. Спочатку повітря зріджують. Для цього його сильно стискають (100-200 атм.), а після цього різко знижують тиск. Внаслідок цього повітря сильно охолоджується й переходить у рідкий стан (при температурі -192 °С). Рідке повітря переганяють у ректифікаційній колоні. Оскільки азот кипить при -196 °С, а кисень - при -183 °С, із рідкого повітря спочатку відганяється азот, а потім кисень.

Даний метод є фізичним процесом, оскільки тут мають місце лише процеси зміни агрегатного стану, а хімічних реакцій не відбувається.

Установка для одержання

кисню із повітря (киснева станція)

  1. Добування кисню в лабораторії

Розповідь учителя.

У лабораторії кисень одержують у невеликих кількостях. Для цього використовують речовини, які легко розкладаються з виділенням кисню незалежно від того, зустрічаються вони в природі чи добуті штучно. Для одержання кисню в лабораторії використовують термічно нестійкі оксиди, солі й інші речовини.

а) Розклад калій перманганату.

Розповідь вчителя.

Калій манганат – речовина, що при нагріванні розкладається з виділенням кисню:

2KMnO4 → K2MnO 4 + MnO2 + O2↑

б) Розклад оксидів важких металів.

Розповідь учителя.

Оксиди важких металів розкладаються під дією температури:

2НgО = 2Нg + O2↑

в) Розклад гідроген пероксиду (демонстраційний дослід)

Розповідь учителя.

Гідроген пероксид – речовина, що самовільно розкладається з виділенням кисню. Але дана реакція проходить повільно. Тому для її прискорення використовують каталізатор манган(IV) оксид (MnO2). В присутності манган(IV) оксиду розклад гідроген пероксиду відбувається швидше. Речовини, які прискорюють швидкість реакції, а самі лишаються без змін, називаються каталізаторами:

MnO2

2Н2О2 →2Н2О + О2↑

Мета: навчитися добувати кисень в лабораторії

Обладнання та матеріали на столі вчителя: цифровий вимірювальний комплекс Einstein, датчик тиску (ENPRS015), колба (100 мл), пробка з перехідником на датчик тиску; водний розчин гідроген пероксиду (H2O2) 2%, манган(IV) оксид (MnO2), вода дистильована (H2O).

Хід експерименту

  1. Приєднайте датчик тиску до пробки.

  2. В посудину налийте 40 мл розчину гідроген пероксиду.

  3. Запустіть реєстрацію даних за допомогою кнопки «Пуск».

  4. Насипте приблизно 3 г манган(IV) оксиду.

  5. Швидко закрийте посудину пробкою.

  6. Дочекайтеся завершення змін та припиніть реєстрацію за допомогою кнопки «Стоп».

  7. В разі необхідності збережіть графік.

Реакції за допомогою яких добувають кисень в лабораторії належать до реакцій розкладу.

Реакції розкладу – це хімічні реакції, в які вступає одна складна речовина, а утворюється дві і більше простіших речовин.

  1. Методи збирання кисню

Розповідь учителя.

Існує два методи збирання кисню: метод витіснення повітря та метод витіснення води.

а) метод витіснення повітря

Кисень важчий від повітря, отже посудину-приймач слід тримати дном донизу. Кисень буде опускатися на дно посудини витісняючи повітря, що міститься в ній.

Перегляд відеофрагмента «Збирання кисню методом витіснення повітря».

б) метод витіснення води.

Посудину-приймач заповнюють водою по вінця. Закривають та перевертають догори дном. Опустивши отвір посудини у кристалізатор з водою, її відкривають під водою. Вода тримається у посудині. Знизу через трубку надходить кисень, який піднімається вгору, виштовхуючи воду.

Збирання кисню витісненням води

(демонстраційний дослід)

Обладнання та реактиви: лабораторний штатив із лапкою, спиртівка, сірники, дві пробірки, пробка з газовідвідною трубкою, кристалізатор, вата, предметне скельце, дерев’яна скіпка; калій манганат, вода.

Складаємо прилад для добування кисню. Для цього в пробірку поміщаємо невелику кількість калій манганату. У верхню частину пробірки закладаємо шматочок вати для того, щоб у процесі розкладу частина речовини не потрапила до збірника. Пробірку закриваємо гумовою пробкою з газовідвідною трубкою й закріплюємо в лапці лабораторного штатива. В кристалізатор набираємо води на 2/3 його висоти. В пробірку-збірник набираємо води по вінця, закриваємо отвір предметним скельцем, перевертаємо вверх дном і занурюємо в кристалізатор з водою. Предметне скельце виймаємо і в отвір пробірки опускаємо кінець газовідвідної трубки. Пробірку з калій манганатом нагріваємо за допомогою спиртівки. У пробірці приймачі збирається кисень. Коли пробірка наповниться киснем її закриваємо не виймаючи із води. Дістаємо та ставимо у штатив для пробірок.

Доведення наявності кисню

(демонстраційний дослід)

Опустити тліючу скіпку в пробірку заповнену зібраним у попередньому досліді киснем. Скіпка спалахне.

Збирання кисню витісненням повітря

(демонстраційний дослід)

Обладнання та реактиви: лабораторний штатив із лапкою, спиртівка, сірники, дві пробірки, пробка з газовідвідною трубкою; калій манганат, вода.

Складаємо прилад, як у попередньому досліді, але кінець газовідвідної трубки опускаємо в пусту пробірку, поставлену в штатив.

Невелику кількість калій перманганату поміщуємо на дно пробірки. У верхню частину пробірки закладаємо шматочок вати для того, щоб у процесі розкладу частина речовини не потрапила до збірника. Пробірку закриваємо гумовою пробкою в газовідвідною трубкою й закріплюємо на штативі, а потім потроху нагріваємо. У пробірці приймачі збирається кисень. Коли пробірка наповниться киснем її закриваємо та ставимо у штатив для пробірок.

  1. Доведення наявності кисню

Розповідь учителя.

Кисень підтримує горіння. Тому тліюча скіпка спалахує, щойно стикається з киснем.

Перегляд відео фрагмента «Доведення наявності кисню».

IV. Узагальнення й систематизація знань

Фронтальне опитування.

1. Яким чином одержують кисень в лабораторії?

2. Яким чином кисень одержують в промисловості?

3. Які речовини називають каталізаторами?

4. Де в повсякденному житті ми стикаємося з дією каталізаторів?

5. Які реакції називають реакціями розкладу?

Виконання вправ

1. Нітратна кислота має формулу HNO3. Під дією світла вона розкладається. При цьому утворюються такі речовини: вода, кисень, газ бурого кольору NO2. Напишіть рівняння реакції.

V. Домашнє завдання

Опрацювати § 20, виконати № 148.




‹
›