Тема урока «Ионное произведение воды»

Цель урока: познакомить учащихся с новым понятием ионного произведения воды, опираясь на положения теории электролитической диссоциации и роли данного процесса в биологических объектах и окружающей среде.

Задачи урока: 1. Расширить знания и умения учащихся применять полученные знания на практике

                            2. Развивать исследовательские навыки, выявлять отличия, устанавливать закономерности между различными явлениями

                           3. Учащиеся должны практически убедится и доказать необходимость проверки полученных знаний, осознать важность образования

 

Оборудование: для учителя – набор УИБ, растительные индикаторы, раздаточный карточки для практической работы, карточки с тестами.

Для учащихся: по группам –

 1 группа – УИБ, пипетки, стаканы, мыло (хозяйственное и туалетное),  шампунь- 3 вида, моющие средства для посуды («АОS», «Fairy», «Санита»)

 2 группа – УИБ, пипетки, стаканы с СМС (6 – видов)

 3 группа – УИБ, пипетки, стаканы с водой (из разных источников, минеральная вода – 2 разных, молоко домашнее, натуральный сок и лимонад – 2 вида)

Тип урока – изучение нового материала

Методы – частично-поисковый, наглядный, беседа, практическая работа

 

На доске « Единственный путь, ведущий к познанию, - это деятельность.»

                                                                                                             Б. Шоу

Литература для учителя: «Химия 11 (часть 1), Журналы «Химия в школе»  1989 -4; 2002 -9; 2008 -4; 2007 -5

 

ХОД УРОКА

1.       Организационный момент

Активизация познавательной деятельности учащихся:

Вопросы на доске:

Какой процесс носит название электролитической диссоциации?

На какие ионы распадаются кислоты?

На какие ионы распадаются основания?

Как происходит диссоциация воды?

Как зависит реакция среды от концентрации ионов водорода и гидроскид-анионов?

Что показывают pH и pOH? Как они определяются?

2.       Изучение нового материала.

А) Амфотерность воды

Б) Электропроводность воды

Только одна молекула из 5,6 *108 молекул воды распадается на ионы

В) Электролитическая диссоциация воды

H2O + H2O = H3O+ + OH-

H2O ↔ H+ + OH-

           В) Объяснение константы диссоциации

           Кр== 1,8 *10-16 или [Н+] *[ОН-] =Кр*[Н2О]

          Концентрация недиссоциированных молекул воды равна:

             [Н2О] =1000г/18г/моль =55,56 моль,

следовательно, [Н+]*[ОН-] =1,8*10-16*55,56 =1,0 * 10-14

          Г) Ионное произведение воды

                 [H+] [OH-] =[H2O] =10-14  (при 25*)

Определение:  ионное произведение воды – величина постоянная при данной температуре для воды и любых водных растворов, равная произведению концентрации  ионов водорода и гидроксид-ионов,

т.е. 10-14.

         Д) Водородный показатель (рН)

Водородный показатель (рН) – количественная характеристика кислотности среды. Он равен отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных ионов водорода в растворе: рН = -lg[H+]. Например, если [Н+] =10-5 моль/л, то lg10-5 = 5, т.е. рН =5.

Иногда кроме рН используют показатель рОН, который равен -lg[OH-]. Логарифмируя ионное произведение воды, получим:

lg[H+] + lg[OH-] = -14, или рН + рОН = 14 ( при 25*)

В нейтральной среде концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов, а её рН =7. В кислой среде концентрация ионов водорода больше, чем концентрации гидроксид-ионов, а рН < 7. В щелочной среде концентрация ионов водорода меньше, чем концентрации гидроксид-ионов, а, следовательно, рН такой среды >7.

Таблица. Зависимость среды раствора от концентрации ионов Н+ и ОН-

 

 

Водородный показатель широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных растворов, в том числе и различных биологических сред. Значение рН оказывает влияние на протекание физико-химических процессов в живых организмах, технологических процессов на производстве, в сельском хозяйстве, природе.

Е) Индикаторы

Кислотность среды определяется с помощью индикаторов. Они представляют собой органические соединения, изменяющие свою окраску при изменении кислотности среды.

Для приблизительной и быстрой оценки рН растворов ( с точностью до 1) применяют универсальный индикатор – это смесь кислотно-основных индикаторов, позволяющая определить значение рН от 1 до 10.

Провести опыт определения рН кислоты и щёлочи с помощью УИБ

Реклама в настоящее время нас преследует. Поневоле приходится прислушиваться к неё и делать, порой необдуманные поступки. Всегда ли можно верить рекламе? На этот вопрос мы с помощью исследования рН разных товаров сможем дать ответ.

Ж) Практическая работа: «Определение рН различных жидкостей применяемых человеком с помощью УИБ».

Правила техники безопасности. Работа с УИБ.

Работа по группам. Результаты исследования вносят в таблицу на листках и в компьютер.

Пример:

 

3.       Закрепление по группам:

1.       Сделать выводы по полученным значениям рН исследуемых жидкостей.

2.       Тест сличения: найти соответствие

 кислая среда                               рН =7

      нейтральная среда                   рН>7

 щелочная среда                        pH<7

Тест дополнения:      ионное произведение воды – величина постоянная при данной температуре для воды и любых водных растворов, равная произведению … ионов водорода и   …,

т.е. …   Водородный показатель (рН) – количественная характеристика кислотности среды. Он равен   …   концентрации свободных ионов водорода в растворе: рН = …     Универсальный индикатор – это смесь … индикаторов, позволяющая определить значение рН от … до ….

 

Дополнительный материал – сведения о самодельных природных индикаторах.

 

Домашнее задание: & 31 учебник Кузнецовой Н.Е.

 

Дополнительная информация « Занимательно об индикаторах»

Лакмус был открыт в 1663 году. Он представлял собой водный раствор лишайника, растущего на скалах в Шотландии. Роберт Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для соляной кислоты. Вылив настой, Бойль наполнил склянку кислотой и с удивлением обнаружил, что кислота покраснела. Заинтересовавшись этим явлением, Бойль на пробу добавил несколько капель к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и щелочей, названный по имени лишайника лакмусом.

В настоящее время химики часто пользуются индикаторной бумагой, пропитанной смесью разных индикаторов – универсальным индикатором.

Когда нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять самодельные индикаторы из природного сырья.

    Исходным сырьём для получения отваров природных индикаторов могут служить цветки герани, лепестки пиона или мальвы, ирис или анютины глазки, а также ягоды малины, клубники, черники, черноплодной рябины, соки вишни, смородины, винограда, плоды и кора крушины, ягоды черёмухи, краснокочанная капуста.

 Эти природные материалы содержат окрашенные вещества, способные менять свой цвет на то или иное воздействие. Попадая в кислотную или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом.

   Рецепт приготовления самодельных индикаторов

Взять по 50г сырья, измельчить, залить 200мл воды и кипятить в течении 1-2 мин. Полученные отвары охлаждают и фильтруют. С целью предохранения оп порчи в полученный фильтрат добавляют спирт в соотношении 2:1

 

Инструкция для практической работы

 

Химики-эксперты – группа №2

1.       Информация к исследовательской работе: поверхностный слой кожи эпидермис покрыт микроскопически тонким слоем – кислотной мантией. В эпидермисе протекает множество биохимических процессов. В результате образуются кислоты – молочная, лимонная и другие. Плюс к этому – кожное сало и пот. Всё это и составляет кислотную мантию кожи. Следовательно, нормальная кожа имеет кислотную среду, рН кожи составляет в среднем 5,5

2.       Правила техники безопасности.

3.       Практическая работа.

1)      Отрежьте ножом или отщипните маленький кусочек хозяйственного мыла

2)      Положите в химический стакан и налейте воды (половину стакана)

3)      Размешайте мыло в воде

4)      Проверьте УИБ среду полученного раствора

5)      Занесите данные в таблицу

6)      В последовательности, занесённой в таблице, продолжите исследование моющих средств.

 

 

Сделайте вывод о правильном применении данных средств

 

 

Инструкция к практической работы

Химики-эксперты – группа №3

1.       Информация к исследовательской работе: СМС имеют немало преимуществ по отношению к мылу. Это и стирка в широком интервале температур и мытьё в воде любой жёсткости и наличие большого количества добавок (отбеливатели, антистатики, ферменты). А есть ли недостатки? Главный из них это загрязнение окружающей среды. Основную опасность представляют полифосфаты. Сейчас стараются применять такие ПАВ, которые могли бы в природе подвергаться естественному разложению. Полифосфаты, попадая в водоёмы, вызывают бурное размножение планктона, «цветение» воды, что в свою очередь приводит к загрязнению водоёма, гибели живых организмов из-за недостатка кислорода. Однако ситуация не безвыходная. Вместо фосфатов можно использовать цитраты – соли лимонной кислоты. Цитрат натрия в сочетании с сульфатом натрия эффективно снижает жёсткость воды и не загрязняет окружающую среду (цитраты в природе быстро подвергаются разложению), их можно использовать в меньших количествах, чем полифосфаты, они создают при стирке менее щелочную среду.

2.       Правила техники безопасности.

3.       Практическая работа:

1)      Маленькой ложечкой насыпьте в химический стакан первое СМС, налейте воды (примерно половину стакана).

2)      Проверьте УИБ среду полученного раствора

3)      Занесите данные в таблицу

 

4)      Сделайте вывод по работе с точки зрения влияния на здоровье человека и состояния окружающей среды.

 

Инструкция к практической работы

Химики-эксперты – группа №1

1.       Информация к исследовательской работе: желудочный сок имеет кислую среду –рН = 1,5 -2. Это обеспечивается находящейся в желудке соляной кислотой, которая постоянно вырабатывается железами. В желудке расщепляются белки и частично жиры. На основе экспериментальных данных попробуйте сделать вывод о влиянии пищи на постоянство желудочного сока. Какая пища может повысить кислотность, а какая понизить? Можно ли самостоятельно без обследования приписать себе минеральную воду?

2.       Правила техники безопасности.

3.       Практическая работа:

1)В чистые стаканы по очереди налейте исследуемую жидкость

2) Исследуйте с помощью УИБ среду и занесите полученные данные в таблицу.

 

 

Сделайте выводы по пищевым напиткам и их возможном влиянии на здоровье человека.

 

 

                                    Шпаргалка к уроку «Ионное произведение воды»

Процесс распада электролита на ионы при растворении в воде или расплавлении называется электролитической диссоциацией.

Кислоты –это сложные вещества, которые разлагаются с образованием катионов водорода H+

HCI –соляная кислота; H2SO4 – серная кислота; HNO3 –азотная ксилота

Основания – это сложные вещества, которые разлагаются с образованием гидроксид-анионов  OH-

NaOH –гидроксид натрия; KOH - гидроксид калия;

Амфотерность – это проявление веществом двойственных свойств.

                            HOH              H+ + OH-

 

 

Нужно запомнить!!!

Ионное произведение воды - [H+] [OH-] =[H2O] =10-14  

Водородный показатель (рН) – количественная характеристика кислотности среды. Он равен отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных ионов водорода в растворе: рН = -lg[H+]. Например, если [Н+] =10-5 моль/л, то lg10-5 = -5, т.е. рН =5.

В нейтральной среде рН = 7

В кислой среде рН <7

В щелочной среде рН >7

 

Интересно -----

Мне непонятно ----