|
Закон сохранения массы веществ.
Мальцева Елена Михайловна, учитель химии МБОУ СОШ №36
Жак Альфия Мавлюдовна, учитель математики МБОУ СОШ №36
Цели урока:
Образовательные –
· Рассмотреть закон сохранения массы веществ.
· Раскрыть роль ученых-химиков (Р. Бойль, М.В. Ломоносов, А. Лавуазье) в открытии этого закона.
· Объяснить значение закона сохранения массы веществ в химии как одной из форм научных знаний о природе.
· Умение применять математические знания к решению химических задач.
· Демонстрация тесных связей предметов.
· Ввести понятие «химическое уравнение», как подтверждение закона сохранения массы веществ.
· Начать формировать умения составлять уравнения химических реакций.
Развивающие –
· Развивать навыки работы с лабораторным оборудованием и реактивами, соблюдая правила техники безопасности.
· Расширение кругозора учащихся.
· Развитие приемов умственной деятельности, памяти, внимания, умения сопоставлять, анализировать, делать выводы.
· Повышение информационной культуры учащихся, интереса к предметам математика и химия.
Воспитательные –
· Воспитывать культуру общения в коллективе, умение работать в паре и в группе.
· Воспитывать наблюдательность, аккуратность, организованность
Тип урока – интегрированный урок химии-математики, урок формирования знаний, умений, навыков с элементами проблемного обучения.
Форма организации учебной деятельности – сочетание фронтальной, индивидуальной и работы в группе.
Оборудование и средства обучения:
Компьютер;
Интерактивная доска;
Мультимедийный проектор;
Презентация(Smartnotebook)
На столах у детей – номера групп, рабочие листы, карточка-консультант, задания для групповой работы, лабораторное оборудование(лабораторные весы с уравновешенными сосудами Ландольта с растворами.
Эпиграф:
«Доводы, до которых человек додумался сам,
обычно убеждают его больше, нежели те,
которые пришли в голову другим».
Блез ПАСКАЛЬ
Ход урока
I. Организация деятельности учащихся.
Дидактическая задача: подготовка учащихся к работе на уроке.
При входе в кабинет, ребята получают карточку с номером группы и занимают место в своей группе. Учитель приветствует детей.
Учитель химии:
Вам хватило минутки, для того, чтобы занять свое место в группе и приготовится к уроку. За минуту можно успеть многое – сделать важный телефонный звонок, влюбиться, расстаться, сделать открытие, начать урок.
II. Актуализация опорных знаний учащихся
Дидактическая задача: Активизировать ранее изученные понятия «физические и химические явления, химическая реакция», разграничить эти понятия, чтобы подготовить учащихся к восприятию нового материала. определить цели и задачи урока.
Учитель химии:
Совсем недавно вы начали открывать для себя новую науку – химию. Давайте вспомним вместе, что такое химия?
(Химия – наука о веществах и их превращении).
Вокруг нас постоянно происходят превращения, изменения, которые мы называем явлениями. На прошлых уроках вы изучали физические и химические явления. Что такое физическое явление? (Физическое явление, это явление которое сопровождается изменением формы или агрегатного состояния вещества). Что такое химическое явление (Химическое явление – превращение одних веществ в другие).
Практические задачи (групповая работа) – Сейчас я предлагаю вам решить практическую задачу. Но прежде, вспомним правила техники безопасности.
(Учащиеся проговаривают правила Т.Б)
У каждой группы – свое задание. Ваша задача, проделав опыт ответить на вопрос – С каким явлением вы столкнулись? И объяснить, почему вы так считаете?
1 группа.
Истолочь в керамической ступке кусочек мела.
Наблюдения ________________
Вывод ________________________ (какое явление и почему?)
2 группа
Медную проволоку изогните в виде спирали.
Наблюдения _________________
Вывод ________________________ (какое явление и почему?)
3 группа
В стакан с содой добавить раствор столового уксуса
Наблюдения _____________
Вывод ________________________ (какое явление и почему?)
4 группа
В стакан с раствором питьевой соды опустить полоску индикаторной бумаги
Наблюдения _____________
Вывод ________________________ (какое явление и почему?)
По окончании решения практической задачи представитель от каждой группы озвучивает задание, наблюдение и вывод
III. Изучение нового материала.
Дидактическая задача: определить цели и задачи урока, познакомить учащихся с открытием закона сохранения массы, его формулировкой и значением.
Учитель химии:
В соответствии с инициативой Международного союза теоретической и прикладной химии – ИЮПАК (International Union of Pure and Applied Chemistry – IUPAC), поддержанной ЮНЕСКО, Организация Объединённых Наций объявила 2011-й год Международным годом химии.
19 ноября 2011 года – знаменательная дата в истории России, 300-летие великого российского учёного и просветителя М. В. Ломоносова.
Биография Ломоносова – это биография «молодой науки российской», здесь судьба человека тесно связана с научными открытиями и творческими деяниями. России, прежде всего, служил Михайло Ломоносов, ей посвящал свои оды и исследования.
Перед уроком каждой группе были даны задания подготовить краткие сообщения о М.В.Ломоносове.
Учащиеся делают сообщения:
· "Детские годы М.В. Ломоносова"
· Путь в Науку
· Ломоносов –ученый
· Наследие Ломоносова
Учитель математики:
Большое значение Ломоносов придавал математике, рекомендуя широко применять математические методы в других науках.
Математику,— писал ученый, — ”почитаю за высшую степень человеческого познания, но только рассуждаю, что ее в своем месте после собранных наблюдений употреблять должно”. Эти слова созвучны нашему веку, когда методы математики получили большое распространение как в естественных, так и в гуманитарных науках. 
Математика — это наука, исторически основанная на решении задач о количественных и пространственных соотношениях реального мира путём идеализации необходимых для этого свойств объектов и формализации этих задач.
Михаил Васильевич Ломоносов является одним из великих учёных, которого без сомнений можно поставить на одно из первых мест среди разносторонне одаренных людей в истории человечества. В 1741 году Ломоносов написал сочинение, изумившее всех своим названием: Elementa Chimiae Mathematicae (”Элементы математической химии”, на латыни). Химия и математика! Современникам Ломоносова одно сопоставление этих слов казалось нелепым.
Математическая химия — раздел теоретической химии, область исследований, посвящённая новым применениям математики к химическим задачам. Основная область интересов — это математическое моделирование химических явлений и процессов.
Учитель химии:
Все явления, происходящие вокруг нас, все объекты живой и неживой природы существуют по законам, которые вам предстоит узнать и постичь. Мир и природа едины, поэтому существуют законы, общие для всех наук. Одним из таких законов является закон сохранения массы веществ. История открытия этого закона берет начало с 18 века.
Я предлагаю Вам следующий план изучения нашей темы:
Нам предстоит:
· Познакомится с трудами великих ученых Роберта Бойля, Михайла Васильевича Ломоносова, Антуана Лорана Лавузье.
· Совершить научное открытие!
· Посетить виртуальную «Экспериментальную мастерскую».
· Прикоснуться к искусству тайнописи химических реакций!!!
Сегодня мы совершим научное открытие, а для этого перенесемся в 18-й век в лабораторию великого русского ученого М.В. Ломоносова.
История открытия закона.
Учитель химии:
Конец XVII- начало XVIII века характеризуются господством теории флогистона. Суть этой теории состояла в том, что все вещества, способные гореть или превращаться в оксиды, содержат невесомый «флогистон» (означающий в переводе с греческого воспламеняющийся). В соответствии с теорией флогистона металл, при прокаливании отдаёт флогистон, превращаясь в оксид, в результате теряет в весе (в то время использовали понятие вес, а не масса). Однако, некоторые учёные того времени, в том числе и знаменитый английский химик Роберт Бойль, полагали, что при прокаливании на воздухе металлов их вес увеличивается, он прокаливал металлы на открытом воздухе и, наблюдая увеличение веса металлов, сделал выводы, что он увеличивается за счёт проникновения в них «теплорода».
Закон сохранения массы был теоретически открыт в 1748 году и экспериментально подтверждён в 1756 году русским ученым М.В. Ломоносовым.
Французский учёный Антуан Лавуазье в 1789 году окончательно убедил учёный мир в универсальности этого закона. Как Ломоносов, так и Лавуазье пользовались в своих экспериментах очень точными весами. Они нагревали металлы (свинец, олово, и ртуть) в запаянных сосудах и взвешивали исходные вещества и продукты реакции.
В конце XVIII века научное сообщество признало закон сохранения массы (закон Ломоносова-Лавуазье) и отказалось от теории флогистона.
Ломоносов доказал, что масса веществ до и после реакции остается неизменной. Результаты своих опытов в 1748 году Ломоносов сформулировал в виде закона:
«Все перемены в натуре случающиеся, такого суть состояния, что, сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому».
Я вижу, вам не совсем понятна такая формулировка. На современный лад закон звучит так:
«Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе образовавшихся веществ».
Видеофрагмент. Посмотрим видеофрагмент, подтверждающий закон сохранения массы.Видео-эксперимент: Нагревание меди.
Описание эксперимента: В коническую колбу помесите 2 грамма измельченной меди. Плотно закройте колбу пробкой и взвесьте. Запомните массу колбы. Осторожно нагревайте колбу в течение 5 минут и наблюдайте за происходящими изменениями. Прекратите нагревание, и когда колба охладится, взвесьте её. Сравните массу колбы до нагревания с массой колбы после нагревания.
Вывод: Масса колбы после нагревания не изменилась.
Учитель математики:
Первоначально этот закон был сформулирован как закон сохранения материи. Давайте применим это определение к математической задаче:
Даны два одинаковых стакана объёмом 200 миллилитров. В первом содержится 100 миллилитров чая, во втором – 100 миллилитров молока (смотри рисунок 1).
Рисунок 1.
Берем столовую ложку объёмом 20 миллилитров, зачерпывает 20 миллилитров чая из первого стакана и выливает во второй стакан, где было налито молоко. После этого во втором стакане образуется смесь из 100 миллилитров молока и 20 миллилитров чая (смотри рисунок 2).
Рисунок 2.
После этого он же (после размешивания смеси, необязательно тщательного, или вовсе не размешивая) зачерпывает из второго стакана, где находится уже смесь молока и чая, той же ложкой 20 миллилитров получившейся смеси и выливает её обратно в первый стакан (смотри рисунок 3).
Рисунок 3.
После этих двух переливаний в первом стакане (где сначала был один чай) будет 100 миллилитров смеси, в которой много чая и немного молока. А во втором стакане будет 100 миллилитров смеси, в которой будет много молока и немного чая.
Вопрос: чего больше: в первом стакане молока или во втором стакане чая?
В первом стакане молока будет ровно столько же, сколько во втором стакане будет чая.
Почему? Предположим, что после указанных двух переливаний в первом стакане оказалось x миллилитров молока (смотри рисунок 4).
Рисунок 4.
Теперь спросим себя: а сколько тогда в этом первом стакане не хватает чаю? Ответ очевиден: тех же x миллилитров. А где может находиться этот чай? Закон сохранения материи говорит нам, что этот чай может находиться только во втором стакане (смотри рисунок 5).
Рисунок 5.
Следовательно, после описанных двух переливаний молока в первом стакане будет ровно столько же, сколько чая во втором.
Учитель химии: Как вы убедились, закон сохранения материи при помощи математики превращается в химический закон сохранения массы вещества, который помогает глубже понять суть химических реакций.
Вернемся в историческое прошлое:
Проверим данное утверждение.
Пронаблюдаем за другими видео-экспериментами:
Горение свечи в замкнутом сосуде
Выполним лабораторную работу, подтверждающую закон сохранения массы:«Сохранение массы веществ в реакциях»
На столах весы на которых весят два уравновешенных сосуда Ландольта: учащиеся смешивают растворы хлорида железа (III) и радонида калия, хлорида бария и серной кислоты.
Наблюдения:в первом сосуде изменилась окраска, во втором выпал белый осадок, весы остались уравновешенными.
Вывод: Произошли химические реакции, масса продуктов реакции не изменилась.
IV. Этап проверки понимания учащимися новых знаний
Дидактическая задача этапа: установить усвоили или нет учащиеся знания.
Работа в группах. А сейчас я предлагаю Вам небольшие задачи. Обсудите их в группах и через минуту докажите справедливость закона сохранения массы.
1 группа
Масса золы, полученной при сжигании дров гораздо меньше массы исходных веществ. Объясните, не противоречит ли этот факт закону сохранения массы веществ?
Дополнительная информация!
При сжигании дров органические вещества, входящие в состав дерева превращаются в водяной пар и углекислый газ.
2 группа
Горящая свеча тает, оставляя лишь маленькую лужицу парафина. Объясните, не противоречит ли это закону сохранения массы веществ.
Дополнительная информация!
При горении парафина образуются летучие водяные пары и углекислый газ.
3 группа
Объясните, не противоречит ли закону сохранения массы веществ, что масса проржавевшего ведра может оказаться больше, чем масса такого же нового ведра?
Дополнительная информация!
Ржавчина образуется при взаимодействии железа с кислородом воздуха и влагой.
4 группа
Можно ли при сжигании 100 кг угля (С) получить углекислого газа (СО2) больше, чем 100 кг? За счет чего масса углекислого газа больше массы использованного угля?
Дополнительная информация!
При горении вещества присоединяют кислород.
(Ребята работают в группах, затем зачитывают и комментируют задания)
При каких условиях выполняется закон сохранения массы?
(Учащиеся делают вывод, что закон выполняется только в условиях замкнутой системы).
Все химические процессы, происходящие в природе, подчиняются закону сохранения массы веществ, поэтому он является единым законом природы. В результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка. Так как число атомов до и после реакции остается неизменным, то общая масса тоже не изменяется.
Видеофрагмент. Анимация.
Для записи химической реакции применяют химическое уравнение.
Учитель математики:
Где вы встречались с уравнениями? В чем заключается смысл математического уравнения? - Равенство двух выражений, содержащее переменную. (Учитель математики поясняет, что в уравнении правая часть равна левой части, но в математике части уравнения можно менять местами, а в химии нет)
Химическое уравнение – условная запись химической реакции с помощью химических формул и коэффициентов.
Видеофрагмент. Я предлагаю Вам посмотреть реакцию сплавления серы и железа(видеофрагмент). А теперь запишем данную реакцию в виде уравнения:
Реагенты - Продукты
Fe+ S = FeS
Выпишем относительные молекулярные массы веществ:
56+32 = 88
Выполняется закон сохранения массы?
Посмотрим реакцию горения магния(видеофрагмент). А теперь запишем данную реакцию в виде уравнения:
Реагенты - Продукты
Mg + O2 = MgO
Выпишем относительные молекулярные массы веществ:
24 + 32 = 40
Закон сохранения массы не выполняется. Почему? В чем загадка? Как решить эту проблему? Как превратить данную запись в уравнение (т.е. сделать так, чтобы справа и слева было одинаковое число атомов).Это тема нашего следующего урока.
V. Домашнее задание.
§33 упр.1-2
VI. Рефлексия.
Дидактическая задача этапа: дать возможность детям оценить свои ощущения к концу урока
Пословицы и поговорки:
Терпение и труд всё перетрут.
Тяжело в учении – легко в бою.
Плох тот солдат, который не мечтает стать генералом.
Человек должен верить, что непонятное можно понять: иначе он не стал бы размышлять о нём.
Единственный путь, ведущий к знанию, – это деятельность.
Какое выражение соответствует вашему эмоциональному состоянию в конце урока?
VII. Итог урока – выставление оценок.
Дидактическая задача этапа: дать оценку успешности достижения цели.
Наш урок подошел к концу. Сегодня мы приоткрыли дверцу в мир новых знаний. Еще много нового нам предстоит узнать и постичь. Надеюсь, что урок Вам понравился. Вы видите на экране разные «смайлики». Покажите мне на своих лицах, какое у Вас настроение к концу урока. В завершении всех хочу поблагодарить за работу на уроке и пожелать успехов в будущем.
|
