ОТКРЫТЫЙ УРОК ПО ХИМИИ В 12 КЛАССЕ.
ТЕМА УРОКА"ГИДРОЛИЗ"
Цель – изучить сущность гидролиза солей в водных растворах.
Задачи – сформулировать определение понятия “гидролиз”, научиться объяснять химические процессы, протекающие в водных растворах солей, записывать уравнения реакций гидролиза, предсказывать и объяснять изменение кислотности среды и образование кислых и основных солей в этом процессе, познакомиться с ролью гидролиза солей в природе, хозяйственной деятельности и повседневной жизни человека.
I. АКТИВИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ.
Разминка.
* Назовите формулы сильных оснований.
* Назовите формулы слабых оснований.
* Назовите формулы сильных кислот.
* Назовите формулы слабых кислот.
* По какому признаку эти вещества классифицируют на сильные и слабые?
* Какие ионы образуются при диссоциации оснований?
* Какова среда раствора в данном случае?
* Какие ионы образуются при диссоциации кислот?
* Какова среда раствора?
* Сделайте вывод, присутствие каких ионов обуславливает щелочную и кислотную реакцию среды.
* Как изменится цвет лакмуса в щелочной и кислотной среде?
Химический эксперимент.
Перед вами три пробирки, в которых растворы кислоты, щелочи, дистиллированная вода, водопроводная вода. Подтвердим ваши ответы экспериментом. При работе не забывайте о правилах ТБ при обращении с химическими веществами.
Какова окраска лакмусовой бумаги в пробирках?
Результаты реакций в 1-3 пробирках мы легко можем объяснить. А как объяснить слабощелочную реакцию среды в пробирке с водопроводной водой?
Вспомним, в чем различие дистиллированной воды и воды водопроводной. (присутствие растворенных солей). Значит, окраску лакмуса обуславливает наличие в воде растворенных солей.
Можем ли мы, основываясь на имеющихся знаниях, объяснить результаты 4 опыта? Действительно, вы столкнулись с неизвестным пока для вас явлением, которое не можете грамотно истолковать на основании имеющегося у вас опыта и знаний. Это явление – гидролиз солей в водных растворах, и ему мы посвятим сегодняшний урок.
Запишите тему урока:
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ.
Наша цель – изучить сущность гидролиза солей в водных растворах.
Задачи – сформулировать определение понятия “гидролиз”, научиться объяснять химические процессы, протекающие в водных растворах солей, записывать уравнения реакций гидролиза, предсказывать и объяснять изменение кислотности среды и образование кислых и основных солей в этом процессе, познакомиться с ролью гидролиза солей в природе, хозяйственной деятельности и повседневной жизни человека.
В заключении урока планируется тестовый контроль.
II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.
Рассмотрим название явления “гидролиз”. Данный термин состоит из двух составных частей от греческого “гидро” – вода, “лизис” – разложение. Дословно, гидролиз – разложение водой.
Думаю, к концу занятия нам удастся сформулировать полное определение понятия “гидролиз”.
Демонстрационный опыт.
Предлагаю вашему вниманию еще один небольшой эксперимент. В трех колбах находится дистиллированная вода. Как видите, среда – нейтральная, т. к. окраска лакмоида фиолетовая. Растворим в 1 пробирке хлорид алюминия, во-второй – карбонат натрия, в третьей – хлорид натрия. Как изменилась окраска лакмоида? О чем это говорит (среда в 1 пробирке кислотная, во второй – щелочная, в третьей - нейтральная)
Следовательно, можно сделать вывод, что
в 1-й пробирке присутствуют ионы____________,
во 2-й пробирке ионы_______________,
в 3-й пробирке _______________.
Попробуем разобраться, что же произошло.
Вода, как вы знаете, является слабым электролитом и диссоциирует на положительные ионы водорода и гидроксид-ионы.
Мы знаем, что соли – производные кислот и оснований.
Растворимая соль в воде диссоциирует на составляющие ее ионы.
Хлорид алюминия – соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, диссоциирует следующим образом
Очевидно, что в растворе данной соли противоположно заряженные ионы объединятся.
Катионы алюминия прочно связывают гидроксид-ионы, так как гидроксид алюминия слабое основание и не подвергается диссоциации.
Хлорид-ионы не могут быть связаны катионами водорода, так как соляная кислота – сильная и диссоциирует полностью.
В результате – в растворе избыток катионов водорода, вследствии этого – среда раствора кислотная.
Для того, чтобы записать уравнение гидролиза, воспользуемся памяткой.
1. Определим состав соли:
2. Возьмем ион слабого электролита и напишем уравнение его взаимодействия с составными частями воды:
3. На основании краткого ионного уравнения напишем молекулярное уравнение. Исходные вещества известны – соль и вода, продукты гидролиза составим, связывая образовавшиеся ионы с теми ионами соли, которые не участвуют в гидролизе:
Одним из продуктов данной обменной реакции является основная соль.
Сформулируем вывод:
Раствор соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, имеет кислотную реакцию, так как в растворе избыток катионов водорода.
Карбонат натрия – соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, диссоциирует следующим образом
Карбонат-ионы прочно связываюткатионы водорода, так как угольная кислота слабая.
Катионы натрия не могут быть связаныгидроксид-ионами, так как гидроксид натрия – сильное основание и диссоциирует полностью.
В результате в растворе избыток гидроксид-ионов, вследствие чего среда щелочная.
Воспользовавшись памяткой, самостоятельно составьте молекулярное уравнение гидролиза карбоната натрия.
Одним из продуктов данной обменной реакции является кислая соль.
Сформулируем вывод:
Раствор соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, имеет щелочную реакцию, так как в растворе избыток гидроксид-ионов.
Хлорид натрия – соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой.
Хлорид натрия гидролизу не подвергается, так как в составе соли нет иона, который мог бы при взаимодействии с водой образовывать слабый электролит.
Сформулируем вывод:
Раствор соли, образованной сильным основанием и сильной кислотой, имеет нейтральную реакцию, так как в растворе равное количество катионов водорода и гидроксид-ионов.
Случай, когда соль образована слабым основанием и слабой кислотой более сложный и будет рассмотрен в 11 классе. Продукты гидролиза зависят от соотношения констант диссоциации основания и кислоты. Отмечу лишь, что зачастую гидролиз в данном случае идет необратимо, соль полностью разлагается водой. В этом случае в таблице растворимости в ячейке соответствующей соли стоит прочерк.
Думаю, теперь мы сможем сформулировать определение понятия “гидролиз”
Проанализируйте записи молекулярных уравнений рассмотренных процессов:
К какому типу мы отнесем данные реакции?
Какие вещества в них участвуют?
В чем заключается сущность гидролиза? Какие продукты данных взаимодействий с точки зрения теории электролитической диссоциации мы получили?
Итак, гидролиз – это реакция обмена между некоторыми солями и водой приводящая к образованию слабого электролита.
III. ЗАКРЕПЛЕНИЕ
Можно ли по составу соли сделать заключение о возможности ее гидролиза?
Это возможно с помощью таблицы растворимости. Нерастворимые соли гидролизу практически не подвергаются. Если соль в воде растворима, то следует выяснить, входит ли в ее состав катион, отвечающий слабому основанию, или анион, отвечающий слабой кислоте.
Так отчего же водопроводная вода имеет слабощелочную среду? Из-за гидролиза солей, которые в качестве примесей имеются в водопроводной воде. Можем предположить, что это соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой. Предлагаю в качестве домашнего задания следующее: выяснить из дополнительных источников, какие соли находятся в нашей воде и составить уравнения их гидролиза.
Заполнение таблицы
Название соли Уравнение гидролиза Среда раствора Окраска лакмусовой бумаги
Карбонат калия
Нитрат железа (II)
Хлорид бария
IV. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.
Роль и практическое применение гидролиза (сообщения учащихся)
Гидролиз в природе.
Обменные реакции между солями и водой широко распространены в природе.
Явление гидролиза играет огромную роль в химическом преобразовании земной коры. Многие минералы земной коры - это сульфиды металлов, которые хотя и плохо растворимы в воде, постепенно взаимодействуют с ней. Такие процессы идут и на поверхности Земли, и особенно интенсивно в ее глубинах при повышенной температуре. В результате образуется огромное количество сероводорода, который выбрасывается на поверхность при вулканической деятельности. А силикатные породы постепенно переходят в гидроксиды, а затем в оксиды металлов. В результате гидролиза минералов – алюмосиликатов – происходит разрушение горных пород.
Известный нам малахит (Cu2(OH)2CO2) – не что иное, как продукт гидролиза природных карбонатов.
В Мировом океане соли также интенсивно взаимодействуют с водой. Выносимые речной водой гидрокарбонаты кальция и магния придают морской воде слабощелочную реакцию. Именно в такой слабощелочной среде прибрежных вод рН приблизительно равно 9 наиболее интенсивно протекает фотосинтез в морских растениях и наиболее быстро развиваются морские животные. А если вспомнить о составе рН крови млекопитающих, в том числе и человека, то вы сможете не только сделать вывод о единстве животного мира на Земле но и сформулировать и некоторые гипотезы происхождении жизни на планете.
Гидролиз в народном хозяйстве.
Гидролиз доставляет немало хлопот нефтяникам. Как известно, в нефти имеются примеси воды и многих солей, особенно хлоридов кальция и магния. При нагревании нефти в процессе ее переработки до 250 град. С и выше происходит интенсивное взаимодействие указанных хлоридов с водяным паром. Образующийся при этом газообразный хлороводород вступает в реакцию с металлом, из которого сделано оборудование, разрушает его, что резко увеличивает стоимость нефтепродуктов.
Впрочем, на счету гидролиза немало и добрых дел. Например, образующийся при взаимодействии сульфата алюминия с водой мелкодисперсный осадок гидроксида алюминия уже несколько веков используется в качестве протравы при крашении. Оседая на ткань и прочно соединяясь с ней, гидроксид алюминия затем легко адсорбирует красители и образует весьма устойчивые красящие слои, которые выдерживают многократную стирку ткани. Без протравы качественной окраски тканей не получится.
Этот же процесс используют для очистки питьевой воды и промышленных стоков: рыхлый аморфный осадок гидроксида алюминия обволакивает частички грязи и адсорбирует вредные примеси, увлекая все это на дно. Примерно таков же механизм очистки природной воды глинами, которые представляют собой соединения алюминия.
Гидролиз солей Na2CO3 Na3PO4 применяется для очистки воды и уменьшения ее жесткости.
Известкование почв с целью понижения их кислотности также основано на реакции гидролиза
Посредством гидролиза в промышленности из непищевого сырья (древесины, хлопковой шелухи, подсолнечной лузги, соломы вырабатывается ряд ценных продуктов: этиловый спирт, белковые дрожжи, глюкоза, сухой лед.
Гидролиз в жизни человека
В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с явлением гидролиза – при стирке белья, мытье посуды, умывании мылом. Даже процессы пищеварения, в частности, расщепление жиров, протекают благодаря гидролизу.
V. ПЕРВИЧНЫЙ КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА.
Выполнение тестового задания. 1 вариант
1. Гидролиз солей – это:
А) обменная реакция соли с водой;
Б) растворение соли в воде;
В) диссоциация соли в воде.
2. Сущность гидролиза заключается:
А) в диссоциации молекул соли на ионы;
Б) в образовании слабодиссоциирующих веществ;
В) в образовании молекул сильных электролитов.
3. Раствор нитрата магния Mg(NO3)2 имеет
А) кислотную среду;
Б) щелочную среду;
В) нейтральную нейтральную среду.
4. Используя памятку “Составление уравнений гидролиза солей” и таблицу растворимости, напишите сокращенное ионное и молекулярное уравнение гидролиза сульфида калия K2S.
Выполнение тестового задания. 2 вариант
1. Гидролиз солей – это:
А) растворение соли в воде;
Б) обменная реакция соли с водой;
В) диссоциация соли в воде.
2. Сущность гидролиза заключается:
А) в диссоциации молекул соли на ионы;
Б) в образовании молекул сильных электролитов;
В) в образовании слабодиссоциирующих веществ.
3. Раствор фосфата калия K3PO4 имеет
А) кислотную среду;
Б) щелочную среду;
В) нейтральную нейтральную среду.
4. Используя памятку “Составление уравнений гидролиза солей” и таблицу растворимости, напишите сокращенное ионное и молекулярное уравнение гидролиза сульфата магния MgSO4.
Поведение итогов выполнения задания. Верные ответы, ключ для оценки успешности выполнения теста.
VI. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА.
Итак, как вы считаете, смогли ли мы решить в ходе урока поставленную цель?
Что вы узнали, чему научились?
Домашнее задание:
1. Заполните таблицу:
Название соли Уравнение гидролиза Среда раствора Окраска лакмусовой бумаги
Нитрат цинка
Сульфат калия
Сульфид натрия
2. Почему дистиллированная вода имеет нейтральную реакцию, а водопроводная – слабощелочную? Выясните из дополнительных источников, какие соли находятся в нашей водопроводной воде и составьте уравнения их гидролиза.
3*. Вспомните, какие соли входят в состав крови человека. Используя знания о гидролизе, объясните, почему среда плазмы слабощелочная. Составьте уравнения соответствующих реакций гидролиза.
ЛИТЕРАТУРА
1. , “Современные открытые уроки химии”, Ростов-на-Дону, “Феникс”, 2010 г.;
2. “Гидролиз солей”, “Химия”, № 8, 2009 г.
3. , , “Настольная книга учителя. Химия 11 класс”, Москва, “Дрофа”, 2012 г.
4. , “Химия. 10 класс”, Москва, “Оникс XXI век”, 2011 г.
