Урок по химии. 11 класс
план-конспект урока по химии (11 класс) по теме

Открытый урок по химии в 11 «А» классе

в рамках семинара-практикума

« Реализация ФГОС на предметах естественнонаучного направления»

Учитель: Донкова Т.В.

2013

Тема урока: «Гидролиз солей»

Цель урока: исследовать свойства солей в процессе их гидролиза.

Задачи:

Образовательные: Систематизировать понятия о гидролизе солей на примере неорганических веществ–солей, обобщить знания об обратимых химических реакциях, рассмотреть факторы, влияющие на условия протекания гидролиза, показать практическое применение гидролиза.

Развивающие: развивать исследовательские способности учащихся, используя информационно-коммуникационные технологии (ИКТ), логическое мышление, память, внимание, умение сравнивать и сопоставлять, анализировать, умение применять полученные знания и навыки при выполнении практической деятельности.

Воспитательные: показать учащимся значение теоретических знаний для объяснения химических явлений, раскрыть важные области применения знаний по гидролизу, ознакомить учащихся с основными закономерностями протекания химических реакций, воспитать трудолюбие, культуру речи, общения, самостоятельность в выборе решения проблемы, навыков исследования проблемы, умение работать в группе.

Тип урока: комбинированный (словесно – наглядно – практический).

Вид урока: проблемно – исследовательский.

Основные понятия: гидролиз, гидролиз по катиону, гидролиз по аниону, гидролиз по катиону и аниону, молекулярный вид уравнения гидролиза, общий ионный и краткий ионный виды уравнения, реакция среды.

Форма организации учебной деятельности: индивидуальная и групповая.

Оборудование и реактивы: лабораторное оборудование, компьютер, мультимедийный проектор, экран, инструктивные карточки, карточки с формулами солей, универсальный индикатор, растворы солей (AlCl3, Na2CO3, NaCl).

План урока

1. Гидролиз неорганических веществ-солей.

2. Факторы, влияющие на условия протекания гидролиза.

3. Применение гидролиза и его значение.

4. Домашнее задание.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Подготовка к основному этапу.

(Объяснение учителя с использованием презентации, воспроизведенной на экране, запись учащихся в  тетради).

Сегодня мы продолжим изучать свойства воды. В том случае, когда вода выступает средой реакции и реагентом говорят о процессе гидролиза. Итак, тема урока «Гидролиз солей».

Цель: исследовать свойства солей в процессе гидролиза.

Давайте вспомним, что означает слово «гидролиз»? Ответ: В переводе с греческого означает – разложение водой («гидро»  – вода, «лизис» - разложение, распад). (Слайд №1,2)

Что понимают под гидролизом солей? Ответ: Процесс обменного взаимодействия солей с водой, приводящее к образованию слабого электролита.

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия основания с кислотой (продукт реакции нейтрализации).

Задание: определить какой кислотой и каким основанием образованы следующие соли: AlCl3, Na2CO3, NaCl, Al2(CO3)3.

В зависимости от силы основания кислоты можно выделить 4 типа солей (слайд № 3).

1 тип: образованы сильным основанием и слабой кислотой;

2 тип: образованы слабым основанием и сильной кислотой;

3 тип: образованы сильным основанием и сильной кислотой;

4 тип: образованы слабым основанием и слабой кислотой.

Каким образом можно определить среду раствора?

Ответ: С помощью водородного показатель pH.

Тогда для нейтральных раствором pH = 7, для кислых pH <7, для щелочных pH>7.

Какая среда, на ваш взгляд, должна быть водных растворов солей?

III. Изучение нового материала.

А теперь нам предстоит исследовать растворы выданных нам солей универсальным индикатором. Результаты наблюдений занести в таблицу. Будьте аккуратны, соблюдайте правила техники безопасности.

Лабораторная работа: Определение реакции среды растворов солей универсальным индикатором (слайд № 4)

Учащиеся в группах по 2 человека обсуждают алгоритм действий, выполняют работу и заполняют таблицу (2 мин.). Сравните и сопоставьте с данными своих таблиц.

Почему индикатор меняет свой цвет в растворах солей по-разному?   Как можно это объяснить? В чем заключается сущность этого процесса?

При составлении уравнений обратимого гидролиза следует придерживаться следующего алгоритма (слайд № 5) составления уравнений гидролиза солей.

1. Записать уравнение диссоциации соли.

2. Выбрать слабый ион.

3. Записать его взаимодействие с водой.

4. Определить среду раствора.

5. Записать молекулярное и полное ионное уравнения.

Запомните! С молекулами воды взаимодействуют ионы, образованные слабым электролитом.

А теперь составьте уравнения гидролиза на доске и в тетради.

К доске вызываю 3 учащихся. Разбираем состав первой соли.

Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO32- ; HOH↔H+ + OH-

Соль образована сильным основанием, едким натром  слабой угольной кислотой

CO32- +HOH↔HCO3- + OH-

2Na+ + CO32- + HOH ↔ Na+ + HCO3- + Na++ OH-

Na2CO3 + HOH ↔ NaHCO3 + NaOH

Гидролиз по аниону: карбонат-ионы связываются с катионами водородами молекул воды образуя слабо диссоциирующие ионы (гидрокарбонат-ион); освобождаются гидроксид-ионы, среда раствора щелочная pH>7, индикатор окрашивается в синий цвет.

Вывод 1. Соли слабой кислоты и сильного основания подвергаются гидролизу с образованием кислой соли и щелочной среды, pH>7.

Какие соли ведут себя подобным образом?

Ответ: Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой. Приведите примеры.

Ответ: Сульфид калия (К2S), сульфит натрия (Na2SO3).

Гидролиз идет ступенчато, каждая последующая стадия идет меньше предыдущая. Опытным путем доказано, что гидролиз солей протекает по первой степени на 90%, по второй приблизительно на 7%, а 2-3% по третьей ступени и в дальнейшем рассматриваем только первую ступень гидролиза.

Разбираем состав второй соли.

Соль образованы слабым основанием гидроксидом алюминия и сильной кислотой (соляной).

AlCl3 ↔ Al3+ + 3Cl-  ; HOH↔H+ + OH-

Al3+ + HOH ↔ (AlOH)2+ + H+

AlCl3 + HOH ↔ (AlOH)Cl 2 + HCl

Al3+ + 3Cl─ + HOH ↔ (AlOH)2+ + H+ + 3Cl─

Катионы алюминия связываются с молекулами воды, образуя малодиссоциирующий ион (гидроксоалюминат), в растворе накапливаются катионы водорода, среда раствора кислая, pH<7, индикатор окрашивается в розовый цвет.

Вывод 2. Соли слабого основания и сильной кислотой подвергаются гидролизу с образованием основных солей и кислой среды раствора pH<7.

Какие соли ведут себя подобным образом?

Ответ: Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой. Приведите примеры: хлорид цинка (ZnCl2), сульфат меди II (CuSO4).

Общий вывод: когда силы неравны среду определяет сильнейший.

Существуют ли такие соли, которые не подвергаются гидролизу?

Ответ: Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой.

Соль образована сильным основанием (гидроксидом натрия) и сильной кислотой (соляной).

Все ионы останутся в растворе, они могут связываться, так как при этом не образуются слабые электролиты – гидролиз не происходит; среда раствора нейтральная, pH=7, окраска не изменяет свой цвет.

Вывод 3. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой гидролизу не подвергаются. Среда раствора нейтральная, pH=7.

Какие соли ведут себя подобным образом?

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой. Приведите примеры.

Примеры: нитрат натрия (NaNO3), сульфат калия (K2SO4).

Итак, если силы оснований и кислот равны, среду раствора определяет сильнейший.

В чем заключается сущность гидролиза?

Сущность гидролиза сводится к обменному химическому взаимодействию катионов или анионов соли с молекулами воды. А в результате этого образуются малодиссоциирующие соединения (слабый электролит).

Следующее задание: слейте растворы двух солей: карбоната натрия и хлорида алюминия. Что наблюдаете? (Образование осадка и выделение газа).

Возможно ли получение реакцией обмена соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой. Обратимся к ТР, посмотрите на примечание (нет достоверных сведений о существовании соединения).  Соль не существует, потому что взаимодействует с водой, протекает полный гидролиз.

Гидролиз солей этого типа называют гидролизом и по катиону и по аниону. Оба процесса как бы усиливают друг друга и гидролиз происходит  до конца полно, необратимо. Здесь знак обратимости процесса отпадает. Почему? (Образуется осадок – газ).

Запишем уравнение гидролиза, учитывая, что угольная кислота разлагается. (Слайд№6)

3Na2CO3 + 2AlCl3   → Al2(CO3)3 + 6NaCl

Al2(CO3)3 + 3HOH → 2Al(OH)3  + 3CO2 ↑

3Na2CO3 + 2AlCl3 + 3H2O → 2Al(OH)3  +3CO2↑+ 6NaCl

Вывод 4. Гидролиз соли образованный слабой кислотой и слабым основанием гидролизуется полностью,  процесс необратим. Среда в растворах этих солей может быть близка к нейтральной, слабокислой или слабощелочной. Это зависит от силы слабых электролитов, константы их диссоциации (будете изучать в дальнейшем).

Какие соли ведут себя подобным образом?

Ответ: Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой. Приведите примеры: сульфид алюминия (Al2S3), карбонат железа III (Fe2(CO3)3).

Полному необратимому гидролизу подвергаются некоторые бинарные соединения (карбиды, гидриды, нитриды, фосфиды и т. д.). (Слайд№7,9)

Гидролиз фосфида кальция. (Видео эксперимент).

Образовавшийся фосфин чрезвычайно ядовит и получить его в лабораторных условиях невозможно. Запишите уравнение реакции.

Са3P2 + 6H2O   =   3Са(OH)2 +  2PH3↑

фосфид кальция                       фосфин 

Чем отличаются реакции ионного обмена от процесса гидролиза?

Ответ: В отличие от ионных реакций (сопровождающих выделением осадка, газа, воды) в процессе гидролиза солей осадков, газов не образуется, а получаются растворимые соли.

Поэтому гидролиз является обратимым процессом.

Реакции обратимого гидролиза подчиняются принципу Ле Шателье. Вспомним формулировку этого принципа. Для любой реакции необходимо знать факторы, влияющие на условия протекания гидролиза.

1. Химическая природа соли.

Химическая природа соли определяется силой компонентов. Чем слабее компонент, входящий в состав соли, тем сильнее протекает гидролиз. Если оба компонента слабые, то природа соли не влияет на процесс гидролиза. Сравните две соли: хлорид железа (II) и хлорид железа (III). Какая из них сильнее подвергается гидролизу? Ответ: хлорид железа (III), поскольку гидроксид железа (III) является более устойчивым основанием, чем гидроксид железа (II), который даже в атмосферных условиях превращается в гидроксид железа (III).

2. Температура. Видео эксперимент «Гидролиз ацетата натрия».

Соль образована слабой уксусной кислотой и сильным основанием. С водой связывается ацетат-ионы в результате накапливаются гидроксид-ионы, среда раствора щелочная, pH>7. Все реакции нейтрализации протекают с выделением теплоты, а гидролиз с поглощением теплоты, поэтому при повышении температуры гидролиз усиливается (возрастает степень диссоциации воды), увеличивается количество катионов водорода и гидроксид-ионов).

CH3COONa ↔ CH3COO- + Na+

HOH↔H+ + OH-

CH3COO- + HOH ↔ CH3COOH+ OH-

3. Концентрация соли.

Если разбавить раствор, т. е. добавить воду (увеличить концентрацию одного из реагирующих веществ – воды, гидролиз усиливается.( т.к. увеличивается концентрация катионов водорода и гидроксид ионов).

Прежде чем приступить к исследованию, немного отдохнем. Физкультминутка.

Сядьте поудобнее, займите правильную позу, опустите плечи, поверните голову налево, направо, вверх, вниз, зажмурьтесь и резко откройте  глаза.

4. Следующий фактор, влияющий на процесс гидролиза, это концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов.

Исследуем раствор карбоната натрия. К раствору данной соли добавьте раствор щелочи и раствор соляной кислоты. Что наблюдаете? Сделайте вывод.

Ответ: при добавлении щелочи возрастет скорость обратной реакции,          то будут расходоваться ионы HCO3-: OH- + HCO3- →  CO32- + HOH;

при добавлении кислоты увеличится скорость прямой реакции. В результате чего будет образовываться угольная кислота, которая далее распадается на углекислый газ и воду: H2CO3 ↔  CO2 ↑+ HOH

Вывод 5. Одноименные ионы, т. е. такие же как и один из ионов, образующихся при гидролизе гидролиз подавляет, а разноименные – усиливают.

Мы встречаемся в повседневной жизни с веществами, подвергающимися гидролизу. Был предложен домашний эксперимент. Заслушаем его отчет. (Слайд№12).

Отчет: Приготовили раствор мыла и стирального порошка, испытали индикаторной бумагой. Раствор мыла pH=10. Раствор стирального порошка pH=8. Среда растворов щелочная. В состав моющих средств входят соли неорганических кислот: фосфаты, карбонаты щелочных металлов, которые усиливают моющее действия, а гидролиз подавляют (увеличиваются количество гидроксид-ионов). Поэтому для стирки лучше использовать стиральные порошки, а не мыла.

Уравнение реакции гидролиза мыла (стеарата натрия):

C17H35COONa ↔ C17H35COO- + Na+

HOH↔H+ + OH-

C17H35COO- + HOH ↔ C17H35COOH+ OH-

А какое значение имеет гидролиз? (слайд№13) (сообщение)

Обменные реакции между солями широко распространены в природе. Явления гидролиза играют огромную роль в химическом преобразовании земной коры. Многие минералы земной коры – это сульфиды металлов, которые хотя и плохо растворимы в воде постоянно взаимодействуют с ней, такие процессы идут и на поверхности земли и особенно интенсивно в её 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 ни 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 pH=9 наиболее интенсивно протекает фотосинтез морских растений и наиболее быстро развиваются морские животные.

Гидролиз солей (например, карбоната натрия и фосфата натрия) применяются для очистки воды. Гидролизная промышленность из непищевого сырья (древесина, хлопковая шелуха, подсолнечная лузга, солома, кукурузная кочерыжка) ряд ценных продуктов : этиловый спирт, белковые дрожжи, глюкозу, твердый оксид углерода (IV), фурфурол, метиловый спирт, лигнин и т. д.

Биологическая роль некоторых входящих в состав крови солей (гидрокарбоната и гидрофосфата натрия), которые поддерживают постоянство концентрации ионов водорода, т. е. определённой реакции среды (pН крови равен 7,4). Приведённый пример иллюстрирует один из механизмов поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаз). Гидролиз сложноэфирных глюкозидных и амидных связей играет важную роль в жизнедеятельности живых организмов, обеспечивая обмен веществ. В живых организмах протекает гидролиз полисахаридов, белков и многих других органических веществ. 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.

IV. Закрепление.

А теперь проведём закрепление. Выполните задания в форме тестирования(работа по карточкам).

1.Гидролизу по катиону и аниону подвергается соль : А) K2S, Б) KCl,

    В)(NH4)2CO3 , Г) NH4Cl

2.Установите соответствие между формулой соли и окраской лакмуса:

А) фиолетовая                         1)Na3PO4

Б) красная                                2)KCl

В) синяя                                   3)Cu(NO3)2

3.Установите соответствие между названием соли и способ ее к гидролизу:

А) хлорид калия                      1)гидролиз по катиону

Б) нитрат цинка                       2)гидролиз по аниону

В) фосфат натрия                    3)гидролиз по катиону и аниону

Г) нитрит натрия                     4)гидролизу не подвергается

4.Установите соответствие между названием соли и средой ее водного раствора:

А) Zn(NO3)2                            1)кислая

Б) K2CO3                                 2)щелочная

В) NaNO3                                3)нейтральная

Г) Li2S

Проверка с помощью презентации (Слайд№14).

IV. Подведение итогов.

В завершении урока прошу вас составить синквейн по изученной теме (Слайд№15).

1.Назовите самое главное слово  
 сегодняшнего урока (существительное).

2. Опишите его (прилагательные).

3.Назовите действие или состав
существительного (глаголы или  
существительные).

4. Сформулируйте свое отношение к теме.

5.Приведите слова, с которыми ассоциируется
 у вас понятие «гидролиз».

Ответы:

1)гидролиз

2)гидролиз по катиону, аниону, по катиону и аниону

3)кислая среда раствора, щелочная среда раствора, нейтральная среда раствора

4)эти знания необходимы:…

5)разложение, вода, pH

Мы изучили процесс гидролиза и условия его смещения; отметили практическую значимость и самое главное, поняв всю ценность этих знаний вы можете использовать их во благо.

Учитель выставляет оценки за урок.

V. Домашнее задание. §18, упражнение 3,7 (базовый уровень); упражнение 4 (повышенный уровень); дополнительное задание из рабочей тетради: упр. 2,3; стр.129-130.

Приложение

Инструктивная карта ученика

Исследовательская часть

1. Испытайте растворы выданных солей универсальным индикатором и объясните результаты. Результаты наблюдений занесите в таблицу.

2. Слейте растворы двух солей: хлорида алюминия и карбоната натрия. Что наблюдаете? Объясните.

3. В две пробирки налейте раствор карбоната натрия. В одну из них добавьте соляной кислоты, а в другую раствор гидроксида натрия. Что наблюдаете? Объясните наблюдения. Сделайте вывод о влиянии H+ и OH-  на процесс гидролиза.