овр. ОВР. 1 1 Место, значение и задачи изучения окислительно восстановительных реакций в курсе химии средней школы
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
Выводы (учитель и ученики): Ионно-электронный метод основан на составлении ионных уравнений для процессов окисления восстановителя и восстановления окислителя с последующим суммированием их в общее ионное уравнение. После объяснения материала учитель дает самостоятельную работу (приложение 1). Выполнили кто сколько успел. Самопроверка с помощью карточки-ответа, исправили ошибки, выявили непонятное. Учитель в листе учета отметил, у кого правильное решение, кто решил с помощью карточки- ответа. Учитель. Реакции окисления восстановления могут протекать в различных средах. В зависимости от среды может изменяться характер протекания реакции между одними и теми же веществами: среда влияет на изменение степеней окисления атомов. Демонстрационный опыт: в трех стаканах - раствор перманганата калия малинового цвета, в первый стакан добавили раствор серной кислоты, в третий - щелочи и во все стаканы прилили раствор сульфита калия. Раствор H2S04 Н20 NaOH KMn04 ↓ ↓ ↓ среда кислая среда нейтральная среда щелочная (малиновый) бесцветный бурый зеленый Учитель.Mn 2+- бесцветный раствор, Мп02 - бурый осадок, (Мп04)2- зеленый раствор Ионно-электронный метод имеет второе название - метод полуреакций. Почему? Ответим на этот вопрос, составляя уравнение первой реакции: K2S03 + КМп04 + H2S04 → (S04) 2- + Мп2+ вос-ль ок-ль среда полуреакции:
5(S03)2-+ Н20 +2(Mn04)- + 16H+—>5(S04)2-+10Н++ 2Мп2++ 8Н20 5(S03)2- +2(Мп04)- +6H+ →5(S04)2-+2Mn2+ + ЗН20 5K2S03 + 2KMn04 + 3H2S04 → 6K2S04 + 2MnS04 + Н20 Учитель. Итак, мы познакомились со вторым методом составления окислительно-восстановительных реакций. С каким? Ученик. Методом полуреакций, или ионно-электронным. Учитель. Какой метод вам больше понравился? Каковы его преимущества? Ученики. В методе полуреакции применяются реально существующие ионы. Не нужно знать все вещества, они появляются в уравнении реакции при его выводе. Среда оказывает влияние на процесс. Учитель. На следующих занятиях по мере возможности будем закреплять эти знания. В заключение проверочная работа - обратная связь. Оценка на проверочную работу с учетом самостоятельной работы на уроке (любая работа просматривается учителем, запись в листе учета) выставляется как зачет. 2.1.4 Методика проведения урока для 11 класса по теме «Применение метода полуреакции в органической химии» На данном уроке на основе знаний, полученных ранее по окислительно-восстановительным процессам на предыдущих уроках, учащиеся знакомятся с применением метода полуреакций при составлении окислительно-восстановительных реакций в органической химии. С новым материалом изучают его теоретическую основу . Затем учащиеся закрепляют полученные знания, выполняя творческие задания (самостоятельную работу) по вариантам (приложение 2). В структуре данного урока выделили три части: а) вступительную часть, в которой учащимся предлагается вспомнить из курса неорганической химии составление окислительно-восстановительных реакций; б) главная часть урока посвящена рассмотрению метода полуреакций на конкретных примерах окислительно-восстановительных реакций на основе органических веществ. Ведущая задача сводится здесь к организации усвоения учениками основополагающих знаний, выполнение важнейших воспитательных и развивающих целей урока;. При объяснении учитель методом школьной лекции подробно излагает теоретический материал, вводит учащихся в курс правил (алгоритма) составления окислительно-восстановительных реакций методом полуреакции с участием органических веществ. На главную часть урока отводится 50 минут или 40 минут. Цели урока. Показать применение метода полуреакций при составлении окислительно-восстановительных реакций в органической химии; дать алгоритм составления таких уравнений. Задачи урока. - На примере окислительно-восстановительных реакций показать применение метода полуреакций в органической химии. - Развивать логическое мышление, обобщить и систематизировать знания учащихся. - Углубить и расширить обзор применения метода полуреакций при составлении окислительно-восстановительных реакций. Оборудование. Окислители, восстановители - таблица, таблица составления полуреакций (на каждый стол), таблица - алгоритм (на каждый стол), КМп04 (в кислой, в нейтральной, в щелочной средах (на каждый стол), гальванический элемент, аккумулятор, электролизер. План урока Запись темы и вступительное слово учителя. 5 минут Актуализация знаний учащихся по составлению окислительно- восстановительных реакций. 10 минут Изложение материала учителем. 30 минут Выполнение самостоятельной работы.10минут Решение задач. 20 минут Подведение итогов урока, домашнее задание. 5 минут Ход урока Учитель. Тема нашего занятия - применение метода полуреакций в органической химии. При составлении окислительно-восстановительных реакций всегда учитывается закон сохранения массы и энергии: сохраняется число атомов и число электрических зарядов в исходных веществах и продуктах реакции. При составлении окислительно-восстановительных реакций вы знаете два метода. Какие? Ученик. Метод электронного баланса и ионно-электронный, или метод полуреакций. Учитель. Дадим краткую характеристику каждого метода. Ученик. В методе электронного баланса используются степени окисления. Метод ионно-электронный основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления с последующим суммированием их в общее уравнение. Учитель. Методом электронного баланса вы пользуетесь постоянно, а методом полуреакций овладели не все, но те, кто его знает, отдает ему предпочтение. В вашем учебнике и программе нет описания этого метода. А на подготовительных курсах при институте показывают этот метод, но без тренировки его не освоить. Поэтому мы знакомим с данным методом еще в 9-м классе и много раз составляем такие уравнения по неорганической химии. Сегодня посмотрим, как используется этот метод в органической химии. При решении олимпиадных задач этот метод помогает определить и найти все продукты реакции и затем делать расчеты. Основная часть Решение задач для сравнения методов. Укажите, какой элемент окисляется в реакции между этиленом и нейтральных водным раствором перманганата калия: углерод, водород, марганец, кислород. Записываем схему СН2=СН2 + КМп04+ Н20 → СН2ОН-СН2ОН + Мп02+ ?
Окисляется углерод ( на вопрос ответили, но уравнение не закончено). Попробуем решить ионно-электронным методом. С2Н4 + 2Н20 - 2e- → С2Н602 + 2Н+ (окисление) (Мп04)- + 2Н20 + Зe → Мп02 + 4ОН-(восстановление) ЗС2Н4 + 2Н20 + 2(Мп04)- + 4Н20 → ЗС2Н602 + 6НГ+ 2Mn02+ 80Н ЗС2Н4 + 2(Мп04)- + 4Н20 → ЗС2Н602 + 2Mn02 + 20Н- ЗСН2=СН2 + 2КМпО4+ 4Н20 → ЗСН2ОН-СН2ОН + 2Mn02+ 2КОН. Исходя из данного решения, сравнивая метод электронного баланса и ионно-электронный, делаем выводы, что важнейшими достоинствами ионно- электронного метода являются: . Рассматриваются реально существующие ионы: (Мп04); Mn (Mn04)2-; (S04)2-; (S03)2- и вещества С-2Н4, С2Н602 и др. 2. Не нужно знать все получающиеся вещества, они появляются в уравнении реакции при его выводе. 3. Необязательно знать степени окисления. Понятие степени окисления в органической химии употребляется значительно реже, чем в неорганической. В тех случаях, когда реакция сопровождается переносом атомов кислорода, не изменяющей своей степени окисления, недостающие атомы кислорода добавляют в кислой и нейтральной средах в виде молекулы воды, а щелочной среде в виде гидроксид-ионов. Напротив, лишние атомы кислорода в кислой среде связывают протонами, в щелочной - молекулами воды. Этот метод дает сведение не только о числе электронов, участвующих в каждой реакции, но и о том, как изменяется среда. Сокращенные ионные уравнения лучше передают смысл протекающих процессов и позволяют делать определенные предположения о строении продуктов реакции. Написание отдельных ионных уравнений полуреакций необходимо для понимания химических процессов в гальванических элементах и при электролизе (по схемам краткая характеристика процессов). Применение знаний в аналогичной ситуации и выполнение упражнений по алгоритму (приложение 4). В заключительной части урока учащимся предлагается выполнение творческой самостоятельной работы по вариантам (приложение 4), которая преследует одну цель: выяснить эффективность работы учителя и учеников на данном уроке. На этот этап урока отводится 30 минут или 40 минут. Задания Составить уравнение реакции окисления ацетилена раствором перманганата калия до щавелевой кислоты СООН-СООН(среда нейтральная). 2. Составить уравнение реакции окисления толуола перманганатом калйя в кислой среде бензойной кислоты С6Н5СООН. 3. При окислении формиата натрия HCOONa перманганатом калия в щелочной среде (NaOH) образуется карбонат калия, а степень окисления марганца изменяется до +6. Составить уравнение реакций ионно-электронным методом. (Самостоятельная работа в тетрадях с проверкой (двое работают одновременно у закрытой доски, ответ на третью задачу записан на внутренней доске). Третье задание объясняет тот, у кого оно выполнено без ошибок. HCOONa + KMn04 + NaOH→ К2С03 + (Мп04)2-
НСОО-+ ЗОН- + 2(Мп04)- → (СОз)2-+ 2Н20 + (Мп04)2- Na+ 3Na+ 2К+ 2К+ 4Na+ HCOONa + 2KMn04 + 3NaOH → K2C03 + 2Na2Mn04+ 2H20 Использование знаний в нестандартных условиях Творческие задания - решение расчетных задач с использованием метода полуреакций. Задания (по выбору) Задания 1-го уровня вариант С2Н5ОН+ КМп04 + H2S04 → СН3СООН+ Мп2+. Сколько перманганата калия необходимо для окисления 4,6г. этанола? л вариант СН3ОН+ КМп04 + H2S04 → НСООН + Мп2+. Сколько перманганата калия нужно для окисления 6,4г. метанола? Задания 2-го уровня вариант Сколько граммов дихромата калия и серной кислоты потребуется для окисления 35г. пропилового спирта (Сг6+ —-Сг3+)? вариант Сколько граммов дихромата калия и серной кислоты потребуется для окисления 940г. фенола до хинола - C6H402? Задание 3-го уровня Работа в четверках (даны карточки-задания и карточки-информаторы Задача № 1 1,4г. смеси этилового и метилового спиртов окислили раствором перманганата калия, подкисленным H2S04. Выделившийся газ пропустили в избыток баритовой воды, при этом выделилось 1,97г. осадка. Определить процентный состав смеси. Задача № 2 68г. смеси бензола, толуола и этилбензола окислили подкисленным раствором перманганата калия. При этом образовалось 36,6г. бензойной кислоты и выделилось 2,25г. углекислого газа. Определить процентный состав смеси. Задача № 3 При взаимодействии концентрированной серной кислоты с * сахарной пудрой С12Н22О11 получили 16,8л. смеси газов (С02 и SO2) и воду. При пропускании образовавшейся смеси газов через раствор перманганата калия получили сульфат калия, оксид марганца (IV) и серную кислоту. Определить объемный состав полученной газовой смеси (растворимостью газов пренебречь). Рассчитать количество израсходованной соли - перманганата калия. Задача № 4 Смесь этилового и метилового спиртов окислили подкисленным раствором перманганата калия. Выделившийся газ пропустили в избыток баритовой воды, при этом выделилось 1,97г. осадка. Такое же количество той же смеси сожгли в избытке кислорода. При пропускании образовавшегося газа в избыток баритовой воды получили 5,96г. осадка. Определить молярный состав исходной смеси. Решив свою задачу, ребята могут обменятся карточками, решать следующую задачу, консультироваться при необходимости. Решившие задачи первого задания берут карточку второго задания и т.д. В конце двух часового урока даются домашнее задание: для желающих - дифференциальное (карточки для домашнего задания по программам А, В, С, что соответствует различным уровням). В конце изучения темы мы во внеурочное время (в 9-х и 11-х классах) проводим контрольную работу по всем вопросам изученной темы (приложение 3,4). При этом ставим три основные цели: Обучение учащихся приемам обобщения и систематизации знаний; Выделение из изученного материала наиболее общих и научных идей; Проведение контрольной проверки знаний учащихся. В период преддипломной практики мы повторно проводим контрольную работу (приложение 3,4) в этих же классах для проверки прочности и качества усвоения знаний. 2.2 Анализ и обобщение получения результатов Для закрепления и обобщения темы «Методы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций» в 9 классе и темы «Применение метода полуреакций в органической химии» в 11 классе, а так же для проведения глубокого анализа знаний учащихся экспериментальных и контрольных классов была предложена контрольная работа по 6 вариантам, в которую включены были все вопросы, охватывающие тему. В приложениях 3,4 приведен один из вариантов контрольных работ 9-х и 11-х классов. Подобного характера вопросы были и в других вариантах. Полученные результаты контрольной работы приведены в таблицах 4, 6, 8, 10 по 9-м классами в таблицах 5, 7, 9, 11 по 11-м классам. Таблица . Количество различных ответов школьников в контрольной работе по выяснению знаний учащихся 9-х классов по всем вопросам, заключенных в работе в % к общему числу учащихся в экспериментальных классах
Таблица . Количество различных ответов школьников в контрольной работе по выяснению знаний учащихся 11-х классов по всем вопросам, заключенных в работе в % к общему числу учащихся в экспериментальных классах
Таблица . Количество различных ответов школьников в контрольной работе по выяснению знаний учащихся 9-х классов по всем вопросам, заключенных в работе в % к общему числу учащихся в контрольных классах
Таблица . Количество различных ответов школьников в контрольной работе по выяснению знаний учащихся 11 -х классов по всем вопросам, заключенных в работе в % к общему числу учащихся в контрольных классах.
Из таблиц 4, 5, 6, 7 видно, что в ходе эксперимента уровень знаний в экспериментальных классах* намного выше, нежели в контрольных. За небольшим исключением, все учащиеся экспериментальных 9 и 11 классов справились с написанием полуреакций при составлении окислительно- восстановительных реакций. В некоторых ответах были не указаны в полуреакциях протекающие процессы -окисления- и -восстановления- из-за невнимательности учащихся. Далее в таблицах 8, 9 представлены результаты контрольных работ по теме -Методы составления окислйтельно- восстановительных реакций- в 9 классе и по теме -Применение метода полуреакций в органической химии- в 11 классе с использованием пятибалльной системы оценки знаний за каждое задание. Таблица . Результаты контрольной работы по теме -Методы составления окислительно-восстановительные реакций- с использованием пятибалльной системы оценки знаний за каждое задание ( по 9 классам)
Таблица 9. Результаты контрольной работы по теме -Применение метода полуреакций в органической химии- с использованием пятибалльной системы оценки знаний за каждое задание ( по 11 классам)
Таблица . Процент качества знаний учащихся в контрольных и экспериментальных классов к общему числу учащихся (по 9-м классам)
Таблица . Процент качества знаний учащихся в контрольных и экспериментальных классов к общему числу учащихся (по 11-м классам)
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||