Кислоти. Хімічні властивості кислот

Урок – дослідження у 8 класі

Тема.  Кислоти. Хімічні властивості кислот.

Мета:  - повторити означення кислот, їхній склад і класифікацію за   вмістом Оксигену і за вмістом Гідрогену в молекулах;

-                                 ознайомити учнів із загальними хімічними властивостями кислот, розглянути їх дію на індикатори, взаємодію з металами різної хімічної активності й на основі цих знань сформувати уявлення про витискувальний ряд металів;

-                                 повторити реакції обміну на прикладі взаємодії кислот з оксидами металів;

-                                 продовжувати формувати в учнів навички виконання хімічного експерименту, сприяти розвитку вмінь та навичок роботи з лабораторним обладнанням і реактивами;

-                                 розвивати вміння спостерігати, аналізувати результати дослідів, робити логічні висновки;

-                                 продовжувати формувати вміння здійснювати дедуктивні умовиводи, виявляти зв’язок між кількісними і якісними змінами;

-                                 активізувати пізнавальну діяльність учнів, розвивати інтерес до вивчення предмету;

-                                 продовжувати формувати науковий світогляд, уміння працювати в колективі й самостійно;

-                                 виховувати бережливе ставлення до навколишнього середовища;

-                                 звернути увагу на дотримання правил техніки безпеки при роботі з кислотами.

Тип заняття:  засвоєння нових знань.

Форма заняття:  заняття-дослідження.

Девіз уроку: «Вище всіх умоглядних знань і мистецтв стоїть уміння проводити досліди, і ця наука є царицею наук»(Р.Бекон).

Обладнання і реактиви: розчини сульфатної, нітратної, хлоридної кислот; індикатори – фенолфталеїн, лакмус, метилоранж; метали – магній, цинк, мідь; оксиди – купрум (ІІ) оксид, кальцій оксид; пробірки, штатив для пробірок, спиртівка, пробіркотримач; картки з назвами лабораторій, картки із завданнями.

Хід заняття.

Сьогодні ми з вами проведемо дещо незвичне заняття – заняття-дослідження. Давайте уявимо собі, що всі ми – працівники науково-дослідного інституту. В нашому інституті є декілька лабораторій – «Дегустаційна лабораторія», «Індикаторна лабораторія», «Експериментальна лабораторія» - та відділ охорони праці. Головним завданням, що стоїть перед НДС, є дослідити хімічні властивості кислот. До процесу дослідження поетапно включаються всі лабораторії і висновки кожної лабораторії доповідають провідні наукові співробітники (біля дошки).

Перед початком роботи слово для виступу надається інженеру з техніки безпеки.

Інженер з т/б. Шановні колеги! Дозвольте ще раз нагадати, що кислоти – дуже їдкі речовини, тому під час роботи з ним потрібно бути обережними. Краплі кислоти можуть спричинити хімічний опік шкіри, зруйнувати одяг і папір. Особливо небезпечні сульфатна, нітратна і хлоридна кислоти. Якщо через необережність кислота потрапила на шкіру або в очі, то її потрібно змити великою кількістю води.

Деякі хімічні реакції кислот супроводжуються бурхливим виділенням газів. Вони можуть спричинити різкий викид вмісту посуду, в якому проводять хімічну реакцію, а інколи й вибух. Щоб запобігти цьому, слід використовувати малі об’єми кислоти (2-3 мл) і виконувати досліди в невеликих пробірках.

Крім того, небезпечно наливати воду в кислоту, особливо в сульфатну. Це пояснюється тим, що вода має меншу густину. Стикаючись з кислотою на поверхні, вона не встигає добре з нею змішатися, і тепла, що при цьому виділяється, достатньо, щоб вода закипіла. Отже, змішуючи сульфатну кислоту з водою, можна лише лити кислоту тоненькою струминою в воду і ні в якому разі не дозволяється лити воду в кислоту.

Ось все це потрібно завжди пам’ятати, працюючи з кислотами.

Вчитель. Пригадавши правила безпечного поводження з кислотами, можемо приступати до роботи. Насамперед, запитання до працівників «Дегустаційної лабораторії» : «Як ми розпізнаємо природні кислоти?». Давайте в цьому переконаємось. Нагадую, що згідно з правилами т/б в кабінеті хімії нічого не можна пробувати на смак без дозволу вчителя. Та сьогодні я вас пригощаю. Отже, співробітникам «Дегустаційної лабораторії» пропоную скуштувати шматочок лимона, яблука, а також аскорбінову кислоту. (Учні переконуються в тому, що більшість кислот кислі на смак).

Картка із завданнями працівникам «Дегустаційної лабораторії».

1.     Назвати кислоти за формулами:

НNО₃                     Н₃РО₄                              НF

НСІ                        Н₂SО₃                              Н₂S

Н₂SіО₃                   НВr                                  НРО₃

Н₂СО₃                    НІ                                    Н₂SО₄

2.     Яку будову мають кислоти, молекулярну чи немолекулярну?

3.     Що спільного є в складі кислот?

Отже, завдяки наявності атомів Гідрогену в складі кислот їхні водні розчини виявляють спільні властивості.

Наступне завдання – для працівників «Індикаторної лабораторії». Один співробітник лабораторії виконує демонстрацію: у три пробірки він вливає по 2-3  мл розчину сульфатної кислоти  і в кожну пробірку додає по 1-2 краплі індикаторів: у першу – фіолетовий лакмус (він змінює забарвлення на червоне), у другу – метилоранж (він  змінює забарвлення на рожеве), у третю – фенолфталеїн (розчин залишається безбарвним).

Учні самостійно роблять висновок, що найкращими визначниками розчинів кислот є індикатори лакмус та метилоранж.

Отже, індикатори – це речовини – визначники , які змінюють своє забарвлення під дією кислот (та лугів).

Тим часом інший співробітник цієї лабораторії заповнює біля дошки таблицю (або замальовує відповідні поля на заздалегідь заготовленому аркуші).

Таблиця.

Індикатори	Колір індикаторів у середовищі
	нейтральному	кислому
1. Лакмус	фіолетовий	червоний
2 Метилоранж	оранжевий	рожевий
3. Фенолфталеїн	безбарвний	безбарвний

Висновок: індикатори змінюють забарвлення в розчинах кислот.

Завдання для «Експериментальної лабораторії».

1.     Взаємодія розчинів кислот з металами.

Один учень наливає в три пробірки розчин хлоридної кислоти і додає в першу – порошок магнію, в другу – порошок цинку, а в третю – міді. Інший учень виконує аналогічні завдання, але з розчином сульфатної кислоти. Що при цьому спостерігаємо? В першій пробірці реакція відбувається бурхливо, а в другій – дещо повільніше, а в третій не відбувається зовсім. В ході цих реакцій виділяється газ – водень, а в розчині утворюються солі: магній хлорид (магній сульфат) та цинк хлорид (цинк сульфат). Якщо випарити розчини, то можна отримати кристалічні речовини.

Учні записують рівняння реакцій, що відбулися:

Мg + 2НСІ = МgСІ₂ + Н₂ ;             Мg + Н₂SО₄ = МgSО₄ + Н₂ ;

Zn + 2НСІ = Zn  СІ₂ + Н₂ ;             Zn + Н₂SО₄ = МgSО₄ + Н₂ ;

Сu + НСІ ≠ реакція не відбув.;    Сu + Н₂SО₄ ≠ реакція не відбув.

Як ми бачимо на прикладі з міддю, не всі метали реагують з кислотами. Металів існує багато, і всі вони реагують з кислотами по-різному. Тому, щоб не запам’ятовувати, які з них заміщують Гідроген у кислотах, а які – ні, користуються витискувальним рядом металів ( рядом напруг металів).

Повідомлення учня (випереджаюче завдання).

Як показують дослідження, всі метали за активністю витіснення Гідрогену можна розташувати в ряд  (показує ряд напруг металів):

Lі, К, Ва, Са, Nа, Мg, АІ, Ве, Zn, Сr, Fе, Со, Nі, Sn, Рb, (Н), Сu, Нg, Аg, Рt, Аu 

Утворився так званий витискувальний ряд металів. Вперше його склав у 1863 році на основі експериментальних даних видатний учений фізико-хімік Микола Миколайович Бекетов. В цьому ряді метали розміщені в поряду зменшення їх хімічної активності. Найактивніший – літій, далі йдуть калій, барій, кальцій, натрій і т.д. до найпасивнішого – золота. Якщо за допомогою витискувального ряду порівняти активність магнію, цинку та міді, то на першому місці опиниться магній, а на останньому – мідь. У цьому ми мали нагоду переконатися, проводячи дослід. Отже, складаючи рівняння хімічних реакцій, слід керуватися цим рядом. У ньому всі метали, розміщені до Гідрогену, більш активні, ніж Гідроген, тому вони витісняють його з кислот (крім нітратної), а ті, що розміщені після Гідрогену, не витісняють.

Проблемне запитання: «Як можна добути сполуки СuSО₄ або СuСІ₂, адже мідь не реагує з розчинами хлоридної та сульфатної кислот? Однак в нашому розпорядженні є купрум (ІІ) оксид – чорний порошок».

Спробуємо розв’язати цю проблему. експериментально.

Демонстрація. Учень насипає у пробірку трохи чорного порошку – купрум (ІІ) оксид – і доливає розчин сульфатної кислоти. Вміст пробірки нагріває в полум’ї спиртівки. Після завершення реакції розчин в пробірці забарвлюється в блакитний колір (такий колір має водний розчин СuSО₄ ):

СuО + Н₂SО₄ = СuSО₄ + Н₂О.

Висновок: кислоти реагують з основними оксидами.

Аналогічно відбуваються реакції між кислотами та оксидами інших металів.

Демонстрація. Взаємодія кальцій оксиду та нітратної кислоти. В ході реакції білий порошок кальцій оксиду розчиняється в нітратній кислоті з утворенням кальцій нітрату. Записуємо рівняння реакції:

СаО + 2НNО₃ = Са(NО₃)₂ + Н₂О.

Аналізуємо взаємодію основних оксидів з кислотами. Учні роблять висновок, що під час такої взаємодії оксиди й кислоти обмінюються своїми складовими частинами, тому такі реакції відносяться до реакцій обміну.

На основі проведених досліджень учні самостійно роблять висновки про хімічні властивості кислот.

1.     Кислоти проявляють ряд спільних властивостей, які зумовлені подібністю їх будови (наявністю в складі кислот атомів Гідрогену).

2.     Кислоти змінюють забарвлення індикаторів.

3.     Кислоти (крім нітратної) взаємодіють з активними металами з утворенням солі та витісненням водню (реакція заміщення).

4.     Кислоти взаємодіють з основними оксидами (оксидами металів) з утворенням солі і води (реакція обміну).

Домашнє завдання.

Додаток.

Повідомлення співробітника «Дегустаційної лабораторії».

Термін «кислота» походить від слова «кислий», тому можна подумати, що всі кислоти мають кислий смак. Але насправді це не так. Так, силікатна кислота кислого смаку не має. Трапляються кислоти з іншим смаком, наприклад, саліцилова кислота – солодка, а нікотинова – гірка. Однак більшість кислот за звичайних умов – кислі, добре розчинні у воді рідини, але є й тверді кислоти (ортофосфатна, метафосфатна, силікатна).

Кислоти досить поширені у природі. Ми знаємо, що багато які харчові продукти кислі на смак. Такого смаку їм надають кислоти. Кислий смак лимона зумовлений наявністю лимонної кислоти, а яблука – яблучної, кислого молока – молочної кислоти. Щавель має кислий смак, бо в його листі міститься щавлева кислота. Кислий оцет, який використовується як харчосмаковий продукт, є розчином оцтової кислоти.

Неорганічні кислоти, які ми зараз вивчаємо, теж трапляються в природі у вільному стані. Наприклад, сульфідна кислота Н₂S буває у вулканічних газах і в водах мінеральних джерел (Мацеста – Сочі на Чорноморському узбережжі Кавказу, в Україні – Немирів); хлоридна кислота НСІ входить до складу шлункового соку, карбонатна кислота Н₂СО₃ – до складу природних мінеральних вод (Боржомі, Єсентуки, Нарзан на Кавказі, а в Україні – Миргородська, Лужанська, Свалява, Трускавецька), нітратна і сульфітна кислоти трапляються в дощовій воді («кислотні дощі»).

Завдання.

1.                            Вивести формулу кислоти, якщо масова частка Гідрогену в її складі дорівнює 2,1%, масова частка Нітрогену – 29,8%, масова частка Оксигену – 68,1%. Назвати її.

2.                            Вивести формулу кислоти, якщо масова частка Гідрогену в її складі дорівнює 2.4%, масова частка Сульфуру – 39,1%, масова частка Оксигену – 58,5%. Назвати її.

3.                            Вивести формулу кислоти, якщо масова частка Гідрогену в її складі дорівнює 3,7%, масова частка Фосфору – 37,8%, масова частка Оксигену – 58,5%. Назвати її.

Вправи на закріплення  матеріалу.

1.     Скласти рівняння реакцій у тих випадках, де вони можливі:

Нg + НСІ →;             АІ + Н₂SО₄ →;                    ВаО + НСІ →;

Мg + Н₃РО₄ →;        Nа₂О + НСІ →;                   Сu + Н₂SО₄ →;    

АІ₂О₃ + Н₂SО₄ →;    Аu + НСІ →;                       Fе₂О₃ + НNО₃  →.

2*. Чи вистачить 10 г сульфатної кислоти, щоб повністю розчинити 10 г цинку?

3*. Під час взаємодії 1,35 г тривалентного металу із сульфатною кислотою одержали 8,55  г солі. Визначте невідомий метал.