Конспект урока. Фирсова Светлана Юрьевна

Тема урока химии «Кислород. Получение и свойства кислорода»

Разработала: Фирсова Светлана Юрьевна, учитель химии и биологии

АНО СОШ «Ломоносовская школа-пансион»

Класс: 9

Продолжительность: 80 минут
Тип урока: изучение новых знаний с элементами практической работы.
Цель урока: Создать условия для активного ознакомления учащихся  с химическими свойствами кислорода, способами его получения и собирания в лаборатории и организовать их деятельность по развитию коммуникативных и учебно-исследовательских компетентностей. 
Задачи урока:
- обучающие: 
1) изучить общую характеристику химического элемента кислорода;
2) расширить  представления учащихся о распространенности  кислорода на Земле, его значении для живых существ; 
3) познакомить учащихся с историей открытия кислорода и именами учёных, связанных с этим открытием;
4) обогатить лексический запас учащихся химическими понятиями: аллотропия, озон, катализаторы, окислительные свойства и др.; 
5) познакомить учащихся с физическими и химическими свойствами кислорода;
6) познакомить учащихся со способами получения кислорода в лаборатории; 
7) закрепить умения и навыки работы с химическим оборудованием и веществом с соблюдением техники безопасности; 
8) развивать умение самостоятельно работать с информацией;
9) развивать учебно-исследовательские компетентности;
10) реализовать межпредметные связи: химии, истории, экологии, биологии;
- воспитательные: 
1) развивать навыки  самостоятельной работы;
2) воспитывать трудолюбие; 
3) развивать коммуникативные качества;
4) воспитывать у учащихся организованность, аккуратность при проведении эксперимента; 
- развивающие:   
1) развивать познавательный интерес учащихся к истории открытия кислорода
2) развивать логическое мышление (операции анализа, синтеза, сравнения, обобщения, классификации и др.), память, внимание, речь, эмоции;
3) развивать способность к самостоятельному приобретению знаний.
Методы обучения: проблемное обучение, индуктивный, фронтальный опрос, индивидуальный опрос, демонстрация, показ, рассказ, объяснение, учебная дискуссия, беседа, упражнение, самостоятельная работа учащихся, поощрение, предъявление требования. 
Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная, групповая. 
Оборудование урока: мультимедийная презентация, мультимедиапроектор, компьютер, периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, лабораторное оборудование: штатив, прибор для получения газов, спиртовка, перманганат калия, спички, пробирки, лучинка.
Основные понятия:  Окислительные свойства кислорода, аллотропия.

Ход урока

Организационный момент.

Учитель: Приветствие, проверка отсутствующих.
- Ребята, отгадайте загадку:

Найди меня. Я газ. Я прост.
Я рыжий, словно лисий хвост.
Я образуюсь из нитрата, 
А в воздухе - из газа-брата.
А если встречусь я с водой,
То стану сильной кислотой. 
Учащиеся: оксид азота NO2.

Повторение пройденного материала.

Учитель (Слайд № 2):

1. Что такое оксиды?
2. Составьте химические формулы оксидов азота  (I), (II),  (III), (IV), (V).
3. Вычислите, какой из оксидов азота богаче кислородом.

Учащиеся: записывают формулы: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅.
Вычисляют содержание кислорода в данных оксидах.

Изучение нового учебного материала (Слайд № 3):

«Кислород – это та ось, вокруг которой вращается химия». 
А. Берцелиус 
Учитель: Ребята, сегодня мы с вами начнем знакомиться с особенностями химического элемента кислорода.  На уроке мы изучим особенности строения его атома, способов получения газообразного кислорода, физических и химических свойств простого вещества кислорода. Цель и задачи урока на доске (Слайд № 4).
План урока (Слайд № 5):

1. Распространенность кислорода в природе.
2. История открытия кислорода.
3. Получение кислорода в лаборатории. Лабораторная работа.
4. Свойства кислорода.
5. Круговорот кислорода в природе и его применение.
6. Аллотропные модификации кислорода.

Распространенность кислорода в природе.

 Доклад ученика о распространении кислорода в природе (Слайд № 6).
Из курса биологии всем известна роль кислорода. Кислород – составная часть воздуха, в котором на долю кислорода приходится  21 % по объёму. Земная кора до глубины 10-15 км на 47 % своей массы состоит из кислорода, который является составной частью различных соединений. Кислород входит в состав почти всех окружающих нас веществ. Так, например, вода, песок, многие горные породы и минералы, составляющие  земную кору, содержат кислород.  
Если на какой-либо планете будут обнаружены вместе с кислородом вода и благоприятная температура, то можно предполагать, что там есть условия для жизни. Кислород является также важной частью многих органических соединений, например белков, жиров и углеводородов, имеющих исключительно большое значение в жизни растений, животных и человека.  Для того чтобы как-то количественно оценить участие кислорода в образовании живых клеток, достаточно указать, что в состав клеток организма входит около 65 % кислорода. 
Из атомов мир создавала Природа.
 Два атома легких взяла водорода.
 Прибавила атом один кислорода
 И получилась частица воды, 
 Море воды, океаны и льды…
 Стал кислород чуть не всюду начинкой.
 С кремнием он обернулся песчинкой.
 В воздух попал кислород, 
 Как ни странно,
 Из голубой глубины океана.
 И на Земле появились растения,
 Жизнь появилась: дыханье, горение…
 Первые птицы и первые звери,
 Первые люди, что жили в пещере…
 Огонь добывали при помощи трения,
 Хотя и не знали причины горения…
 Роль кислорода на нашей Земле
 Понял великий ЛАВУАЗЬЕ.
Е. С. Ефимовский

 История открытия кислорода.

Доклад ученика об открытии кислорода.
С глубокой древности известно, что для горения необходим воздух, однако процесс горения оставался непонятным. 
Долгое время существовала теория флогистона. Горение объяснялось как распад горючего тела с выделением флогистона, при котором каждое горючее вещество превращалось в негорючее. Необходимость воздуха химики объясняли тем, что флогистон соединяется с воздухом при горении, а не просто исчезает. Если воздуха нет, то горение прекращается, т.к. флогистону не с чем соединиться. В 1745-1748 гг.  М. В. Ломоносов экспериментально доказал, что горение это реакция соединения веществ с частицами воздуха. 
Впервые кислород был получен английским ученым Джозеф Пристли 1 августа 1774 г. (Слайд № 7).
При накаливании оксида ртути Пристли получил «воздух». Ученый решил исследовать действие полученного газа на пламя свечи и с удивлением отметил, что под действием этого газа пламя стало ослепительно ярким. Также он отметил, что в струе этого газа сгорает железная проволока. Мыши, помещенные в сосуд с этим газом, дышали легко, но скоро погибали. Сам ученый попробовал вдыхать этот газ и отметил, что он «помогает легким дышать». 
  Антуан Лавуазье (Слайд № 8), обнаружив газ, который поддерживал горение и дыхание, показал, что кислород  содержится во многих веществах, в том числе  в кислотах. Отсюда и дал ему название Оксигениум, от греческих слов «оксос» - кислый и «геннас» - рождаю, т.е. рождающий кислоту. На русский язык название элемента переведено – кислород. 
Итак, в 1777 г. была выяснена сущность горения, как химического взаимодействия различных веществ с кислородом. Кислородная теория горения пришла на смену флогистонной.
Учитель: Итак, мы узнали что заслуга открытия кислорода принадлежит двум ученым: Д. Пристли и А. Лавуазье.
Химический элемент кислород занимает свое место в периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева. Давайте, используя ее, дадим общую характеристику этого элемента по следующему плану (Слайды № 9):
Общая характеристика: 
Химический знак – О
Относительная атомная масса Аr (O)=16
Химическая формула – О₂
Относительная молекулярная масса Мr(O₂)=32
Степень окисления -2.

Получение кислорода в лаборатории. Лабораторная работа.

Получение кислорода в лаборатории.
Учитель: Многообразие химических соединений, содержащих кислород, и их доступность позволяют получать кислород различными способами. Все способы получения можно разделить на физические и химические (Слайд № 10):

Способы получения кислорода
 

Химический                                               Физический

Физический способ основан на глубоком охлаждении воздуха и использовании различия в температурах кипения газов, входящих в состав воздуха.  Воздух представляет собой смесь различных газов; основные компоненты в нем – азот и кислород. Для их разделения используют многократное испарение (температура кипения азота = -196°С,  температура кипения кислорода = -183°С). Этот способ получил название фракционной перегонки. 
Химический способ  получения кислорода в лаборатории, связан с разложением сложных веществ при нагревании и при пропускании через вещества электрического тока.
Сначала рассмотрим получение кислорода из различных веществ при нагревании.
1) В школьной лаборатории чаще всего получают кислород из перманганата калия. Реакция протекает при нагревании. Сейчас вы увидите видеофрагмент этого опыта. Смотрите внимательно, так как далее вам предстоит самим получить кислород этим способом (Слайд № 11 - видео).
Запишите уравнение реакции.
Учащиеся:в тетрадях записывают самостоятельно уравнение реакции:
2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂
Учитель: Ребята, посмотрите на доску и проверьте себя на правильность записи реакции (Слайд № 12).
Кислород, получающийся в результате реакции можно собрать методом вытеснения воздуха или над водой. 
Ребята, подумайте, как мы можем проверить, получили ли кислород?
Учащиеся: О заполнении сосуда кислородом можно судить по вспыхиванию тлеющей лучинки, опущенной в него. 
Лабораторная работа «Получение кислорода из перманганата калия и собирание газа методом вытеснения воздуха». 
Учитель: Ребята, вы только что посмотрели видеофрагмент получения кислорода из перманганата калия. Теперь вы выполните лабораторную работу, целью которой является самостоятельное  получение кислорода из перманганата калия. При выполнении лабораторного опыта необходимо соблюдать правила техники безопасности. Давайте повторим их.
Учащиеся: перечисляют правила обращения с лабораторным оборудованием и реактивами. Ход выполнения лабораторной  работы учащиеся определяют самостоятельно на основе просмотренного видеофрагмента опыта.

Учитель: Для получения кислорода кроме перманганата калия можно использовать и другие вещества. Например, пероксид водорода:

 Разложение пероксида водорода H₂O₂.

Запишите уравнение реакции.
Учащиеся: в тетрадях записывают самостоятельно уравнение реакции.
Учитель: Ребята, посмотрите на доску и проверьте  себя на правильность записи реакции (Слайд № 13):
2H₂O₂ = 2H₂O + O₂   
Учитель: Если в эту систему поместить немного оксида марганца (IV), то даже без нагревания начинается бурная реакция с выделением кислорода. Следовательно, оксид марганца ускоряет реакцию разложения пероксида водорода. 
Вспомните, как называются вещества, которые ускоряют химические реакции.
Учащиеся: Вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами при этом не расходуются, называются катализаторами.
Учитель:
3) Также для получения кислорода используют бертолетову соль КClO₃, нагревая её.
Запишите уравнение реакции.
Учащиеся: в тетрадях записывают самостоятельно уравнение реакции.
Учитель: Ребята, посмотрите на доску и проверьте себя на правильность записи реакции (Слайд № 13):
2КClO₃ = 2KCl + 3O₂
4) Следующее вещество, при нагревании которого выделяется кислород, это оксид ртути.
Запишите уравнение реакции.
Учащиеся: в тетрадях записывают самостоятельно уравнение реакции.
Учитель: Ребята, посмотрите на доску и проверьте  себя на правильность записи реакции (Слайд № 13):
2HgO = 2Hg + O₂

Теперь рассмотрим получение кислорода путём пропускания электрического тока через воду.
5) Ребята, запишите самостоятельно реакцию разложения воды.
Учащиеся: в тетрадях записывают самостоятельно уравнение реакции.
Учитель: Ребята, посмотрите на доску и проверьте себя на правильность записи реакции (Слайд № 13):
 2H₂O = 2H₂ + O₂
Учитель: Итак, ребята, мы изучили несколько способов получения кислорода. Перечислите, какие вещества могут быть использованы для получения кислорода.
Учащиеся: перманганат калия, пероксид водорода, хлорат калия, оксид ртути, вода.

Свойства кислорода.

 Учитель: Следующим этапом нашего урока  является рассмотрение свойств простого вещества кислорода (Слайд № 14).
Физические свойства.
О₂ – газообразное вещество, не имеет цвета, вкуса, запаха, малорастворим в воде (1 объеме  H₂O растворяется 3,1 объемов О₂ , но лучше чем N₂ , поэтому вода всегда обогащена кислородом. О₂ – сжижается при очень низкой температуре: - 183 °С, а при температуре -219 °С он затвердевает. Интересно, что жидкий и твердый кислород голубого цвета.
Химические свойства кислорода 
Кислород взаимодействует с простыми веществами (металлами и неметаллами) и сложными веществами при нагревании при этом выделяется теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения.
Демонстрация опытов (видеозапись) - взаимодействие кислорода с железом (Слайд № 15), серой (Слайд № 16), фосфором (Слайд № 17), природным газом  (Слайд № 18).
Запишите  уравнения реакций взаимодействия кислорода с железом, серой, фосфором и природным газом в тетрадь.
Учащиеся: записывают уравнения в тетрадях. Один ученик записывает уравнения у доски.
2О₂ + 3Fe = Fe₃O₄
 O₂ + S = SO₂
5O₂ + 4P = 2P₂O₅
СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.
Учитель: проверяет правильность записи уравнений.

Круговорот кислорода в природе и его применение.

Учитель: Применение кислорода основано на его свойствах. В больших количествах кислород используется в различных отраслях химической промышленности и в металлургии. Жидкий кислород используется в ракетных двигателях. В медицине кислород служит для облегчения дыхания. В этом случае кислородом заполняют специальные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полетах, в космосе и при работе под водой. Отсюда видно, что очень  много кислорода расходуется на разнообразную деятельность человека, также кислород необходим для дыхания всех живых организмов. 
Еще Лавуазье отмечал, что кислород поддерживает горение и дыхание. Значит, мы с вами, используя кислород воздуха, уменьшаем его количество. Человек при дыхании в течение 1 мин. в среднем употребляет 0,5 дм3 кислорода, в течение суток – 720 дм3, а в год – 262 м3. Как же поддерживается необходимое нам постоянное содержание кислорода в воздухе? 
Это объясняется процессом фотосинтеза, происходящим в зеленых растениях на свету. В результате этого процесса выделяется кислород. Упрощенно процесс фотосинтеза изображают так (Слайд № 19):
6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Так в природе происходит непрерывный круговорот кислорода. Поэтому общая масса кислорода в воздухе, заметно не изменяется. 
Но в настоящее время существует множество экологических проблем, одной из которых является вырубка лесов. Сейчас вырубка ведется очень быстрыми темпами, причём подвергаются этому тропические леса, которые являются легкими планеты. Считают, что при ускоренных темпах технического прогресса сокращение запасов кислорода на 1/3 произойдет через 150-170 лет. Организм человека чувствует снижение концентрации кислорода более чем на 1 %. 
Вспомните! Каково процентное содержание кислорода в воздухе по объему?
Учащиеся: 21%.

Аллотропные модификации кислорода (Слайд № 20).

Учитель: Химический элемент кислород, кроме двухатомной молекулы, образует еще одно простое вещество, состоящее из трех атомов - озон. 
Аллотропия — образование одним элементом нескольких простых веществ. 
(Запишите определение в тетрадь)
Озон — газ, образуется в природе во время грозы и при окислении смолы хвойных деревьев. Придает воздуху запах свежести. Растворяется в воде гораздо лучше кислорода. Сильный окислитель. Спирт и некоторые другие вещества в озоне самовоспламеняются. Это связано с самопроизвольным распадом озона на молекулу кислорода и атоммарный кислород, обладающий большой окислительной активностью (Слайд № 21):
 O₃ =  O₂  + O 
Озон можно получить пропусканием через воздух электрических разрядов (Слайд№ 22): 
 3O₂ =  2O₃
Применяется озон в озонаторах для уменьшения содержания в воздухе болезнетворных бактерий, для обеззараживания водопроводной воды на станциях водоочистки. 
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы (так называемый, озоновый экран) задерживает жесткое ультрафиолетовое излучение, без чего жизнь на поверхности суши была бы невозможна. Увеличение интенсивности ультрафиолетового излучения, достигшего Земли, могло бы привести к возрастанию заболеваемости раком кожи, катарактой глаз. Толщина озонового слоя очень мала. Если собрать весь озон. Находящийся в атмосфере, и опустить его на поверхность Земли при обычных условиях то получился бы слой всего 3 мм. Поэтому очень важно сохранять этот весьма чувствительный к действию различных химических веществ озоновый «щит» планеты от разрушения.

Закрепление.

Напишите уравнения взаимодействия  кислорода с серой, натрием, углеродом (Слайд № 23).

Учащиеся: один из учеников выходит к доске и записывает уравнение реакции.

Решение задач на нахождение массы и объема кислорода с использованием способов получения и свойств кислорода (слайды № 24, 25, 26).

Учащиеся: трое учеников выходят к доске и записывают решение задач.

Выводы по уроку.

Учитель: Итак, наш урок подходит к концу.  Сегодня мы узнали о распространенности кислорода в природе, о способах его получения, физических и химических свойствах кислорода, аллотропных модификациях, а также об учёных, которые совершили открытие кислорода. 
А сейчас мы проведем викторину.

Задание «Волшебный цветок» (Слайд № 27)

Нас с вами ждет еще одно испытание: чтобы продолжить свой путь, вы должны разгадать тайну "Магических колец". Впишите в кольца отсутствующие формулы веществ с необходимыми индексами и коэффициентами (один ученик вызывается к доске).
 

Задание «Океан химических вопросов»  (Слайд № 28)

Я думаю, что с этим заданием вы справитесь также успешно, как и с предыдущим.
1) Влажное зерно нельзя хранить в больших кучах: может произойти обугливание и даже самовозгорание. Объясните, почему это происходит.
Ответ: В данном случае мы сталкиваемся с медленным окислением. Зерно медленно реагирует с кислородом и теплота выделяется постепенно. Когда зерно лежит в больших кучах, то теплота выделяется в количестве, достаточном для обугливания или даже самовозгорания. Чтобы этого не произошло, зерно перелопачивают, то есть перебрасывают с места на место.
2) Почему перед уходом со стоянки туристы засыпают землей угли костра?
Ответ: Туристы засыпают угли костра, чтобы прекратить доступ кислорода, чтобы костер не смог снова загореться и не возник пожар.
3) Какую ошибку допустил ученик, сказав: "Фосфор при горении, соединяется с воздухом"?
Ответ: Фосфор при горении соединяется не с воздухом, а с кислородом, который содержится в воздухе.
4) Тигель с горящим скипидаром опустили в сосуд с холодной водой. Горение скипидара при этом прекращается. Почему?
Ответ: Горение скипидара прекращается, так как при опускании тигля в холодную воду, скипидар охлаждается ниже температуры горения.
5) Почему горение веществ на воздухе происходит медленнее, чем в кислороде?
Ответ: Кроме кислорода, который составляет 1/5 часть воздуха, в состав воздуха входят другие компоненты, которые не поддерживают горение. Поэтому горение на воздухе происходит медленнее.

Оценка работы учащихся.

Домашнее задание. §18, задачи 4,5 (стр. 99) (Слайд № 29).

Горение железа, формат wmv 
Горение серы, формат wmv
Горение фосфора, формат wmv
Кислород, формат ppt
Получение кислорода разложением пероксида водорода, формат mp4
Получение кислорода разложением хлората калия, формат mp4
Получение озона, формат wmv

 Список использованной литературы:

1. Бучок С. В., Лелекова Л. Г. Весело и просто о сложном и простом. - Братск, 2008.
2. Кузнецова Н. Е., Левкин А. Н. Задачник по химии. 9 класс. ФГОС. – М.: Вентана-Граф, 2010.
3. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия 9 класс. – М.: Просвещение, 2010.
4. Электронное приложение к учебнику «Химия 9 класс» Г. Е. Рудзитиса, Ф. Г. Фельдмана. [Электронный ресурс]. – ЗАО «Образование-Медиа», ОАО «Издательство «Просвещение»», 2011. – 1 электрон. опт. диск (1 DVD). – Загл. с диска.
5. Ширшина Н. В.Неорганическая химия. [Электронный ресурс]:  Серия «Демонстрационное поурочное планирование». – Волгоград: Издательство «Учитель», 2009. – 1 электрон. опт. диск (CD). – Загл. с вкладыша контейнера.