Практическая работа «Адсорбция органических и неорганических соединений на активированном угле»
Цели и задачи
- Цель по SMART: за 45 минут экспериментально установить, какие из предложенных органических и неорганических веществ адсорбируются активированным углём, зафиксировать изменения окраски или прозрачности растворов и сформулировать вывод на основе полученных данных.
- Сформировать представление об адсорбции как поглощении веществ поверхностью твёрдого тела на примере активированного угля.
- Научить выполнять опыт по инструкции и исследовательскому плану: выдвигать гипотезу, соблюдать последовательность действий, наблюдать и фиксировать результаты.
- Развивать умение сравнивать свойства органических и неорганических соединений по результатам эксперимента и объяснять различия.
- Воспитывать ответственность за соблюдение правил безопасной работы с веществами, аккуратность и готовность аргументировать собственный вывод.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к исследованию свойств веществ, встречающихся в быту и медицине.
- Осознают значение безопасного обращения с химическими веществами и лабораторным оборудованием.
- Развивают ответственность за индивидуальный результат и вклад в работу пары.
- Формируют готовность проверять предположение опытом, а не только доверять первоначальному мнению.
Метапредметные
- Формулируют гипотезу, планируют последовательность опыта и соотносят результат с поставленным вопросом.
- Извлекают информацию из инструкции, таблицы наблюдений и условных обозначений.
- Сравнивают исходное и конечное состояние растворов, выделяют существенные признаки и делают вывод.
- Распределяют роли в паре, договариваются о порядке действий и аргументируют интерпретацию результата.
- Осуществляют самоконтроль по алгоритму безопасной работы и корректируют действия при возникновении затруднения.
Предметные
- Знать, что адсорбция — это поглощение веществ поверхностью твёрдого тела.
- Уметь объяснять роль пористой поверхности активированного угля в адсорбции.
- Уметь проводить фильтрование смеси активированного угля с раствором и сравнивать цвет или прозрачность фильтрата с исходным раствором.
- Уметь различать по составу исследуемые вещества как органические и неорганические соединения.
- Владеть навыком оформления таблицы наблюдений и формулировки вывода по результатам практической работы.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают практическую ценность адсорбции при очистке воды, воздуха и медицинском применении активированного угля.
- Проявляют познавательный интерес к установлению свойств веществ экспериментальным путём.
- Оценивают собственную аккуратность и ответственность при выполнении лабораторных действий.
- Принимают необходимость соблюдения правил безопасности даже при выполнении простого опыта.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную задачу и формулируют ожидаемый результат исследования.
- Планируют действия по этапам: наблюдение, смешивание, выдерживание, фильтрование, сравнение.
- Контролируют соблюдение правил работы со стеклянной посудой, растворами и углём.
- Сопоставляют наблюдение с гипотезой и вносят исправления в предварительный вывод.
- Оценивают качество выполненной работы по предложенным критериям.
Познавательные УУД
- Выделяют признаки адсорбции по изменению окраски или прозрачности раствора.
- Строят причинно-следственную связь между пористостью угля и его поглощающей способностью.
- Сравнивают результаты для органических и неорганических соединений.
- Представляют результаты опыта в таблице и формулируют обобщение.
- Используют модель «исходный раствор — контакт с углём — фильтрат» для объяснения наблюдений.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: исполнитель, наблюдатель, секретарь; при необходимости меняются ролями.
- Задают уточняющие вопросы по инструкции и правилам безопасности.
- Согласуют общий вывод на основе наблюдений, а не на основе единичного мнения.
- Представляют результат работы и отвечают на вопросы одноклассников.
- Корректно обсуждают расхождения между результатами разных пар.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить на каждую пару: две пробирки или небольших прозрачных стакана, держатель для пробирок, стеклянную или пластиковую палочку, воронку, фильтровальную бумагу, поддон и салфетки.
- Подготовить для каждой пары активированный уголь в количестве примерно половины чайной ложки, 2–3 мл окрашенного раствора органического вещества, например пищевого красителя, и 2–3 мл окрашенного раствора неорганического вещества, например раствора перманганата калия малой концентрации.
- Заранее проверить, что растворы имеют заметную, но безопасную окраску, а посуда целая и сухая.
- Распечатать инструкцию практической работы и таблицу наблюдений по одной на каждого ученика или по одной на пару; подготовить карточки с ролями по одной на каждую пару.
- Подготовить защитные очки по числу учащихся, одноразовые перчатки при наличии, фартуки или защитные халаты, контейнер для отработанного угля и фильтров.
- Вывесить на доске схему: «Гипотеза → опыт → наблюдение → сравнение → вывод».
- Разместить на доске правила безопасности: «Не пробовать вещества; не направлять пробирку на себя и товарища; не вдыхать порошок угля; работать малыми объёмами; сразу сообщать о проливе или повреждении посуды».
- Подготовить экран или интерактивную доску с фотографией таблетки активированного угля и схемой её пористой поверхности.
- Подготовить таймер на 3–4 минуты для этапов смешивания и обсуждения, а также таблицу для коллективного сравнения результатов.
- Организовать рабочие места так, чтобы каждая пара имела свободную поверхность и доступ к контейнеру для отходов.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и инструктаж по безопасности (5 мин)
Цель этапа: организовать безопасную работу учащихся, распределить роли и обозначить исследовательскую задачу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране таблетку активированного угля: "Сегодня мы будем не просто выполнять действия по инструкции, а проверим исследовательский вопрос: одинаково ли активированный уголь поглощает органические и неорганические соединения? Посмотрите на изображение угля. Почему маленькая таблетка может обладать большой поглощающей способностью? Выскажите первое предположение." | Рассматривают изображение, высказывают предположения: "Уголь имеет поры", "Он может удерживать вещества на поверхности", "Он впитывает окраску". |
3 мин | Учитель раздаёт карточки ролей и напоминает правила: "В каждой паре будет исполнитель и наблюдатель-секретарь. Исполнитель выполняет действия с посудой, наблюдатель следит за инструкцией и записывает изменения. Порошок угля не подносим к лицу, растворы не пробуем, пробирки держим отверстием от себя. При любом проливе руку не вытираем молча, а сразу поднимаем и сообщаем мне." | Распределяют роли, надевают защитные очки, проверяют наличие оборудования, повторяют одно правило безопасности по цепочке. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Рабочие места готовы, роли распределены, правила понятны. Теперь сначала выясним, что мы уже знаем о растворах и поверхностях, а затем сформулируем проверяемую гипотезу."
Этап 2. Актуализация знаний и постановка исследовательского вопроса (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о смесях, растворах, органических и неорганических веществах и сформулировать гипотезу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает две пробирки с окрашенными растворами и задаёт вопросы: "Что мы видим в пробирках? Являются ли эти жидкости прозрачными? Что можно изменить в растворе, чтобы проверить способность другого вещества его очищать? Вспомните, какие вещества называют органическими, а какие — неорганическими." | Называют признаки раствора: "Он однородный и окрашенный"; предлагают добавить твёрдое вещество и затем отделить его фильтрованием; приводят примеры органических и неорганических соединений. |
3 мин | Учитель записывает на доске исследовательский вопрос и предлагает приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала 30 секунд подумайте индивидуально, затем одну минуту обсудите в паре. Предположите, изменится ли окраска каждого раствора после контакта с активированным углём. Обязательно используйте слова «органическое», «неорганическое», «адсорбция»." | Формулируют гипотезы в парах: "Активированный уголь уменьшит окраску обоих растворов" или "Он сильнее изменит окраску органического раствора"; две пары озвучивают варианты. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "У нас появились разные предположения, и это хорошо для исследования. Сейчас мы не будем выбирать ответ по догадке, а проверим гипотезы одинаковым способом для двух растворов."
Этап 3. Планирование опыта и инструктаж по методике (5 мин)
Цель этапа: составить общий алгоритм исследования и предупредить типичные ошибки при выполнении опыта.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на доске схему опыта: "Запишите алгоритм: 1) сравнить исходную окраску; 2) добавить одинаковое небольшое количество активированного угля; 3) перемешать; 4) выдержать смесь; 5) профильтровать; 6) сравнить фильтрат с исходным раствором. Почему важно использовать примерно одинаковое количество угля и раствора? Почему сравниваем именно фильтрат, а не смесь с чёрными частицами?" | Записывают алгоритм, отвечают: "Чтобы сравнение было честным"; "В смеси уголь сам затемняет жидкость, поэтому нужно отделить его фильтрованием". |
2 мин | Учитель демонстрирует правильное складывание фильтровальной бумаги и работу с воронкой: "Фильтр должен плотно прилегать к воронке. Наливаем смесь по стеклянной палочке тонкой струёй и не заполняем фильтр до краёв. Если раствор пролился, останавливаемся и зовём учителя." | Наблюдают демонстрацию, проверяют фильтр и воронку, задают уточняющие вопросы, повторяют последовательность действий по памяти. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы договорились, какие условия сохраняем одинаковыми и как получаем фильтрат. Теперь каждая пара проведёт два сравнимых опыта и зафиксирует не только результат, но и характер наблюдения."
Этап 4. Практическое исследование: адсорбция органического соединения (7 мин)
Цель этапа: исследовать изменение окраски органического раствора после контакта с активированным углём.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт пробирки с раствором пищевого красителя или другого безопасного окрашенного органического вещества: "Подпишите первую пробирку буквой О. Сначала рассмотрите исходный раствор и запишите его цвет и прозрачность. Не добавляйте уголь, пока наблюдатель не зафиксирует исходное состояние." | Подписывают пробирку, рассматривают раствор на белом фоне, записывают: например, "раствор ярко окрашен, прозрачный". |
3 мин | Учитель говорит: "Добавьте одинаковую небольшую порцию активированного угля, закройте пробирку пальцем или крышкой и аккуратно перемешайте. Не встряхивайте резко. Наблюдатель отмечает, меняется ли цвет сразу и появляется ли чёрная взвесь." | Добавляют уголь, перемешивают, наблюдают изменение окраски и появление частиц, записывают промежуточное наблюдение. |
2 мин | Учитель напоминает: "Теперь профильтруйте смесь. Полученный фильтрат поставьте рядом с исходной пробиркой. Сравните интенсивность цвета и сформулируйте промежуточный вывод: адсорбция обнаружена, если окраска стала слабее." | Фильтруют смесь, сравнивают исходный раствор и фильтрат, записывают результат: "окраска стала слабее/почти исчезла/не изменилась" и промежуточный вывод. |
Запись в тетрадях
«Органическое соединение: исходный цвет и прозрачность — …; после добавления угля — …; цвет фильтрата — …; промежуточный вывод — …».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Первое наблюдение записано, но одного опыта недостаточно для ответа на исследовательский вопрос. Теперь тем же алгоритмом проверим неорганическое соединение и сравним результаты."
Этап 5. Практическое исследование: адсорбция неорганического соединения (7 мин)
Цель этапа: установить, изменяется ли окраска раствора неорганического вещества после контакта с активированным углём.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт второй окрашенный раствор: "Подпишите вторую пробирку буквой Н. Определите исходный цвет и прозрачность раствора. Обратите внимание: условия опыта должны быть максимально похожими на предыдущие." | Подписывают пробирку, фиксируют исходное состояние раствора, сравнивают объём с первым образцом. |
3 мин | Учитель обращается к классу: "Добавьте такую же порцию активированного угля, аккуратно перемешайте и наблюдайте. Секретарь пары запишите не только итоговый цвет, но и скорость изменения окраски: сразу, постепенно или почти без изменений." | Добавляют уголь, перемешивают, отмечают скорость изменения окраски и наличие взвеси, заносят сведения в таблицу. |
2 мин | Учитель говорит: "Профильтруйте смесь и поставьте фильтрат рядом с исходным раствором. Сравните интенсивность цвета. Если результат отличается от результата первой пробы, не исправляйте его под ожидаемый ответ — именно различие является важным наблюдением." | Фильтруют смесь, сравнивают фильтрат с исходным раствором и с фильтратом органического вещества, записывают наблюдение и промежуточный вывод. |
Запись в тетрадях
«Неорганическое соединение: исходный цвет и прозрачность — …; после добавления угля — …; цвет фильтрата — …; промежуточный вывод — …».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у каждой пары есть два результата, полученных по одному алгоритму. Переходим от отдельных наблюдений к сравнению и общему выводу исследовательской работы."
Этап 6. Обработка результатов и формулировка вывода (8 мин)
Цель этапа: сопоставить результаты двух опытов, объяснить их с позиции адсорбции и представить вывод.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель выводит на экран таблицу для общего обсуждения: "Сравните две пробы по трём признакам: степень изменения окраски, скорость изменения и прозрачность фильтрата. Заполните недостающие сведения в своей таблице. Если результаты пар не совпали, назовите возможную причину: разное количество угля, неодинаковый объём раствора или неполное фильтрование." | Заполняют таблицу, сопоставляют данные с другой парой, называют возможные источники расхождений. |
3 мин | Учитель организует приём «Снежный ком»: "Сначала каждый ученик сформулирует вывод одним предложением. Затем пара объединит два варианта в один точный вывод. В нём должны быть слова «активированный уголь», «адсорбция», «органическое» и «неорганическое соединение»." | Формулируют индивидуальные выводы, обсуждают их в паре и создают общий вариант, например: "Активированный уголь адсорбирует окрашенные органические соединения, а способность поглощать неорганическое соединение зависит от его природы и условий опыта". |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "Что в нашем опыте является адсорбентом? Что поглощается поверхностью угля? Как мы доказали наличие адсорбции? Почему нельзя сделать вывод только по цвету смеси до фильтрования?" | Отвечают: "Адсорбент — активированный уголь"; "Поглощаются частицы растворённого вещества"; "Доказательством служит ослабление окраски фильтрата"; "Смесь затемняет уголь, поэтому нужен фильтрат". |
Запись в тетрадях
«Вывод: активированный уголь обладает развитой пористой поверхностью и способен адсорбировать растворённые вещества. Степень адсорбции зависит от природы вещества и условий опыта. Об ослаблении адсорбции окрашенного вещества судят по сравнению исходного раствора с фильтратом».
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы не просто увидели изменение цвета, а связали его с моделью адсорбции и проверили две группы веществ. Осталось оценить качество своей практической работы и назвать, что можно улучшить в следующем исследовании."
Этап 7. Рефлексия, уборка рабочего места и домашнее задание (8 мин)
Цель этапа: оценить сформированность исследовательского умения, безопасно завершить практическую работу и закрепить понятие адсорбции.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает заполнить «Билет на выход»: "Ответьте письменно на три вопроса: что является адсорбентом; по какому признаку мы обнаружили адсорбцию; какое условие опыта было самым важным для честного сравнения?" | Пишут ответы: "Активированный уголь"; "По ослаблению окраски фильтрата"; "Одинаковое количество раствора и угля и одинаковая процедура фильтрования". |
3 мин | Учитель организует уборку: "Отработанный уголь и фильтры помещаем только в контейнер. Растворы не выливаем самостоятельно. Проверьте, что на столе нет капель, посуда промыта по моей команде, а приборы возвращены на поддон." | Собирают отходы в обозначенный контейнер, протирают рабочие поверхности, возвращают оборудование, снимают защитные очки после проверки рабочего места. |
2 мин | Учитель объявляет домашнее задание и завершает урок: "Выберите уровень задания. При выполнении обязательно объясняйте не только что произошло, но и почему. На следующем уроке мы сравним адсорбцию с другими способами разделения смесей." | Записывают домашнее задание, сдают билет на выход, устно называют по одному правилу безопасной работы и одному результату опыта. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы действовали как исследователи: выдвинули гипотезу, провели два сравнимых опыта, получили фильтраты и обосновали вывод наблюдениями. Особенно важно, что в химии результат ценен только тогда, когда опыт выполнен безопасно и аккуратно. Спасибо за работу."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — соблюдены правила безопасности, опыт с органическим и неорганическим растворами выполнен полностью, таблица наблюдений заполнена, результаты сравнены, вывод об адсорбции сформулирован самостоятельно и обоснован наблюдениями.
- «4» — опыт выполнен по алгоритму, таблица заполнена с одной неточностью, вывод в целом верен, но объяснение различий или возможных источников ошибки неполное.
- «3» — выполнена только основная часть действий, имеются пропуски в таблице или неточности в сравнении результатов, вывод сформулирован с помощью учителя; правила безопасности в основном соблюдены.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что в нашем опыте являлось адсорбентом и какое свойство позволило ему поглощать вещества? | Проверка понимания ключевого понятия и роли пористой поверхности активированного угля. |
По какому наблюдаемому признаку вы сделали вывод об адсорбции? | Выявление умения связывать вывод с экспериментальными данными, а не с догадкой. |
Какое действие в алгоритме оказалось самым важным для достоверного сравнения? | Осознание роли одинаковых условий опыта и правильного фильтрования. |
Что вы изменили бы в организации опыта при повторном исследовании? | Развитие навыка оценки качества работы и планирования улучшений. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы установили, что активированный уголь может поглощать растворённые вещества своей развитой поверхностью. Мы сравнили органическое и неорганическое соединения и увидели, что результат зависит от природы вещества и условий опыта. Типичная ошибка — делать вывод по потемневшей смеси, не отделив уголь фильтрованием. На следующем уроке мы рассмотрим другие способы разделения смесей и сравним их с адсорбцией.»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить письменный отчёт по практической работе: цель, оборудование, краткий алгоритм, наблюдения для органического и неорганического растворов, вывод об адсорбции. | Закрепляет структуру химического отчёта; при проверке обратить внимание на связь вывода с конкретными наблюдениями. |
Средний (повышающий) | Привести 3 бытовых или медицинских примера применения активированного угля и для каждого объяснить, какое вещество или примесь он может адсорбировать. | Формирует функциональную грамотность и умение переносить результат опыта в жизненный контекст. |
Продвинутый (дополнительный) | Предложить план опыта для сравнения адсорбирующей способности активированного угля и другого безопасного пористого материала, указав переменные, одинаковые условия и способ фиксации результата. | Развивает исследовательское мышление, умение планировать эксперимент и контролировать переменные. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Что называют адсорбцией? Какое вещество было адсорбентом в опыте? Почему смесь нужно фильтровать? Как по цвету фильтрата определить, произошло ли поглощение окрашенного вещества?»
