Химические формулы: качественный и количественный состав вещества
Цели и задачи
- Цель: к концу урока ученики научатся читать формулы простых и сложных веществ, определять по ним качественный и количественный состав и различать индекс и коэффициент, верно выполняя не менее трёх из четырёх заданий.
- Образовательная задача: раскрыть, какую информацию о составе вещества передаёт химическая формула и как читаются химические символы и индексы.
- Развивающая задача: формировать умение анализировать запись, извлекать сведения из формулы и проверять выводы на примерах.
- Развивающая задача: развивать аргументацию и сотрудничество при обсуждении гипотез и решении заданий в паре.
- Воспитательная задача: поддерживать ответственное отношение к точности химической записи и уважение к аргументированному мнению одноклассников.
Планируемые результаты
Личностные
- Ученик проявляет интерес к тому, как краткая запись позволяет описать состав вещества.
- Осознаёт значение точной записи символов и индексов в химии и в естественно-научной деятельности.
- Проявляет готовность самостоятельно выбирать способ проверки своего понимания.
- Уважительно относится к версиям одноклассников и оценивает их по приведённым доказательствам.
Метапредметные
- Извлекает информацию о составе вещества из химической формулы и представляет её в виде словесного описания.
- Сравнивает формулы и выделяет значимые различия в символах, индексах и коэффициентах.
- Формулирует гипотезу, проверяет её на примерах и корректирует вывод при обнаружении ошибки.
- Сотрудничает в паре: распределяет действия, задаёт уточняющие вопросы и аргументирует ответ.
Предметные
- Знает, что химическая формула обозначает состав вещества с помощью химических символов и индексов.
- Умеет по формуле называть элементы, входящие в состав вещества, и определять число атомов каждого элемента в условной формульной единице.
- Различает индекс, относящийся к символу перед ним, и коэффициент, показывающий число формульных единиц или молекул.
- Умеет определять общее число атомов в формуле с коэффициентом, например в записи 2H₂O.
- Объясняет, почему отсутствие индекса у символа означает один атом этого элемента.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную цель работы с формулами и соотносят её с планируемым результатом урока.
- Осознают практическую ценность химической грамотности для чтения обозначений на упаковках и в научной информации.
- Проявляют самостоятельность при выборе задания базового или повышенного уровня.
- Оценивают своё продвижение без сравнения с другими учениками.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную задачу после фиксации затруднения при чтении формулы.
- Планируют последовательность действий: найти символы, прочитать индексы, определить число атомов.
- Сверяют самостоятельный ответ с эталоном и отмечают конкретный шаг, в котором допущена ошибка.
- Корректируют способ решения после обсуждения различия между индексом и коэффициентом.
Познавательные УУД
- Анализируют химическую запись и выделяют в ней символы элементов, индексы и коэффициенты.
- Сравнивают формулы H₂O и H₂O₂, формулируя, какая информация совпадает, а какая различается.
- Моделируют состав формульной единицы с помощью карточек символов и счётных фишек.
- Проверяют предположение на нескольких формулах и делают обобщённый вывод.
Коммуникативные УУД
- Объясняют партнёру ход чтения формулы, используя понятия «символ», «индекс» и «коэффициент».
- Задают уточняющие вопросы, если в ответе не указано число атомов каждого элемента.
- Аргументируют выбор ответа ссылкой на конкретные знаки в формуле.
- Согласуют общий ответ в паре, выслушивая и проверяя доводы партнёра.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или запись на доске с формулами H₂O, CO₂, NH₃, O₂, H₂O₂ и 2H₂O; индексы и коэффициенты выделить цветом.
- Распечатать карточки с формулами и заданиями трёх уровней — по одной карточке на ученика, всего по числу учеников.
- Подготовить карточки с обозначениями элементов H, O, C, N и числовые фишки для моделирования состава — по комплекту на парту.
- Подготовить индивидуальный лист самопроверки с четырьмя формулами и эталоном ответов на отдельной стороне или в закрытой части листа — по одному на ученика.
- Вывести на доску памятку: «Символ — элемент; индекс — число атомов этого элемента; отсутствие индекса — один атом; коэффициент относится ко всей формуле».
- Подготовить цветные маркеры или мел: одним цветом отмечать символы элементов, вторым — индексы, третьим — коэффициент.
- Организовать рассадку для работы в парах; лабораторное оборудование и реактивы для данного урока не требуются.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: организовать класс и заинтересовать учеников вопросом о том, какую информацию может передать короткая химическая запись.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на доске упаковочную этикетку или подготовленное изображение, где рядом с названием вещества приведена формула H₂O. «Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, что у вас есть тетрадь и ручка. Посмотрите на запись H₂O: она короткая, но химики используют её как точное обозначение состава вещества. Как вы думаете, что можно узнать из этой записи, даже если рядом нет поясняющего текста?» | Готовят тетради и ручки, рассматривают запись, высказывают предположения: «Вещество состоит из водорода и кислорода», «Цифра показывает количество атомов». |
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Сначала подумайте самостоятельно тридцать секунд. Затем обсудите с соседом, что, по-вашему, сообщает маленькая цифра в формуле. Выберите одну версию и подготовьте объяснение. Здесь важна не скорость, а аргумент: покажите, на какой знак вы опираетесь». Учитель выслушивает два ответа, не подтверждая их сразу. | Обдумывают вопрос индивидуально 30 секунд, обсуждают версии в паре около минуты, затем несколько учеников озвучивают ответы: «Индекс показывает число атомов», «Может быть, это номер элемента». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что одна короткая запись вызывает несколько версий. Сегодня проверим их на примерах и научимся читать формулы так, чтобы не путать символ элемента, индекс и коэффициент».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о химических элементах, символах и строении химической записи.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на доске символы H, O, C и N. «Вспомним то, что понадобится для новой темы. Что обозначает химический символ? Как называется элемент, обозначенный H? А O? Обратите внимание: символы записываются с учётом больших и маленьких латинских букв. Почему важно не менять их местами и не писать произвольно?» | Называют: «Символ обозначает химический элемент», «H — водород», «O — кислород», «C — углерод», «N — азот». Объясняют, что неверная запись может обозначать другой символ или быть ошибочной. |
3 мин | Учитель записывает рядом формулы O₂ и CO₂, просит сравнить их и задаёт вопросы: «Какие символы вы узнаёте? Где видна маленькая цифра? Как вы пока предполагаете её читать? Не нужно угадывать окончательный ответ — нам важно заметить, в каком месте записи возникает вопрос». Учитель фиксирует на доске два пункта: «Символы читаем» и «Значение цифр нужно проверить». | Находят O и C, указывают на индекс 2 в обеих формулах. Формулируют наблюдение: «В O₂ два атома кислорода», «В CO₂ есть углерод и кислород, но непонятно, относится ли цифра к обоим символам». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Символы элементов вы распознаёте, а положение цифры уже вызывает важный вопрос. Теперь точно сформулируем, что именно пока не получается прочитать и к какому результату нам нужно прийти».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (5 мин)
Цель этапа: выявить затруднение при чтении индексов и коэффициентов и совместно сформулировать цель урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает рядом H₂O и H₂O₂. «Представьте, что эти формулы встретились вам на этикетке или в описании опыта. Можно ли считать, что они обозначают одно и то же вещество, если в обеих есть H и O? Что изменилось в записи? Как это изменение может повлиять на состав? Обсудите ответ с соседом и назовите знак, который помогает различить формулы». | Сравнивают формулы в паре, отмечают разный индекс у O и предполагают: «Состав элементов одинаковый, но число атомов кислорода различается», «Это могут быть разные вещества». |
3 мин | Учитель добавляет перед формулой запись 2H₂O и обводит цифру 2 слева. «Теперь возникло ещё одно затруднение: цифра стоит не справа внизу, а перед всей формулой. Она означает то же самое? Как нам убедиться, что мы читаем запись точно? Сформулируйте, чему нужно научиться сегодня». Учитель записывает цель урока: «Читать формулы и определять число атомов каждого элемента». | Высказывают гипотезы: «Перед формулой указано две молекулы», «Нужно умножить число атомов в формуле на два». Формулируют учебную задачу: «Научиться различать индекс и коэффициент и считать атомы». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы поставили задачу: научиться получать из формулы точные сведения о составе вещества. Проверим гипотезы на моделях и нескольких формулах, а затем составим общий алгоритм».
Этап 4. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: вывести алгоритм чтения формул и установить значение индекса и коэффициента.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель показывает формулу H₂O и комплект карточек H и O с фишками. «Рассмотрим запись по порядку. Какие символы в ней есть? Какой элемент обозначает каждый символ? Маленькая цифра 2 стоит после H, значит, она относится к H. У O индекса нет. Какое число атомов кислорода тогда нужно указать? Давайте соберём модель и проверим». Учитель размещает две фишки H и одну O. | Называют элементы водород и кислород, считают фишки и делают вывод: «В условной формульной единице воды два атома водорода и один атом кислорода». Отмечают, что при отсутствии индекса подразумевается один атом. |
4 мин | Учитель записывает CO₂ и NH₃, выделяет индексы цветом. «Прочитаем записи по одному алгоритму: сначала перечисляем символы, затем для каждого определяем индекс; если индекса нет, называем один атом. Сколько атомов углерода и кислорода показывает CO₂? А сколько атомов азота и водорода показывает NH₃? Произнесите ответ полным предложением». | Читают формулы и отвечают: «В CO₂ один атом углерода и два атома кислорода», «В NH₃ один атом азота и три атома водорода». Записывают ответы на черновике и сверяют число атомов с расположением индексов. |
4 мин | Учитель записывает 2H₂O и обводит коэффициент. «Сравните цифру перед формулой с маленькой цифрой после символа. Индекс относится только к символу перед ним, а коэффициент относится ко всей формуле. В одной H₂O два атома H и один атом O. Если таких формульных единиц две, сколько атомов каждого элемента получим? Назовите действие, которое помогает не пропустить ни один атом». | В парах моделируют две формульные единицы H₂O карточками или фишками. Формулируют: «В 2H₂O четыре атома водорода и два атома кислорода; количество каждого элемента умножаем на коэффициент 2». |
Запись в тетрадях
- Химическая формула показывает, какие элементы входят в состав вещества, и число атомов каждого элемента в формульной единице.
- Индекс — маленькая цифра справа внизу после символа; он показывает число атомов этого элемента. Если индекс отсутствует, считают один атом.
- Коэффициент перед формулой показывает число формульных единиц или молекул и относится ко всей формуле.
- Чтобы определить число атомов при коэффициенте, число атомов каждого элемента в формуле умножают на коэффициент.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь у нас есть общий алгоритм: найти символы, прочитать индексы, учесть отсутствие индекса и отдельно применить коэффициент. Проверим, можете ли вы использовать этот алгоритм без моей подсказки».
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм чтения формул и научиться объяснять ответы с опорой на запись.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает формулы O₂ и CO₂. «Работаем по цепочке. Для каждой формулы назовите элементы и число атомов каждого элемента. Не говорите только итоговое число: объясните, какой знак вы прочитали. Например, отсутствие маленькой цифры после C — это тоже информация. Кто готов показать алгоритм на CO₂?» | Один ученик комментирует CO₂: «C — один атом углерода, потому что индекса нет; O₂ — два атома кислорода». Другой читает O₂: «В формуле только кислород, два атома кислорода». |
4 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку с двумя записями: 3NH₃ и 2CO₂. «Сначала каждый самостоятельно отмечает коэффициент и индексы, затем сравните ответы в паре. Посчитайте общее число атомов каждого элемента, а после — общее число атомов в каждой записи. Если ответы разошлись, покажите пальцем, к какому знаку вы применили коэффициент». | Самостоятельно отмечают цифры, затем сверяют в паре: для 3NH₃ — 3 атома N и 9 атомов H, всего 12; для 2CO₂ — 2 атома C и 4 атома O, всего 6. Обосновывают, что коэффициент умножает все индексы и подразумеваемые единицы. |
Эталон решения
3NH₃: в одной формульной единице NH₃ содержатся 1 атом N и 3 атома H. Коэффициент 3 даёт 3 × 1 = 3 атома N и 3 × 3 = 9 атомов H; всего 12 атомов. 2CO₂: в одной формульной единице CO₂ содержатся 1 атом C и 2 атома O. С учётом коэффициента получаем 2 × 1 = 2 атома C и 2 × 2 = 4 атома O; всего 6 атомов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы применили алгоритм и увидели, что коэффициент нужно учитывать для каждого элемента, а не только для первого символа. Теперь каждый проверит себя индивидуально; при необходимости можно будет выбрать задание повышенного уровня».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное умение определять состав вещества по формуле и корректно учитывать коэффициент.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт индивидуальные листы и показывает критерии на доске. «Выполните четыре задания самостоятельно. В каждом назовите элементы, укажите число атомов каждого элемента и, если есть коэффициент, учтите его. Первые три задания обязательны; четвёртое — выбор повышенного уровня. Ставьте промежуточные вычисления, чтобы было понятно, как вы получили ответ». | Получают листы, читают критерии и выбирают порядок выполнения обязательных заданий; желающие отмечают для себя задание повышенного уровня. |
5 мин | Учитель предлагает задания: 1) прочитать H₂O; 2) определить состав CO₂; 3) посчитать атомы в 2H₂O; 4) повышенный уровень — сравнить 2O₂ и O₄ по общему числу атомов кислорода и объяснить, одинаково ли устроены записи. Учитель наблюдает, не подсказывая ответ, и задаёт уточняющий вопрос затруднившимся: «На какой символ указывает этот индекс?» | Индивидуально записывают: H₂O — 2 H и 1 O; CO₂ — 1 C и 2 O; 2H₂O — 4 H и 2 O; в 2O₂ и O₄ указано по 4 атома O, но первая запись показывает две молекулы двухатомного кислорода, а вторая — формулу с индексом 4. |
3 мин | Учитель открывает эталон на доске. «Проверьте каждый пункт, поставьте отметку рядом с верным ответом и исправьте ошибку другим цветом. Не стирайте первоначальный ответ: исправление показывает, какой шаг вы теперь контролируете. Поднимите зелёную карточку, если различаете индекс и коэффициент; жёлтую — если нужен ещё один пример». | Сверяют ответы с эталоном, исправляют ошибки другим цветом и показывают карточку самооценки. В листе отмечают, что получилось и какой шаг требует повторения. |
Эталон решения
1) H₂O: 2 атома H и 1 атом O. 2) CO₂: 1 атом C и 2 атома O. 3) 2H₂O: 2 × 2 = 4 атома H; 2 × 1 = 2 атома O. 4) 2O₂: две молекулы, в каждой по два атома O, всего 4 атома O; O₄: формульная запись с четырьмя атомами O. Число атомов совпадает, но записи различаются смыслом и способом группировки.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы проверили не только результат, но и ход рассуждения. В заключительной части вернёмся к начальному вопросу, сформулируем, что теперь можно прочитать по формуле, и зафиксируем ваш следующий шаг».
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: осмыслить освоенный алгоритм, выявить оставшиеся затруднения и сообщить варианты домашней работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель возвращает внимание к формуле H₂O и задаёт вопросы для выхода: «Что теперь можно точно узнать из формулы? Чем индекс отличается от коэффициента? Какое правило помогло не ошибиться при чтении 2H₂O? Запишите на небольшом листке одно правило и один вопрос, который у вас ещё остался». | Письменно отвечают на вопросы. Возможные ответы: «Индекс относится к элементу перед ним», «Коэффициент умножает число атомов каждого элемента», «Если индекса нет, считаем один атом». |
2 мин | Учитель сообщает уровни домашнего задания и предлагает выбрать подходящий вариант: «Базовый вариант закрепляет чтение формул, средний требует самостоятельно объяснить ход подсчёта, продвинутый предлагает сравнить разные способы записи. Выберите посильный уровень; если уверенно выполнили обязательные задания, можете взять следующий. Перед выходом ответьте устно: сколько атомов H и O в 3H₂O?» | Записывают выбранный уровень домашней работы. Отвечают на контрольный вопрос: «В 3H₂O шесть атомов H и три атома O». |
