Относительная атомная и относительная молекулярная массы
Цели и задачи
- Цель: к концу урока научиться определять относительную атомную массу элемента по периодической таблице и вычислять относительную молекулярную массу простых и сложных веществ по их химическим формулам.
- Сформировать представление об относительной атомной массе как сравнительной величине, показывающей, во сколько раз масса атома элемента больше $1/12$ массы атома углерода-12.
- Научить применять значения относительных атомных масс для расчёта относительной молекулярной массы вещества.
- Развивать умение анализировать химическую формулу, находить индексы и выбирать способ вычисления.
- Формировать аккуратность вычислений, ответственность за запись результата и интерес к использованию химических расчётов в естественно-научных профессиях.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение количественных характеристик веществ для химии, медицины, экологии и промышленности.
- Проявляют познавательный интерес к объяснению состава веществ через химические формулы.
- Принимают необходимость точной и аккуратной записи формул и результатов вычислений.
- Развивают готовность к самостоятельному выбору уровня задания и оценке собственного продвижения.
Метапредметные
- Извлекают значения относительных атомных масс из периодической таблицы и используют их для решения учебной задачи.
- Преобразуют химическую формулу в последовательность математических действий.
- Сравнивают способы решения, выявляют ошибку в вычислении и аргументируют исправление.
- Планируют работу по алгоритму, осуществляют взаимопроверку и формулируют вывод по результату.
Предметные
- Знать смысл понятий «относительная атомная масса» и «относительная молекулярная масса».
- Уметь находить относительные атомные массы элементов по периодической таблице.
- Уметь вычислять относительную молекулярную массу вещества по химической формуле с учётом индексов.
- Понимать, что относительная молекулярная масса является безразмерной величиной.
- Уметь проверять правдоподобие результата и объяснять ход вычисления.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную учебную цель: научиться читать формулу как количественную модель состава вещества.
- Осознают практическую ценность точных расчётов при работе химика, фармацевта и эколога.
- Проявляют самостоятельность при выборе базового или повышенного задания.
- Оценивают собственную уверенность в применении нового алгоритма.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе выявленного затруднения.
- Планируют вычисление по шагам: определить элементы, найти значения $A_r$, учесть индексы, сложить.
- Проверяют правильность результата по эталону и исправляют ошибки.
- Оценивают выполнение задания по предложенным критериям.
Познавательные УУД
- Анализируют химические формулы и выделяют в них символы элементов и индексы.
- Сравнивают состав формул $H_2O$ и $CO_2$, устанавливая связь между индексом и числом атомов.
- Моделируют расчёт относительной молекулярной массы в виде числового выражения.
- Обобщают алгоритм вычисления для разных веществ.
Коммуникативные УУД
- Обсуждают гипотезу в паре и формулируют общий ответ.
- Задают уточняющие вопросы о роли индексов в химической формуле.
- Аргументируют исправление ошибки в предложенном решении.
- Осуществляют взаимопроверку корректно и доброжелательно.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить периодическую таблицу химических элементов для показа на экране и по одной таблице на парту или группу.
- Распечатать карточки трёх уровней: базовые расчёты для $H_2O$, $CO_2$, $NH_3$; повышенные задания для $CaCO_3$, $H_2SO_4$; дополнительное задание на поиск ошибки.
- Подготовить карточку с алгоритмом: «Запиши элементы → найди $A_r$ → учти индексы → сложи».
- Вывести на доску формулировку проблемного вопроса: «Как определить массу частицы вещества, если мы не взвешиваем отдельные молекулы?»
- Подготовить стикеры трёх цветов для приёма «Светофор» — по одному комплекту на ученика.
- Распечатать лист самооценки и билет на выход — по одному экземпляру на каждого ученика.
- Подготовить маркеры, калькуляторы не использовать, чтобы сохранить тренировочный характер устного счёта.
- Организовать на доске место для записи обозначений $A_r$ и $M_r$, примера и общего алгоритма.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и создать познавательное затруднение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, наличие тетради, ручки и периодической таблицы. Сегодня нам понадобится не только знание символов элементов, но и умение видеть за формулой точное количество атомов." | Проверяют готовность рабочего места, открывают тетради и периодические таблицы. |
2 мин | Учитель показывает на экране формулы $H_2O$ и $CO_2$ и говорит: "Перед вами две знакомые формулы. Как вы думаете, можно ли сравнить, какая частица тяжелее, не взвешивая отдельные молекулы? Запишите сначала индивидуальную гипотезу, затем обсудите её с соседом по приёму «Подумай — обсуди в паре — поделись»." | Записывают гипотезу, обсуждают её в парах 1 минуту, предлагают варианты: "Нужно сравнить атомы, входящие в состав молекул"; "Нужно учитывать индексы". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что химическая формула содержит количественную информацию, но пока не умеем переводить её в расчёт. Сейчас выясним, какая величина позволит сравнивать массы атомов и молекул."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: восстановить знания о строении атома, химических символах и индексах в формулах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель обращается к классу: "Назовите, что обозначает химический символ элемента. Что показывает нижний индекс в формуле? Посмотрите на $H_2O$: сколько атомов водорода и кислорода входит в состав одной частицы?" | Отвечают: "Символ обозначает элемент и один атом этого элемента"; "Индекс показывает число атомов"; "В молекуле воды два атома водорода и один атом кислорода". |
3 мин | Учитель раздаёт парам мини-карточки с формулами $O_2$, $NH_3$, $CaCl_2$ и предлагает приём «Химический переводчик»: "Прочитайте каждую формулу словами, а затем назовите общее число атомов в частице." | В парах проговаривают: "$O_2$ — два атома кислорода; $NH_3$ — один атом азота и три атома водорода; $CaCl_2$ — один атом кальция и два атома хлора". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, как формула показывает состав частицы. Теперь проверим, достаточно ли этих знаний, чтобы сравнить массу атомов и молекул, и обнаружим место затруднения."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: выявить необходимость введения относительных атомной и молекулярной масс и сформулировать цель урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает на доске: «Массу отдельного атома измерить обычными весами нельзя». Затем спрашивает: "Как можно сравнивать очень маленькие массы? Почему учёные используют не абсолютную массу каждого атома, а относительную? Какие данные нам уже доступны в периодической таблице?" | Предполагают: "Нужно выбрать общую единицу сравнения"; "Нужно сравнивать массы атомов между собой"; "В таблице указаны числовые значения для элементов". |
2 мин | Учитель формулирует проблемную задачу: "Попробуйте вычислить массу молекулы воды, если известно, что относительная атомная масса водорода равна 1, а кислорода — 16. Запишите, каких знаний вам не хватает. Сегодня наша цель — научиться находить $A_r$ и вычислять $M_r$ по формуле вещества." | Записывают цель урока, называют затруднение: "Не знаем, как обозначать и складывать относительные массы атомов с учётом индексов". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Затруднение определено: нам нужно научиться переводить формулу вещества в расчёт его относительной молекулярной массы. Для этого сначала откроем смысл относительной атомной массы, а затем выведем общий алгоритм."
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: сформировать понятия относительной атомной массы и относительной молекулярной массы, вывести алгоритм расчёта.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает фрагмент периодической таблицы и объясняет: "В химии массу атома сравнивают с $1/12$ массы атома углерода-12. Полученную величину называют относительной атомной массой и обозначают $A_r$. Например, для водорода $A_r(H)=1$, для кислорода $A_r(O)=16$. Индекса единицы измерения здесь нет: это относительное число." | Рассматривают таблицу, находят значения $A_r(H)=1$ и $A_r(O)=16$, записывают определение и отвечают: "Относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома элемента больше принятой части массы атома углерода-12". |
3 мин | Учитель возвращается к формуле воды: "Молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Значит, её относительная молекулярная масса складывается из масс всех атомов: $M_r(H_2O)=2\cdot A_r(H)+A_r(O)=2\cdot1+16=18$. Обратите внимание: индекс умножает значение атомной массы." | Записывают выражение для воды, объясняют роль коэффициента 2 и формулируют: "Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в частицу". |
4 мин | Учитель предлагает вывести алгоритм на основе формулы $CO_2$: "Работаем по четырём шагам. Первый — определить элементы. Второй — найти их $A_r$ в таблице. Третий — умножить каждое значение на индекс. Четвёртый — сложить результаты. Выполним расчёт вместе и затем сравним его с неверным решением на доске: $M_r(CO_2)=12+16=28$. Найдите ошибку." | Находят $A_r(C)=12$, $A_r(O)=16$, составляют $M_r(CO_2)=12+2\cdot16=44$. Объясняют: "В неверном решении не учтён индекс 2 у кислорода". |
Запись в тетрадях
Записать: «$A_r$ — относительная атомная масса элемента; $M_r$ — относительная молекулярная масса вещества. Алгоритм: 1) определить элементы и индексы; 2) найти $A_r$; 3) умножить $A_r$ на индекс; 4) сложить результаты. Пример: $M_r(H_2O)=2\cdot1+16=18$.»
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили, что $A_r$ берём из периодической таблицы, а $M_r$ вычисляем по формуле, учитывая каждый индекс. Теперь потренируемся выполнять этот алгоритм сначала вместе, затем самостоятельно."
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм вычисления относительной молекулярной массы в совместной работе.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает классу задачу: "Вычислим относительную молекулярную массу аммиака $NH_3$. Используйте значения $A_r(N)=14$ и $A_r(H)=1$. Сначала назовите элементы и индексы, затем составьте выражение." | Называют один атом азота и три атома водорода, записывают $M_r(NH_3)=14+3\cdot1$. |
3 мин | Учитель просит ученика показать решение у доски и задаёт вопросы: "Почему перед $A_r(N)$ нет множителя? Что означает множитель 3? Как проверим результат?" | Один ученик выполняет $M_r(NH_3)=14+3=17$, класс объясняет: "У азота индекс не записан, значит, он равен 1; индекс 3 показывает три атома водорода". |
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку с выбором из двух заданий: $NaCl$ или $CaO$. Говорит: "Выберите один вариант, решите за две минуты и обменяйтесь карточками с соседней парой для проверки. На проверке используйте два критерия: учтены индексы и правильно сложены значения." | Пары выбирают задание, находят $A_r(Na)=23$, $A_r(Cl)=35,5$ или $A_r(Ca)=40$, $A_r(O)=16$, записывают соответственно $M_r(NaCl)=58,5$ или $M_r(CaO)=56$, выполняют взаимопроверку. |
Эталон решения
Для $NH_3$: 1) элементы — азот и водород; 2) $A_r(N)=14$, $A_r(H)=1$; 3) индекс водорода равен 3; 4) $M_r(NH_3)=14+3\cdot1=17$. Для $NaCl$: $M_r(NaCl)=23+35,5=58,5$. Для $CaO$: $M_r(CaO)=40+16=56$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы применили алгоритм к формулам с разным составом и убедились, что отсутствие индекса означает единицу. Теперь каждый проверит, может ли выполнить расчёт самостоятельно и объяснить каждый шаг."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное освоение алгоритма и обеспечить коррекцию ошибок.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель объясняет выбор уровня: "Сейчас вы можете выбрать базовую, повышенную или дополнительную карточку. Базовая обязательна для всех; повышенная требует более внимательного анализа формулы; дополнительная содержит поиск ошибки. Работайте самостоятельно, а затем получите эталон." | Выбирают карточку с учётом собственной уверенности, записывают фамилию и начинают решение. |
6 мин | Учитель раздаёт задания. Базовый уровень: $HCl$, $O_2$, $CH_4$. Повышенный уровень: $CaCO_3$, $H_2SO_4$. Дополнительный уровень: найти ошибку в записи $M_r(H_2SO_4)=2\cdot1+32+16=50$. Учитель напоминает: "Не пропускайте запись значений $A_r$ и промежуточных действий." | Выполняют расчёты: $M_r(HCl)=36,5$, $M_r(O_2)=32$, $M_r(CH_4)=16$; для повышенного уровня $M_r(CaCO_3)=100$, $M_r(H_2SO_4)=98$. В дополнительном задании указывают, что кислород имеет индекс 4, поэтому верно $2\cdot1+32+4\cdot16=98$. |
3 мин | Учитель выводит на экран эталон и проводит самопроверку: "Поставьте плюс за правильный выбор $A_r$, плюс за учёт индексов и плюс за верный итог. Если ошибка есть, подчеркните её место и рядом запишите исправленный вариант." | Сверяют решение с эталоном, отмечают ошибки, исправляют записи, ставят себе количество набранных критериев. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что общий алгоритм уже работает. Особенно внимательно нужно читать индексы: именно их пропуск чаще всего меняет результат. Теперь свяжем расчёты с практическим смыслом химической формулы."
Этап 7. Включение в систему знаний, рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: обобщить новое знание, оценить его освоение и определить дальнейшую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём «Светофор»: "Поднимите зелёную карточку, если можете самостоятельно вычислить $M_r$ по формуле; жёлтую — если иногда путаете индексы; красную — если пока нужна пошаговая помощь. Объясните соседу, какой именно шаг вызывает затруднение." | Поднимают карточки, называют затруднение: "Нужно внимательнее учитывать индекс" или "Пока трудно находить значения в таблице". |
2 мин | Учитель раздаёт билет на выход: "Ответьте письменно на два вопроса: что показывает $A_r$ и чему равна $M_r(CO_2)$, если $A_r(C)=12$, $A_r(O)=16$? Запишите вычисление полностью." | Записывают: "$A_r$ показывает относительную массу атома элемента; $M_r(CO_2)=12+2\cdot16=44$". |
2 мин | Учитель объявляет домашнее задание и говорит: "Выберите уровень, который соответствует вашей сегодняшней работе. Перед уходом проверьте, что в записи есть формула, значения $A_r$, учёт индексов и итог." | Записывают домашнее задание, формулируют личный вывод: "Я научился вычислять относительную молекулярную массу по формуле". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня мы научились сравнивать массы атомов с помощью $A_r$ и вычислять $M_r$ по составу частицы. Главное правило — каждый индекс должен быть учтён в расчёте. На следующем уроке применим эти величины для определения массовой доли элементов в веществе."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно решены все задания выбранного уровня, значения $A_r$ найдены корректно, все индексы учтены, вычисления и обозначения записаны последовательно.
- «4» — правильно выполнено большинство заданий, но допущена одна неточность в записи или вычислении, не нарушающая понимание алгоритма.
- «3» — правильно выполнено не менее двух базовых расчётов, однако есть ошибки в учёте индексов или выборе значений $A_r$, требующие коррекции.
- При самооценке ученик дополнительно отмечает, может ли он объяснить каждый шаг расчёта без подсказки.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что показывает относительная атомная масса $A_r$? | Проверка осознания смысла нового понятия, а не только запоминания обозначения. |
Какой шаг алгоритма вычисления $M_r$ оказался самым важным для вас? | Выявление точек затруднения и понимания роли индексов. |
Как вы объясните ошибку в записи $M_r(CO_2)=12+16$? | Проверка умения анализировать решение и аргументировать исправление. |
Какой уровень домашнего задания вы выбираете и почему? | Развитие самооценки, ответственности и учебной автономии. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы научились видеть за химической формулой числовой состав частицы. Мы узнали, что $A_r$ берём из периодической таблицы, а $M_r$ находим сложением масс всех атомов с учётом индексов. Самая частая ошибка — забыть индекс или принять его за коэффициент перед формулой. Проверьте себя по алгоритму и выберите посильный уровень домашней работы. На следующем уроке мы используем расчёт относительных молекулярных масс для определения массовой доли элементов."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Решить 4 задачи на вычисление относительной молекулярной массы веществ по формулам, аналогичных $H_2O$, $CO_2$, $NH_3$ и $NaCl$, с обязательной записью значений $A_r$ и промежуточных действий. | Закрепить алгоритм; при проверке смотреть на правильность чтения формулы и учёт всех индексов. |
Средний (повышающий) | Решить 5 задач на вычисление $M_r$ для веществ, содержащих три и более элемента, например карбонатов, кислот или оснований; одну формулу выбрать самостоятельно. | Развить умение применять алгоритм к более сложным формулам; проверить корректность поиска $A_r$ и арифметики. |
Продвинутый (дополнительный) | Составить мини-таблицу из 4 бытовых или природных веществ, записать их формулы, вычислить $M_r$ и подробно объяснить один наиболее сложный расчёт. | Связать химические расчёты с реальными веществами и развить умение самостоятельно представлять результат. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что обозначает $A_r$? Что обозначает $M_r$? Почему в формуле $CO_2$ значение $A_r(O)$ умножают на 2? Как вычислить $M_r$ вещества, если в формуле нет индекса у одного из элементов?»
