Вода. Основания: свойства, получение и применение
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу 40-минутного урока учащиеся объяснят связь состава оснований с их свойствами, распознают растворы щёлочей с помощью индикаторов и составят не менее двух корректных уравнений реакций получения оснований.
- Сформировать представление об основаниях как сложных веществах, состоящих из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп, а также закрепить роль воды в образовании растворов.
- Научить определять щёлочную среду по изменению окраски индикаторов и соблюдать правила безопасной работы с растворами оснований.
- Развивать умение работать с формулами, таблицей растворимости, результатами опыта и аргументировать выводы в паре.
- Воспитывать ответственное отношение к химическим веществам и осознание практического значения воды и оснований в быту, медицине и промышленности.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознавать значение безопасного обращения с растворами оснований в лаборатории и быту.
- Проявлять познавательный интерес к объяснению свойств веществ через их состав.
- Понимать связь химических знаний с профессиями химика-технолога, фармацевта, эколога и лаборанта.
- Оценивать собственный вклад в парную работу и корректно относиться к мнению одноклассника.
Метапредметные
- Извлекать информацию из формул, таблицы растворимости и результатов наблюдений.
- Сравнивать воду и растворы оснований по составу и действию на индикаторы.
- Планировать последовательность распознавания раствора и проверять правильность вывода.
- Формулировать вывод на основании наблюдения, использовать химические термины в устной и письменной речи.
- Оценивать результат по предложенным критериям и исправлять найденные ошибки.
Предметные
- Знать определение оснований и примеры формул $NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$.
- Уметь определять число гидроксогрупп в формуле основания и различать растворимые и нерастворимые основания.
- Уметь распознавать щёлочь с помощью индикаторов и описывать изменение их окраски в щелочной среде.
- Уметь составлять уравнения реакций получения растворимых оснований взаимодействием активного металла с водой на примере $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$.
- Владеть правилами безопасной работы с растворами оснований и объяснять их бытовое применение.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают личную ответственность за соблюдение техники безопасности при работе с химическими веществами.
- Формируют смысл учебной деятельности через связь свойств оснований с практическими задачами.
- Проявляют готовность к самостоятельному выбору уровня задания.
- Оценивают собственную уверенность в распознавании щелочной среды.
Регулятивные УУД
- Принимают и уточняют цель урока на основе проблемного вопроса.
- Планируют действия при проведении качественного опыта.
- Контролируют запись формул и коэффициентов в уравнениях реакций.
- Сопоставляют результат с эталоном и корректируют ошибки.
- Осуществляют самооценку по итогам самостоятельной работы.
Познавательные УУД
- Выделяют признаки оснований по составу и свойствам.
- Классифицируют основания на растворимые и нерастворимые.
- Устанавливают причинно-следственную связь между составом раствора и окраской индикатора.
- Моделируют состав оснований с помощью химических формул.
- Формулируют вывод по данным химического эксперимента.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: исполнитель опыта и фиксирующий наблюдения.
- Задают уточняющие вопросы о ходе опыта и правилах безопасности.
- Аргументируют выбор индикатора и формулы основания.
- Согласовывают общий вывод и представляют его классу.
- Корректно обсуждают расхождения в результатах.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить демонстрационный раствор гидроксида натрия или безопасный готовый раствор щёлочи малой концентрации, дистиллированную воду и растворы индикаторов: лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа.
- Подготовить на каждую пару три подписанные пробирки или лунки планшета: «вода», «раствор основания», «неизвестный раствор», а также пипетки и защитные очки.
- Распечатать карточки для парной работы — по одной на пару, с формулами $NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$, $Fe(OH)_3$ и заданиями на классификацию.
- Распечатать лист самостоятельной работы — по одному на каждого ученика, в двух вариантах.
- Вывести на доску или слайд определение основания, таблицу окраски индикаторов в щелочной среде и схему безопасной работы.
- Подготовить карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для приёма «Светофор».
- Подготовить таймер и слайд с проблемным вопросом: «Почему одни основания растворяются в воде, а другие образуют осадок?»
- Организовать рабочие места с минимальным количеством растворов; подготовить салфетки, контейнер для отходов и инструкцию по оказанию первой помощи при попадании раствора на кожу.
- Подготовить на доске место для записи уравнения $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в деятельность, обозначить практическую значимость темы и правила безопасной работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы будем работать как исследователи: не просто запомним определение, а по наблюдениям установим свойства веществ. Проверьте, что на столе есть тетрадь, ручка и защитные очки. Растворы без разрешения учителя не пробуем и не касаемся руками." | Проверяют оборудование, надевают защитные очки, записывают дату и готовят тетради. |
2 мин | Учитель показывает на экране изображения воды, мыла, известкового раствора и средства для чистки поверхностей: "Что объединяет эти вещества? Где вы встречались с ними в жизни? Как определить, что раствор относится к основаниям, если нельзя его пробовать? Запомните этот вопрос: к нему мы вернёмся в конце урока." | Называют бытовые примеры, предполагают: "У веществ могут быть общие свойства", "Нужен индикатор", формулируют проблемный вопрос урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что вода и основания встречаются не только в лаборатории. Теперь вспомним состав веществ и знания о растворах, которые помогут нам объяснить их свойства."
Этап 2. Актуализация знаний и выявление затруднения (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия «раствор», «индикатор», «металл», «гидроксильная группа» и зафиксировать затруднение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала самостоятельно назовите, из каких частиц состоит вода и что показывает индикатор. Затем обсудите ответ с соседом. Через минуту я попрошу несколько пар представить формулировки." | Индивидуально записывают по одному тезису, обсуждают в парах, предлагают ответы: "Вода состоит из молекул H₂O", "Индикатор меняет окраску в разных средах". |
3 мин | Учитель показывает формулы $H_2O$, $NaOH$, $Ca(OH)_2$, $HCl$: "Рассмотрите формулы. Какие элементы входят в первые три вещества? Что общего у $NaOH$ и $Ca(OH)_2$? Почему по одной формуле пока трудно сделать вывод о растворимости?" Учитель фиксирует на доске затруднение: «Нужно определить признаки оснований и правила их распознавания». | Сравнивают формулы, выделяют металл и группу $OH$, отвечают: "В формулах оснований есть гидроксогруппа", признают, что для растворимости нужна дополнительная информация. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы уже умеем читать химические формулы, но пока не сформулировали общий признак оснований и не знаем, как надёжно распознать щёлочь. Сформулируем цель и план открытия."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (3 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную задачу и спланировать исследование свойств оснований.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель задаёт проблемный вопрос: "Почему $NaOH$ образует раствор, а $Cu(OH)_2$ обычно наблюдается как осадок? Можно ли доказать принадлежность раствора к щелочам без вкуса и прикосновения?" | Предполагают: "Вещества имеют разную растворимость", "Нужна реакция с индикатором". |
2 мин | Учитель предлагает составить план: "Выберите порядок действий из трёх шагов: изучить состав оснований, проверить действие индикаторов, применить правило к формулам и уравнениям. Какой порядок будет логичным?" Учитель записывает согласованный план и цель урока. | Предлагают план: 1) определить состав и классификацию оснований; 2) исследовать индикаторы; 3) закрепить знания в формулах и уравнениях; записывают цель. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "План готов: сначала выясним, что такое основание, затем экспериментально обнаружим щелочную среду и после этого применим правило к новым формулам. Начинаем исследование с состава веществ."
Этап 4. Открытие нового знания. Исследование воды и оснований (9 мин)
Цель этапа: сформировать понятие об основаниях, щёлочах и изменении окраски индикаторов в щелочной среде.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает формулы и объясняет: "Основания — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп $OH$. Например, $NaOH$ содержит один атом натрия и одну гидроксогруппу, а $Ca(OH)_2$ — один атом кальция и две гидроксогруппы. Растворимые в воде основания называют щёлочами. Запишите определение и рассмотрите, как число групп $OH$ связано с зарядом металла." | Записывают определение, подчёркивают металл и группы $OH$ в формулах, считают количество гидроксогрупп в $NaOH$ и $Ca(OH)_2$. |
4 мин | Учитель организует парную работу: "В каждой паре один ученик работает с карточкой формул, второй заполняет таблицу наблюдений. Распределите формулы на основания и неосновные вещества, затем отметьте, какие основания могут быть щёлочами: $NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$, $H_2O$, $HCl$. Обсудите каждый выбор и подготовьте объяснение." | В парах классифицируют вещества, выделяют основания $NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$, объясняют: "В их составе есть металл и гидроксогруппа"; относят к щёлочам растворимые основания $NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$. |
2 мин | Учитель демонстрирует действие индикаторов: "Посмотрите на три образца. В воде лакмус сохраняет фиолетовый цвет, в щелочной среде становится синим, фенолфталеин становится малиновым, а метилоранж — жёлтым. Эти признаки позволяют распознать щёлочь безопасным способом." | Наблюдают изменения окраски, заполняют строку таблицы: «щелочная среда — лакмус синий, фенолфталеин малиновый, метилоранж жёлтый». |
Запись в тетрадях
Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп $OH$. Растворимые в воде основания называются щёлочами. В щелочной среде лакмус синеет, фенолфталеин становится малиновым, метилоранж окрашивается в жёлтый цвет.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть два ключевых признака: состав основания и реакция щёлочи с индикатором. Сделаем короткую паузу, чтобы сохранить внимание и подготовиться к закреплению."
Этап 5. Физкультминутка «Химический светофор» (2 мин)
Цель этапа: снять статическое напряжение и повторить признаки оснований через двигательную активность.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит физкультминутку: "Встаньте рядом с партами. Если я называю формулу основания, поднимите руки вверх; если называю щёлочь — сделайте шаг вправо; если вещество не относится к основаниям — шаг влево. $NaOH$, $HCl$, $KOH$, $H_2O$, $Ca(OH)_2$. Двигайтесь спокойно, не задевая соседей." | Реагируют движениями и проговаривают: "$NaOH$ — основание и щёлочь", "$HCl$ — не основание", "$KOH$ — основание и щёлочь", "$H_2O$ — не основание", "$Ca(OH)_2$ — основание и щёлочь". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы повторили классификацию и готовы проверить, умеем ли применять правило не по памяти, а в конкретной химической ситуации."
Этап 6. Первичное закрепление и практическое применение (8 мин)
Цель этапа: закрепить распознавание оснований и щелочной среды на основе формул и результатов наблюдений.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель раздаёт парам карточки: "Выполните два задания. Первое: подчеркните формулы оснований среди $NaOH$, $CO_2$, $Ba(OH)_2$, $H_2SO_4$, $Fe(OH)_3$. Второе: определите, какой индикатор удобнее выбрать, чтобы обнаружить щёлочь, и объясните ответ. Сначала каждый предлагает решение, затем пара сверяет варианты." | Индивидуально отмечают $NaOH$, $Ba(OH)_2$, $Fe(OH)_3$, затем обсуждают: "Фенолфталеин удобен, потому что в щелочной среде он становится малиновым". |
4 мин | Учитель предлагает задачу с реальным контекстом: "В лаборатории есть три бесцветных образца: вода, раствор гидроксида натрия и раствор соляной кислоты. Имеются лакмус и фенолфталеин. Составьте безопасный алгоритм различения образцов, не смешивая все растворы в одной пробирке." Учитель просит одну пару представить алгоритм. | Составляют алгоритм: нанести отдельные капли образцов на планшет; добавить индикатор; щёлочь определить по синему лакмусу или малиновому фенолфталеину; кислоту — по красному лакмусу; воду — по отсутствию характерного изменения. Представляют последовательность классу. |
Эталон решения
1. Взять отдельные капли каждого образца. 2. Добавить фенолфталеин: раствор, ставший малиновым, — $NaOH$. 3. В оставшиеся образцы добавить лакмус: красный цвет укажет на раствор кислоты, отсутствие изменения — на воду. 4. Не смешивать неизвестные растворы непосредственно и соблюдать правила работы с веществами.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы применили состав и действие индикаторов для решения практической задачи. Теперь каждый самостоятельно проверит, насколько уверенно умеет распознавать основания и записывать их формулы."
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание нового материала и научить проверять себя по эталону.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт варианты самостоятельной работы: "Выполните задания без подсказки. 1) Дайте определение основания. 2) Укажите число гидроксогрупп в $Al(OH)_3$ и $Ca(OH)_2$. 3) Из предложенных формул выберите щёлочи: $KOH$, $Cu(OH)_2$, $NaOH$, $Fe(OH)_3$. 4) Запишите уравнение взаимодействия натрия с водой. Если закончили раньше, объясните, почему $Cu(OH)_2$ не относят к щёлочам." | Индивидуально записывают определение, считают группы $OH$, выбирают $KOH$ и $NaOH$, составляют уравнение $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$, выполняют дополнительное объяснение. |
2 мин | Учитель показывает эталон на доске: "Проверьте работу по четырём пунктам. За каждый правильный пункт поставьте себе один знак плюс. Ошибку не стирайте, а зачеркните одной линией и рядом запишите исправление." | Сверяют ответы, исправляют ошибки, подсчитывают результат, показывают карточку «Светофор»: зелёную при уверенном понимании, жёлтую при одном затруднении, красную при необходимости помощи. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самопроверка показала, какие действия уже стали уверенными, а где требуется повторение. Осталось обобщить знания и ответить на исходный вопрос о воде и основаниях."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить результат урока, выявить затруднения и объяснить содержание домашней работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит рефлексию: "Закончите три фразы в тетради: «Сегодня я узнал…», «Теперь я умею…», «Мне ещё нужно потренироваться…». Затем ответьте на исходный вопрос: почему $NaOH$ является щёлочью, а $Cu(OH)_2$ — не щёлочью?" | Записывают три фразы, формулируют вывод: "$NaOH$ растворяется в воде и содержит металл с гидроксогруппой; $Cu(OH)_2$ является основанием, но практически нерастворим в воде". |
1 мин | Учитель объясняет домашнее задание: "Выберите обязательный уровень или один из повышенных уровней. Проверьте, чтобы в формулах были правильно расставлены индексы, а в уравнениях — коэффициенты. Перед выходом назовите соседу один признак щёлочи." | Записывают выбранный уровень задания, проговаривают партнёру признак щёлочи и задают уточняющие вопросы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы установили, что основания имеют общий состав, а щёлочи можно распознавать по действию индикаторов. Используйте химические знания безопасно и внимательно: именно точность наблюдения превращает опыт в доказательство."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены не менее 90% заданий карточки и самостоятельной работы, правильно определены основания и щёлочи, составлен безопасный алгоритм распознавания, уравнение записано с корректными коэффициентами.
- «4» — верно выполнены не менее 70% заданий, допущена одна неточность в классификации или описании окраски индикатора, но общий вывод и уравнение в основном правильны.
- «3» — верно выполнены не менее 50% заданий, определение основания воспроизведено частично, имеются ошибки в выборе щёлочи или коэффициентах, однако ученик понимает необходимость индикатора и соблюдения безопасности.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что общего в составе всех оснований? | Проверка осознания определения и умения выделять гидроксогруппу. |
Как определить щёлочную среду с помощью индикатора? | Выявление понимания экспериментального признака щёлочи. |
Почему $Cu(OH)_2$ является основанием, но не щёлочью? | Проверка различения понятий «основание» и «щёлочь». |
Какое действие на уроке оказалось самым сложным и почему? | Выявление индивидуальных точек затруднения и планирование коррекции. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что основания содержат атом металла и гидроксогруппы, а растворимые основания называют щёлочами. Мы научились распознавать щелочную среду по изменению окраски индикаторов и составили уравнение взаимодействия натрия с водой. Важно не путать основание со щёлочью: не каждое основание растворяется в воде. На следующем уроке мы продолжим изучать химические свойства оснований и рассмотрим их реакции с кислотами."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выучить определение основания и щёлочи; составить таблицу для пяти веществ $NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$, $Cu(OH)_2$, $Fe(OH)_3$: формула, число гидроксогрупп, растворимость и принадлежность к щёлочам. | Закрепляет классификацию веществ и чтение химических формул; при проверке обратить внимание на индексы и различение основания и щёлочи. |
Средний (повышающий) | Решить 4 задания на выбор оснований среди предложенных формул и составить 2 уравнения взаимодействия активных металлов с водой по образцу реакции натрия с водой. | Формирует применение определения и навыки расстановки коэффициентов; при проверке смотреть на состав продуктов и закон сохранения атомов. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое объяснение на 6–8 предложений: почему растворы оснований используют в быту и промышленности, какие риски связаны с ними и как безопасно действовать при попадании щёлочи на кожу. | Развивает естественно-научную и читательскую грамотность, умение связывать свойства веществ с применением и правилами безопасности. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Что называют основанием?», «Чем щёлочь отличается от нерастворимого основания?», «Как изменяется окраска фенолфталеина в щелочной среде?», «Какое правило безопасности при работе с растворами оснований вы считаете самым важным?»
