Гидролиз солей: гидролиз по катиону, аниону и направление реакции среды
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся научатся определять, подвергается ли соль гидролизу, устанавливать направление гидролиза по иону слабого электролита, составлять сокращённые ионные уравнения и определять характер среды раствора не менее чем в 4 из 5 учебных ситуаций.
- Сформировать представление о гидролизе солей как взаимодействии ионов соли с водой и установить связь между силой исходных кислоты и основания и реакцией среды раствора.
- Научить применять алгоритм определения гидролиза солей на примерах $NaCl$, $CH_3COONa$, $NH_4Cl$, $CH_3COONH_4$ и $AlCl_3$.
- Развивать умение анализировать состав вещества, работать с таблицей растворимости и рядом силы электролитов, аргументировать вывод в паре и выполнять задания в формате ОГЭ.
- Формировать ответственное отношение к безопасной работе с растворами и понимание роли кислотно-основных процессов в природе, организме и бытовой химии.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическое значение определения кислотности растворов для безопасного обращения с бытовыми веществами и природными объектами.
- Проявляют познавательный интерес к объяснению наблюдаемого изменения окраски индикатора через состав вещества.
- Снижают тревожность перед заданиями ОГЭ благодаря пошаговому алгоритму и возможности проверить рассуждение в паре.
- Осознают ценность точности, аккуратности и соблюдения правил безопасности при работе с химическими растворами.
Метапредметные
- Извлекают информацию о силе кислот и оснований из таблицы и используют её для построения вывода.
- Сравнивают состав солей, классифицируют их по способности к гидролизу и устанавливают причинно-следственные связи.
- Планируют решение по алгоритму, осуществляют взаимопроверку и корректируют ошибочные рассуждения.
- Участвуют в парном обсуждении, формулируют химический вывод и аргументируют его уравнением реакции.
Предметные
- Знать определение гидролиза солей и условия, при которых гидролиз протекает.
- Уметь определять ион, вступающий во взаимодействие с водой, по происхождению соли.
- Уметь составлять сокращённые ионные уравнения гидролиза по катиону и по аниону.
- Уметь устанавливать характер среды раствора соли и выбирать индикаторную окраску.
- Владеть алгоритмом решения типичных заданий ОГЭ на гидролиз солей.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный учебный результат: «Я могу объяснить, почему раствор соли имеет кислую, щелочную или нейтральную среду».
- Связывают изучение гидролиза с экологической безопасностью и грамотным использованием химических средств.
- Проявляют готовность принимать ошибку как основание для проверки алгоритма, а не как причину отказа от решения.
- Оценивают значимость химических знаний для дальнейшего профессионального самоопределения и подготовки к ОГЭ.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе проблемной ситуации с растворами солей.
- Планируют решение по последовательности: определить ионы — установить происхождение — записать гидролиз — определить среду.
- Проверяют уравнение по законам сохранения числа атомов и зарядов.
- Сопоставляют собственный ответ с эталоном, выявляют место ошибки и вносят исправление.
- Оценивают степень освоения алгоритма по листу самооценки и билету на выход.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки гидролиза и отличают его от диссоциации соли.
- Классифицируют соли по силе исходных кислоты и основания.
- Моделируют взаимодействие иона с водой с помощью сокращённого ионного уравнения.
- Анализируют экспериментальные данные об окраске индикаторов и делают вывод о реакции среды.
- Применяют химическую символику для представления микропроцесса гидролиза.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: один учащийся определяет происхождение иона, второй проверяет уравнение.
- Задают уточняющие вопросы: «Почему этот ион не гидролизуется?» и «Какая частица образует избыток $H^+$ или $OH^-$?».
- Аргументируют общий ответ с опорой на уравнение реакции.
- Осуществляют взаимопроверку по критериям и корректно формулируют замечание.
- Согласовывают итоговый вывод при расхождении индивидуальных решений.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить растворы $NaCl$, $CH_3COONa$, $NH_4Cl$ и дистиллированной воды; при отсутствии лабораторного оборудования использовать фотографии или заранее снятое видео опыта.
- Подготовить универсальную индикаторную бумагу или растворы лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа, пробирки, штатив, пипетки, защитные очки и перчатки.
- Распечатать карточки для парной работы: по одному комплекту на парту, всего по числу пар в классе; включить задания с $NaCl$, $K_2CO_3$, $NH_4NO_3$, $CH_3COONH_4$ и $AlCl_3$.
- Распечатать индивидуальный лист с пятью заданиями в формате ОГЭ — по одному на каждого учащегося.
- Вывести на доску или подготовить слайд с алгоритмом: «1. Определи ионы. 2. Найди ион слабого электролита. 3. Запиши взаимодействие с водой. 4. Установи среду».
- Подготовить таблицу «Сильные и слабые электролиты» и памятку с индикаторными окрасками в кислой, нейтральной и щелочной среде.
- Подготовить карточки самооценки «зелёный — умею самостоятельно, жёлтый — нужна проверка, красный — нужна помощь».
- Освободить проход между рядами для короткой физкультминутки и подготовить таймер на 1 минуту.
- Подготовить проектор или интерактивную доску для демонстрации окраски индикаторов и схемы ионного обмена.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и создать проблемную ситуацию, показывающую практическое значение темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране три пробирки с бесцветными растворами: «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы попробуем объяснить, почему внешне похожие растворы солей могут иметь разную реакцию среды. Посмотрите на экран: перед нами растворы хлорида натрия, ацетата натрия и хлорида аммония. Как вы думаете, будут ли они одинаково действовать на индикатор?» | Записывают дату и тему, выдвигают предположения: «Растворы могут отличаться», «Один раствор может быть кислым, другой щелочным, а третий нейтральным».« |
2 мин | Учитель демонстрирует индикаторную бумагу или видеоряд опыта: «Сейчас мы не будем угадывать по внешнему виду. Сравним наблюдения. Раствор $NaCl$ почти не изменяет окраску, $CH_3COONa$ даёт щелочную реакцию, а $NH_4Cl$ — кислую. Почему это происходит, если все вещества являются солями? Запишите проблемный вопрос: “Как состав соли определяет реакцию её раствора?” На экзамене такая логика встречается в заданиях на свойства растворов и ионные уравнения». | Фиксируют наблюдения в тетради, формулируют проблемный вопрос и предполагают: «Ионы соли взаимодействуют с водой». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что одинаковый внешний вид соли не означает одинаковую реакцию её раствора. Теперь выясним, какие ионы взаимодействуют с водой и как по формуле соли заранее предсказать результат».
Этап 2. Актуализация знаний и физкультминутка (6 мин)
Цель этапа: восстановить знания о диссоциации, сильных и слабых электролитах и снять статическое напряжение короткой двигательной паузой.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Цепочка понятий»: «Назовите частицы, на которые распадаются соли в воде. Что такое сильный электролит? Какие кислоты и основания мы относим к сильным? Запишем на доске: $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$. Теперь ответьте: какие частицы образуются при диссоциации $CH_3COOH$ и $NH_4OH$? Почему их считают слабыми электролитами?» | По цепочке отвечают: «Соли диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков», «Сильные электролиты диссоциируют практически полностью», «$CH_3COOH$ и $NH_4OH$ — слабые». Записывают уравнения диссоциации сильных электролитов и вспоминают неполную диссоциацию слабых. |
1 мин | Учитель говорит: «Выполним физкультминутку. На слово “катион” поднимите правую руку, на слово “анион” — левую, на слово “вода” потянитесь вверх обеими руками. Я назову частицы в быстром темпе, а вы покажете соответствующее движение». | Выполняют движения по инструкции, сохраняют внимание и переключаются на следующий вид деятельности. |
2 мин | Учитель показывает три записи: $HCl$, $NaOH$, $CH_3COOH$, и спрашивает: «Какие из этих веществ полностью распадаются на ионы? Какие частицы могут связывать ионы воды? Что образуется при появлении избытка $H^+$ или $OH^-$?» | Классифицируют вещества, отвечают: «$HCl$ и $NaOH$ — сильные электролиты, $CH_3COOH$ — слабый», «Избыток $H^+$ создаёт кислую среду, избыток $OH^-$ — щелочную». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что раствор соли содержит ионы, а характер среды связан с концентрацией $H^+$ и $OH^-$. Теперь проверим, какие ионы способны изменить это соотношение».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: совместно сформулировать учебную задачу и критерии успешного решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает на доске соли $NaCl$, $CH_3COONa$, $NH_4Cl$: «Разложите каждую соль на ионы. Сравните ионы с исходными кислотой и основанием. Есть ли среди них частица, полученная из слабого электролита? Подумайте в паре 30 секунд, затем предложите объяснение». | В парах записывают: $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$; $CH_3COONa \rightarrow CH_3COO^- + Na^+$; $NH_4Cl \rightarrow NH_4^+ + Cl^-$. Предполагают: «Ацетат-ион и ион аммония связаны со слабыми электролитами». |
2 мин | Учитель организует приём «Снежный ком»: «Сначала каждый сформулируйте, что нужно научиться делать. Затем обсудите формулировку с соседом. Общий вариант должен содержать действие и результат». Учитель фиксирует цель: «определять гидролиз, составлять уравнение и устанавливать среду». | Формулируют цель: «Научиться по формуле соли определять гидролиз, записывать сокращённое ионное уравнение и устанавливать реакцию среды». Записывают цель и критерии успеха. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель определена: от состава соли мы должны прийти к уравнению и затем к реакции среды. Перейдём к открытию общего алгоритма на конкретных примерах».
Этап 4. Открытие нового знания и межпредметная связь (10 мин)
Цель этапа: вывести правила гидролиза по аниону и по катиону, связав химическое объяснение с биологическим и экологическим контекстом.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает схему: «Рассмотрим $CH_3COONa$. Соль диссоциирует: $CH_3COONa \rightarrow CH_3COO^- + Na^+$. Ион $Na^+$ происходит от сильного основания $NaOH$ и практически не взаимодействует с водой. Анион $CH_3COO^-$ происходит от слабой кислоты $CH_3COOH$ и связывает протон воды: $CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-$. Какой ион накапливается и какая среда формируется?» | Записывают диссоциацию и уравнение гидролиза. Отвечают: «Образуются ионы $OH^-$, поэтому среда щелочная; гидролиз идёт по аниону». |
3 мин | Учитель продолжает: «Теперь рассмотрим $NH_4Cl$. Соль диссоциирует: $NH_4Cl \rightarrow NH_4^+ + Cl^-$. Хлорид-ион происходит от сильной кислоты $HCl$ и не гидролизуется. Ион аммония связан со слабым основанием $NH_4OH$: $NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH + H^+$. Какая среда возникает?» | Составляют уравнение и делают вывод: «Гидролиз идёт по катиону, образуются ионы $H^+$, среда кислая». |
2 мин | Учитель вводит правило и показывает таблицу: «Соль сильной кислоты и сильного основания, например $NaCl$, не гидролизуется: ионы $Na^+$ и $Cl^-$ с водой практически не взаимодействуют, среда нейтральная. Соль слабой кислоты и слабого основания, например $CH_3COONH_4$, гидролизуется по обоим ионам; реакция среды зависит от относительной силы кислоты и основания». | Заполняют таблицу: «сильная кислота + сильное основание — гидролиза нет; слабая кислота + сильное основание — по аниону, среда щелочная; сильная кислота + слабое основание — по катиону, среда кислая».« |
2 мин | Учитель устанавливает межпредметную связь: «В биологии и экологии кислотность среды влияет на активность ферментов, жизнедеятельность организмов и состояние почвы и водоёмов. Поэтому химик не просто называет “кислая” или “щелочная”, а объясняет, какая частица создаёт такую среду. Например, избыток ионов $H^+$ изменяет активность белков, а ионы $OH^-$ участвуют в реакциях нейтрализации». | Формулируют связь: «Изменение кислотности может повлиять на живые организмы», приводят пример кислых дождей, состава почвы или действия моющих средств. |
Запись в тетрадях
Гидролиз солей — взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита и изменению концентрации $H^+$ или $OH^-$. Соль сильной кислоты и сильного основания обычно не гидролизуется. Соль слабой кислоты и сильного основания гидролизуется по аниону, среда щелочная. Соль сильной кислоты и слабого основания гидролизуется по катиону, среда кислая.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы получили не отдельные примеры, а общий алгоритм. Теперь проверим его в парной работе, где важно не только назвать среду, но и доказать вывод ионным уравнением».
Этап 5. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Цель этапа: отработать алгоритм определения гидролиза через парное решение и взаимопроверку.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку и объясняет роли: «Первый участник определяет происхождение ионов и предполагаемую среду, второй записывает уравнение и проверяет заряды. Через три минуты поменяйтесь ролями. На карточке три соли: $K_2CO_3$, $NH_4NO_3$, $NaCl$. Для каждой укажите ион гидролиза, уравнение и среду». | Распределяют роли, читают критерии карточки и начинают решение. |
3 мин | Учитель консультирует: «Не начинайте с механического написания воды. Сначала найдите ион слабого электролита. Для карбоната вспомните слабую угольную кислоту, для аммония — слабое основание. Не забывайте коэффициент $2$ у гидрокарбоната при первой ступени гидролиза». | В парах записывают: $CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HCO_3^-+OH^-$ — щелочная среда; $NH_4^++H_2O\rightleftharpoons NH_4OH+H^+$ — кислая; для $NaCl$ гидролиза нет, среда нейтральная. |
2 мин | Учитель проводит взаимопроверку по приёму «Две звезды и пожелание»: «Обменяйтесь карточками с соседней парой. Отметьте два правильных элемента и одно место, которое стоит проверить. Особенно посмотрите на заряд частиц, стрелку равновесия и вывод о среде». | Проверяют решения соседней пары, записывают две сильные стороны и одно конкретное замечание, например: «Проверьте заряд карбонат-иона». |
1 мин | Учитель просит две пары представить разные решения: «Одна пара объяснит $K_2CO_3$, другая — $NH_4NO_3$. Отвечайте по схеме: состав соли — ион гидролиза — уравнение — среда». | Представляют решения и формулируют выводы по заданному плану. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Алгоритм работает и для щелочной, и для кислой среды. Теперь каждый выполнит короткую самостоятельную работу, чтобы проверить, может ли применить правило без подсказки пары».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное освоение алгоритма и научить учащихся исправлять типичные ошибки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт индивидуальные листы: «Решите четыре задания. 1) Укажите, гидролизуется ли $NaNO_3$. 2) Для $AlCl_3$ определите ион гидролиза и реакцию среды. 3) Запишите уравнение гидролиза $Na_2S$. 4) Выберите соли, растворы которых имеют щелочную среду: $KCl$, $Na_2CO_3$, $NH_4Cl$, $CH_3COONa$. Работайте молча, в каждой строке записывайте краткое обоснование». | Индивидуально решают задания: для $NaNO_3$ гидролиза нет; для $AlCl_3$ гидролиз по катиону и среда кислая; $S^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HS^-+OH^-$; щелочная среда у $Na_2CO_3$ и $CH_3COONa$. |
2 мин | Учитель выводит на экран эталон: «Проверьте не только конечный ответ, но и логику. Если ответ не совпал, поставьте рядом знак вопроса и найдите шаг, где вы приняли неверное решение: определение иона, уравнение или вывод о среде». | Сверяют ответы с эталоном, выделяют ошибки цветом и исправляют решение рядом с первоначальным. |
1 мин | Учитель проводит приём «Светофор»: «Покажите зелёную карточку, если можете самостоятельно определить ион гидролиза; жёлтую — если уравнение получается с проверкой; красную — если пока трудно. Цвет не является оценкой, он нужен, чтобы выбрать помощь на следующем уроке». | Поднимают карточку соответствующего цвета и записывают в листе самооценки, какой шаг требует повторения. |
Эталон решения
Для $AlCl_3$: $AlCl_3\rightarrow Al^{3+}+3Cl^-$. Ион $Cl^-$ происходит от сильной кислоты $HCl$ и не гидролизуется. Ион $Al^{3+}$ поляризует молекулы воды, поэтому гидролиз идёт по катиону; упрощённо: $Al^{3+}+H_2O\rightleftharpoons AlOH^{2+}+H^+$. Образуются ионы $H^+$, следовательно, среда кислая. Для $Na_2S$: $S^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HS^-+OH^-$, поэтому среда щелочная.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная проверка показала, что главное затруднение обычно возникает не в названии среды, а в выборе иона. На следующем шаге свяжем гидролиз с реальными растворами и ещё раз объясним исходную проблему».
Этап 7. Включение знания в систему и рефлексия (7 мин)
Цель этапа: применить знание в жизненном контексте, обобщить способы решения и оценить достижение цели урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает функциональную задачу: «В лабораторию поступили три раствора: $NaCl$, $CH_3COONa$ и $NH_4Cl$. Нужно выбрать раствор для опыта, в котором требуется щелочная среда, и раствор для опыта, где нужна кислая среда. Объясните выбор без измерительного прибора, используя состав соли и уравнение гидролиза». | В парах выбирают $CH_3COONa$ для щелочной среды и $NH_4Cl$ для кислой, записывают соответствующие уравнения и объясняют выбор. |
2 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: «Почему растворы солей оказались разными? Сформулируйте ответ одним предложением. Что произойдёт с $NaCl$ — будет ли он заметно изменять кислотность воды?» | Формулируют: «Разные соли содержат ионы, способные или неспособные взаимодействовать с водой; при гидролизе меняется концентрация $H^+$ или $OH^-$. $NaCl$ практически не гидролизуется». |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Билет на выход»: «На отдельной половине листа напишите три пункта: 1) что такое гидролиз; 2) как определить ион гидролиза; 3) какая ошибка чаще всего может привести к неверному ответу. Сдайте билет при выходе». | Пишут краткий билет: определение, алгоритм и личную типичную ошибку; сдают учителю. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы научились видеть за формулой соли происхождение каждого иона и предсказывать реакцию среды. Осталось закрепить алгоритм дома на нескольких солях, чтобы он стал уверенным навыком для заданий ОГЭ».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно определены ионы гидролиза и реакция среды во всех четырёх индивидуальных заданиях, корректно записаны не менее двух сокращённых ионных уравнений, соблюдены формулы и заряды частиц.
- «4» — правильно выполнены три из четырёх заданий, допущена одна неточность в коэффициенте, заряде или формулировке объяснения, но общий алгоритм применён верно.
- «3» — правильно выполнены два задания, определение гидролиза узнаваемо, однако имеются ошибки в выборе иона, записи уравнения или установлении характера среды.
- Ниже «3» — верно выполнено менее двух заданий; учащемуся необходимо повторить происхождение ионов и использовать пошаговый алгоритм с опорой на образец.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое гидролиз соли и какие частицы в нём взаимодействуют с водой? | Проверка осознания основного химического понятия урока. |
Как по составу соли определить, будет ли среда кислой, щелочной или нейтральной? | Выявление понимания причинно-следственной связи между силой электролитов и реакцией среды. |
На каком шаге алгоритма вы испытывали затруднение: определение иона, составление уравнения или вывод о среде? | Диагностика конкретной точки затруднения для последующей коррекции. |
Какой совет вы дадите себе перед выполнением задания ОГЭ на гидролиз? | Формирование стратегии самоконтроля и снижение экзаменационной тревожности. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы выяснили, почему растворы разных солей имеют различную реакцию среды. Вы научились определять ион, который гидролизуется, записывать сокращённое ионное уравнение и делать вывод о наличии $H^+$ или $OH^-$. Помните о типичной ошибке: нельзя определять среду только по названию соли, сначала нужно установить происхождение её ионов. На следующем уроке мы продолжим работу с гидролизом, рассмотрим ступенчатый гидролиз и влияние условий на его протекание».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 4 задания на определение наличия гидролиза и характера среды для солей $KCl$, $Na_2CO_3$, $NH_4NO_3$ и $CH_3COONa$; для двух солей записать сокращённые ионные уравнения. | Закрепляет базовый алгоритм; при проверке обратить внимание на правильный выбор иона и соответствие среды уравнению. |
Средний (повышающий) | Решить 4 задания в формате ОГЭ на сопоставление соли, иона гидролиза, уравнения и характера среды, включая соль $AlCl_3$ и соль слабой кислоты со слабым основанием. | Развивает умение анализировать несколько признаков одновременно; проверять заряды, коэффициенты и объяснение ответа. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое объяснение для бытового или экологического примера, где важна кислотность среды, и связать его с гидролизом конкретной соли; привести формулу соли и уравнение процесса. | Формирует межпредметную и функциональную грамотность; оценивать нужно точность химического объяснения и связь с реальной ситуацией. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какой ион гидролизуется в растворе $CH_3COONa$? Почему раствор $NaCl$ считают практически нейтральным? Какие частицы создают кислую и щелочную среду? Какой первый шаг алгоритма нужно выполнить при встрече с новой солью?»
