Валентность и степень окисления: учимся различать и определять
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться различать валентность и степень окисления, определять их по формуле вещества и составлять формулы бинарных соединений по валентности с точностью не менее 80% в заданиях формата ОГЭ.
- Сформировать представление о валентности как способности атома образовывать определённое число химических связей и о степени окисления как условном заряде атома.
- Научить определять валентность элементов по формуле бинарного соединения и использовать правило нулевой суммы степеней окисления.
- Развивать умение сравнивать химические понятия, выявлять ошибки в рассуждениях и аргументировать ответ.
- Воспитывать ответственное отношение к записи химических формул и уверенность при выполнении заданий ОГЭ.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическую значимость правильного определения состава веществ для химической грамотности и безопасности.
- Понимают, что алгоритм работы с формулами снижает тревожность при выполнении заданий ОГЭ.
- Проявляют интерес к объяснению свойств веществ через состав и строение.
- Развивают готовность к самооценке и коррекции ошибок.
- Формируют ответственное отношение к точности химической записи.
Метапредметные
- Сравнивают валентность и степень окисления по заданным признакам.
- Извлекают информацию из формул, таблицы валентностей и периодической системы.
- Планируют последовательность определения неизвестной величины.
- Работают в паре, формулируют и обосновывают ответ.
- Проверяют результат по правилу нулевой суммы степеней окисления.
Предметные
- Знать определения валентности и степени окисления.
- Уметь определять валентность элементов в соединениях по формуле.
- Уметь определять степени окисления элементов в бинарных соединениях.
- Уметь составлять формулы соединений по валентностям методом перекрёстного индексирования.
- Владеть алгоритмом проверки формулы и распознавать типичные ошибки.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают смысл изучения химических обозначений для дальнейшего обучения и ОГЭ.
- Определяют личную цель: научиться уверенно работать с формулами.
- Сохраняют работоспособность при возникновении затруднения.
- Принимают необходимость точной проверки результата.
- Оценивают собственный прогресс без сравнения с одноклассниками.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе проблемного задания.
- Планируют шаги определения валентности и степени окисления.
- Контролируют знаки, индексы и арифметические вычисления.
- Сверяют решение с эталоном и исправляют ошибки.
- Оценивают готовность к аналогичному заданию ОГЭ.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки двух химических понятий.
- Моделируют состав вещества с помощью формулы и индексов.
- Применяют правило нулевой суммы степеней окисления.
- Анализируют ошибочные записи формул.
- Классифицируют элементы по постоянной и переменной валентности.
Коммуникативные УУД
- Объясняют партнёру ход определения неизвестной величины.
- Задают уточняющие вопросы по знаку и величине степени окисления.
- Согласовывают общий ответ в паре.
- Аргументируют выбор индексов в формуле.
- Корректно принимают замечания и предлагают исправление.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с проблемной формулой FeO, таблицей сравнений и алгоритмами определения величин.
- Распечатать карточки трёх уровней с заданиями на определение валентности и степеней окисления — по одной карточке на каждого ученика, всего 30 экземпляров.
- Подготовить карточки для работы в парах с формулами NaCl, Al₂O₃, H₂S, Fe₂O₃, CO₂ и SO₃ — по одной на парту, 15 экземпляров.
- Вывести на доску памятку: «Сумма степеней окисления в нейтральном соединении равна 0».
- Подготовить таблицу наиболее употребительных значений: H — +1, O — −2, металлы I группы — +1, металлы II группы — +2.
- Подготовить отдельный слайд с критериями самопроверки и ответами к самостоятельной работе.
- Подготовить периодическую систему химических элементов на каждую парту или один крупный плакат.
- Оборудование: компьютер, проектор или интерактивная доска, маркеры, таймер, листы для рефлексии.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и показать практическую значимость темы для ОГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, наличие тетради, ручки и периодической системы. Сегодня мы будем работать с тем, что встречается в заданиях ОГЭ и помогает правильно читать химические формулы. Наша задача — не запомнить набор отдельных ответов, а освоить понятный алгоритм." | Проверяют готовность к уроку, записывают дату, открывают тетради. |
2 мин | Учитель показывает на экране формулы FeO и Fe₂O₃: "Посмотрите на две формулы. В обоих веществах есть железо и кислород, но индексы различаются. Как определить, сколько связей образует железо и какой условный заряд оно имеет? Сегодня мы найдём способ отвечать на этот вопрос без угадывания." | Рассматривают формулы, высказывают предположения: "У железа может быть разная валентность", "Нужно учитывать индекс кислорода". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что одна и та же частица может образовывать разные соединения. Теперь вспомним знания, которые помогут нам разобраться в этих формулах."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: восстановить опорные знания о химической формуле, индексе и составе вещества.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём «Блиц»: "Что показывает химическая формула? Что означает индекс 2 в формуле Al₂O₃? Сколько атомов каждого элемента содержится в одной формульной единице? Отвечайте кратко, но объясняйте свой ответ." | Отвечают: "Формула показывает качественный и количественный состав вещества"; "Индекс 2 означает два атома алюминия"; "В Al₂O₃ два атома алюминия и три атома кислорода". |
3 мин | Учитель записывает на доске NaCl, MgO, H₂O, Al₂O₃ и спрашивает: "Какие элементы здесь соединены? Какие индексы вы видите? Почему в NaCl индексы не записаны? Вспомните, что атомы в соединении связаны между собой." Учитель фиксирует ответы в виде краткой схемы. | Называют элементы и количество атомов, объясняют: "Если индекс не указан, он равен единице"; сравнивают формулы и отмечают, что индексы отражают соотношение атомов. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, как читать формулу и работать с индексами. Но пока не ответили, сколько связей приходится на атом и какой заряд ему условно приписывают. Это и будет нашим сегодняшним затруднением."
Этап 3. Выявление затруднения и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и совместно определить план её решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает проблемное задание: "Определите, какую валентность имеет железо в FeO и Fe₂O₃. Можно ли назвать эти величины одинаковыми? А теперь попробуйте определить степень окисления кислорода и железа в Fe₂O₃. Если вы пока не уверены, это нормально: мы как раз нашли место затруднения." | Пытаются решить: для FeO предполагают валентность железа II, для Fe₂O₃ — III; формулируют затруднение: "Не знаем точный алгоритм определения степени окисления". |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "Чему мы должны научиться к концу урока? Какие шаги нам понадобятся? Как проверим себя?" На доске записывает сформулированную классом цель и план: различить понятия, вывести алгоритм, потренироваться, выполнить самопроверку. | Формулируют цель: "Научиться находить валентность и степень окисления"; предлагают план: "Сначала сравнить определения, затем решить примеры и проверить ответы". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель поставлена: к концу урока каждый сможет объяснить различие понятий и применить алгоритм. Переходим к открытию нового знания."
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: сформировать представление о различиях между валентностью и степенью окисления и освоить алгоритмы их определения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель демонстрирует таблицу сравнения: "Валентность — это число химических связей, которые образует атом в данном соединении. Валентность записывают римскими цифрами и без знака. Степень окисления — условный заряд атома в соединении; её записывают арабской цифрой со знаком, например +2 или −2. Валентность не бывает отрицательной, а степень окисления может быть положительной, отрицательной или нулевой." | Записывают определения, подчёркивают различия: валентность — число связей; степень окисления — условный заряд; валентность без знака, степень окисления со знаком. |
3 мин | Учитель выводит алгоритм: "Чтобы найти степень окисления в нейтральном соединении, вспомните известные значения, умножьте каждую степень окисления на индекс элемента и составьте сумму, равную нулю. Разберём Fe₂O₃: кислород имеет −2, значит $2x+3\cdot(-2)=0$, откуда $2x=6$ и $x=+3$." | Записывают алгоритм и решение Fe₂O₃. Формулируют вывод: "Степень окисления железа равна +3, кислорода −2". |
3 мин | Учитель показывает формулу Al₂O₃: "Определим валентность алюминия. Кислород в этом соединении двухвалентен. Три атома кислорода образуют шесть условных единиц связности, поэтому два атома алюминия должны дать столько же; на один атом приходится три связи. Для записи формулы по валентностям используем перекрёстный приём: Al(III) и O(II) дают Al₂O₃." | Вместе с учителем проговаривают: "Алюминий трёхвалентен, кислород двухвалентен"; объясняют происхождение индексов 2 и 3. |
Запись в тетрадях
- Валентность — число химических связей, образованных атомом; обозначается римской цифрой без знака.
- Степень окисления — условный заряд атома в соединении; обозначается арабской цифрой со знаком.
- В нейтральном соединении сумма степеней окисления всех атомов равна 0.
- Для определения неизвестной степени окисления составляют уравнение с учётом индексов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть два инструмента: валентность помогает составлять формулу, а степень окисления — вычислять условный заряд элемента. Проверим понимание на коротких заданиях в парах."
Этап 5. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Цель этапа: применить алгоритмы при работе с типичными формулами и проговорить ход решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала 30 секунд решите каждый самостоятельно, затем одну минуту сравните ответы с соседом. На карточке указаны NaCl, H₂S и CO₂. Для каждого вещества определите степень окисления всех элементов и назовите валентности." | Читают задание, индивидуально намечают решения, затем объединяются в пары. |
4 мин | Учитель раздаёт карточки и напоминает: "Не называйте только ответ. Проговорите правило: какое значение известно, какое уравнение составили, как проверили сумму. Я подойду к нескольким парам и уточню ход рассуждения." | В парах решают: в NaCl Na +1, Cl −1; в H₂S H +1, S −2; в CO₂ C +4, O −2. Определяют валентности: Na(I), Cl(I), H(I), S(II), C(IV), O(II). |
2 мин | Учитель просит две пары представить решение: "Объясните классу не только результат, но и проверку. Если услышите неточность, сформулируйте корректировку." | Представляют решения, проверяют: $1+(-1)=0$, $2\cdot(+1)+(-2)=0$, $(+4)+2\cdot(-2)=0$. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже применили правило нулевой суммы и увидели, что индексы нельзя игнорировать. Теперь каждый проверит себя индивидуально в формате, близком к ОГЭ."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание алгоритмов и скорректировать типичные ошибки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: "Выполните задания самостоятельно. Базовый уровень: определите степени окисления в MgO, Al₂O₃ и HCl. Повышенный: определите степень окисления серы в H₂SO₄. Дополнительный: составьте формулы оксида железа(III) и сульфида алюминия по валентностям. Записывайте промежуточные действия." | Индивидуально решают задания, составляют уравнение для серы: $2\cdot(+1)+x+4\cdot(-2)=0$; записывают формулы Fe₂O₃ и Al₂S₃. |
2 мин | Учитель показывает эталон: "Сверьте не только конечный ответ, но и знаки, индексы и запись вычислений. Ошибка в одном индексе меняет весь результат. Отметьте карандашом место ошибки, если она есть." | Сверяют решения с эталоном, выделяют исправления, подсчитывают число верных ответов. |
2 мин | Учитель проводит формирующее оценивание «Светофор»: "Зелёная карточка — уверенно определяю обе величины; жёлтая — понимаю правило, но ошибаюсь в вычислениях; красная — нужна помощь с алгоритмом. Цвет не является отметкой, он показывает, какую поддержку выбрать." | Поднимают карточку соответствующего цвета, формулируют индивидуальное затруднение: "путаю знак", "не учитываю индекс", "не умею составлять формулу". |
Эталон решения
Для H₂SO₄: $2\cdot(+1)+x+4\cdot(-2)=0$; $2+x-8=0$; $x=+6$. В Fe₂O₃ железо имеет валентность III, кислород — II, перекрёстно получаем индексы 2 и 3. В Al₂S₃ алюминий имеет валентность III, сера — II, поэтому формула $Al_2S_3$. Проверка степеней окисления: $2\cdot(+3)+3\cdot(-2)=0$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что основной алгоритм уже работает. Типичные ошибки связаны со знаком, индексом и смешением валентности со степенью окисления. Закрепим различия в коротком итоговом задании."
Этап 7. Обобщение, рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: систематизировать знания, оценить достижение цели и определить дальнейшую практику.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём «Верно — неверно»: "Определите, какие утверждения верны: 1) степень окисления всегда записывается римской цифрой; 2) сумма степеней окисления в нейтральном соединении равна нулю; 3) валентность может иметь знак минус; 4) в H₂O степень окисления кислорода равна −2. Обоснуйте исправление неверных утверждений." | Отмечают 2 и 4 как верные; исправляют: степень окисления записывается арабской цифрой со знаком, валентность знака не имеет. |
2 мин | Учитель раздаёт лист «Билет на выход»: "Запишите одним предложением различие между валентностью и степенью окисления и определите степень окисления азота в NH₃. Покажите один шаг вычисления." | Записывают: $3\cdot(+1)+x=0$, $x=-3$; формулируют различие понятий. |
2 мин | Учитель объявляет домашнее задание и говорит: "Выберите обязательный уровень, а затем при готовности добавьте повышающий или дополнительный. Важно не количество, а точность алгоритма и проверка ответа." | Записывают домашнее задание и оценивают готовность по листу самооценки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня мы различили валентность и степень окисления, научились находить неизвестную величину по формуле и составлять формулы по валентностям. На следующем уроке продолжим работу с переменной степенью окисления и названиями веществ."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выполнены все задания карточки, составлены уравнения для неизвестных степеней окисления, корректно записаны знаки, индексы и выполнена проверка нулевой суммы.
- «4» — правильно выполнено не менее 80% заданий, допущена одна неточность в знаке, индексе или вычислении, но алгоритм в целом соблюдён.
- «3» — правильно выполнено не менее 60% заданий, различие понятий в основном понято, но имеются ошибки в учёте индексов или составлении формул.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Чем валентность отличается от степени окисления? | Проверка осознания ключевого различия понятий. |
Какой шаг алгоритма определения степени окисления оказался самым трудным? | Выявление точек затруднения в вычислительном алгоритме. |
Почему при расчёте нужно учитывать индексы в формуле? | Проверка понимания количественного состава вещества. |
Насколько уверенно вы выполните аналогичное задание ОГЭ? | Субъективная оценка готовности и определение потребности в дополнительной помощи. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы научились читать химическую формулу не только как набор символов, но и как систему связей и условных зарядов. Запомните главное: валентность записывается без знака и показывает число связей, а степень окисления записывается со знаком и проверяется по нулевой сумме. Самая частая ошибка — забыть индекс перед степенью окисления или перепутать знак. Если вы будете каждый раз проговаривать алгоритм, задания ОГЭ станут предсказуемыми. На следующем уроке мы продолжим определять степени окисления элементов с переменными значениями."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 5 заданий на определение степеней окисления всех элементов в формулах H₂O, CaCl₂, Al₂O₃, NH₃ и CO₂; для двух заданий записать вычисления. | Закрепляет правило нулевой суммы; при проверке смотреть на знаки, индексы и правильность уравнений. |
Средний (повышающий) | Выполнить 4 задания на составление формул бинарных соединений по указанным валентностям, включая соединения железа(II), железа(III), алюминия и серы. | Закрепляет применение перекрёстного метода и умение сокращать индексы; при проверке смотреть на соотношение валентностей. |
Продвинутый (дополнительный) | Составить сравнительную таблицу для 6 веществ: формула, валентность элементов, степень окисления элементов и проверка суммы; добавить два собственных примера соединений с переменной степенью окисления. | Развивает анализ и перенос алгоритма; при проверке смотреть на обоснование выбора значений и отсутствие смешения понятий. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что показывает валентность? Как записывается степень окисления? Чему равна сумма степеней окисления в нейтральном соединении? Какой первый шаг нужно сделать при определении неизвестной степени окисления?»
