Тема 2. Класифікація та номенклатура неорганічних сполук. Розчини

матеріал 6

Реакції йонного обміну у розчинах електролітів

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 26. Реакції йонного обміну у розчинах електролітів

Очікувані результати

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]
пропонує варіанти організації роботи групи: розподілення обов’язків, налагодження комунікації для розв’язання навчальної/життєвої проблеми [12 ПРО 4.4.1]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх [12 ПРО 1.5.2]
добирає самостійно або у співпраці з іншими форми подання інформації і її перетворення [12 ПРО 2.2.1]

Мета уроку: Сформувати розуміння природи реакцій йонного обміну в розчинах електролітів, навчитися складати молекулярні, йонні та скорочені йонні рівняння реакцій, вміти визначати умови протікання реакцій обміну, пояснювати їх на основі йонно-молекулярного підходу; вміти аналізувати, узагальнювати та застосовувати знання на практиці.

Очікувані результати для вчительства:

Сформувати в учнів розуміння сутності реакцій йонного обміну у водних розчинах електролітів
розвинути навички написання повних та скорочених йонних рівнянь
навчити учнів розпізнавати та складати рівняння реакцій йонного обміну;
формувати навички аналізу умов перебігу хімічних реакцій; розвивати критичне мислення та дослідницький підхід.
Сприяти розвитку критичного мислення через аналіз умов протікання реакцій та визначення їх практичного значення.

Очікувані результати для учнівства:

Пояснює суть реакцій йонного обміну.
Розрізняє типи електролітів, що беруть участь у реакціях обміну: кислоти, основи, солі.
Визначає умови перебігу реакцій йонного обміну до кінця (утворення осаду, газу або малодисоційованої сполуки).
Складає молекулярні, повні й скорочені йонні рівняння реакцій.
Застосовує знання для передбачення перебігу реакції.
Формулює гіпотези щодо результату змішування розчинів електролітів.
Обговорює приклади використання реакцій йонного обміну в побуті, медицині, екології.

Ключові слова

розчини
електроліти
неелектроліти
йони
йонний обмін
нейтралізація.

План уроку

Мотивація.
Повторення (тест з взаємоперевіркою)
Тобі може знадобитися.
Життєва ситуація.
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 4-5 хв

Заохочуємо учнів говорити більше, не боятися помилок. Можна фіксувати (записувати) всі відповіді для подальшої корекції.

Проблемні питання

Чому при змішуванні певних розчинів ми не спостерігаємо жодних зовнішніх ознак проходження хімічних реакцій?
Як визначити, що реакція завершилась, якщо ми не бачимо утворення осаду або виділення газу?
Чи можемо ми передбачити результат реакції між розчинами двох електролітів?

Джерело: https://www.blinkshot.io/

Відповідь:

Жодних змін не спостерігаємо коли реакція в розчині оборотна, присутні і реагенти і продукти реакції (і реагенти і продукти реакціїі дисоціюють на йони).
Також реація нейтралізації супроводжується лише виділенням тепла, видимих змін майже немає, тому, шоб визначити, що вона відбулася та завершилася слід використати індикатор (фенолфталеїн).
Результат реакції між розчинами двох електролітів можна передбачити за допомогою таблиці розчинності та знання хімічних властивостей речовин. При змішуванні розчинів двох електролітів може утворитися осад (нерозчинна сполука); виділитися газ; утворитися малодисоційована сполука.

2. Повторення пройденого

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 3 хв

Учні в парах, виконують та перевіряють роботу один одного

Тест з взаємоперевіркою

Електроліти – це речовини:
- А які проводять електричний струм
- Б розчини яких проводять електричний струм
- В які не проводять електричного струму
- Г розплави яких не проводять електричного струму
До неелектролітів належать:
- А неорганічні і органічні солі
- Б кислоти, луги
- В кислоти, солі
- Г прості речовини, кислотні оксиди
Електролітична дисоціація – це :
- А процес утворення молекул з йонів
- Б процес розпаду речовини на йони під час розчинення у воді або плавлення
- В процес утворення неелектролітів під час розчинення у воді
Кислоти з точки зору теорії електролітичної дисоціації – це:
- А електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах з утворенням аніонів одного типу — гідроксид-іонів ОН^–
- Б електроліти, під час дисоціації яких утворюються катіони Гідрогену й аніони кислотного залишку.
- В електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах на катіони металічних елементів і аніони кислотних залишків
Укажіть назву кислоти, яка дисоціює ступінчасто:
- А нітратна
- Б хлоридна
- В сульфатна
- Г метафосфатна
Укажіть формулу катіона:
- А Аl³⁺
- Б SO₄^2-
- В Сl^–
- Г HSO₄^–

Відповідь:

3. Тобі може знадобитися

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв

За теорією електролітичної дисоціації усі реакції в розчинах електролітів зводяться до взаємодій між йонами (реакції йонного обміну). Якщо при взаємодії протилежно заряджених йонів утворюються малодисоційовані сполуки (наприклад, вода) , або один чи декілька продуктів утворюються у вигляді осаду чи газу то реакція відбувається практично повністю, у протилежному випадку встановлюється рівновага між реагентами і продуктами (реація оборотна).

Реакції у розчинах електролітів записують у формі йонних рівнянь. При записі цих рівнянь сильні електроліти записуються в йонній формі, а малодисоційовані сполуки (гази, нерозчинні у воді речовини і воду) у молекулярній формі .

Алгоритм складання йонних рівнянь:

Записати рівняння реакції у молекулярній формі.
Записати повне йонне рівняння.
Скоротити однакові йони у лівій і правій частинах рівняння, записати скорочене йонне рівняння, що відображає суть хімічного реакції в розчині.
Рівняння складене правильно, якщо сума зарядів лівої та правої частин рівняння однакова, їх сума рівна нулю.

Приклади:

А) Реакція нейтралізації :
- HCl + NaOH = NaCl + H₂O
- H⁺ + Cl^– + Na⁺ + OH^– = Na⁺ + Cl^–+ H₂O
- H⁺ + OH^– = H₂O.
Б)Реакція з утворенням осаду:
- КCl + AgNO₃ = КNO₃ + AgCl↓
- К⁺+ Cl^– + Ag⁺ + NO₃^– = К⁺+ NO₃^– +AgCl↓
- Cl^– + Ag⁺ = AgCl↓
В) Реакція з виділенням газу:
- Na₂CO₃ + 2HNO₃= 2Na NO₃+ CO₂↑ + H₂O
- 2Na⁺+ CO₃^2– + 2H⁺+ 2NO₃^– = 2Na⁺+ 2NO₃^– CO₂↑ + H₂OCO₃^2– + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O

4. Життєва ситуація

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 3 хв

У яких побутових або медичних процесах використовуються реакції йонного обміну?

Відповідь:

Пом’якшення води (йонні фільтри) У фільтрах для води використовують катіоніти, які обмінюють йони Ca²⁺ і Mg²⁺ (які спричиняють твердість води) на Na⁺ або H⁺. Цей процес можна зобразити схемою, де Na₂R – катіоніт.

Na₂R + Ca²⁺ = CaR + 2Na⁺.^.

Обробка каналізаційних стоків У водоочисних спорудах йонний обмін застосовують для видалення токсичних металів.

Медицина: Антациди (засоби від печії) Наприклад, алюміній гідроксид або магній гідроксид нейтралізує H⁺ у шлунковому соку, утворюючи солі та воду. Введення електролітів: при втраті рідини (наприклад, при блюванні, діареї) внутрішньовенно вводять розчини NaCl, KCl або глюкози з електролітами, що відновлюють йонний баланс.

5. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 20 хв

Робота індивідуальна або в парах (групах).

Вам видано п’ять розчинів різних речовин. Підберіть пари речовин та проведіть реакцію з утворенням осаду, виділенням газу, утворенням води та реакцію, яка є оборотною. Запишіть свої спостереження, складіть рівняння реакцій в молекулярній та йонних формах. Сформулюйте висновок.
За наведеними схемами підберіть відповідні реагенти та проведіть реакції, опишіть спостереження, сфрпмулюйте висновок, складіть молекулярні рівняння:
- SO₃^2- + 2Н⁺ = SO₂↑ + Н₂О
- Fe³⁺ + 3OH^–= Fe(OH)₃↓
- Fe(OH)₃ + 3Н⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O

Відповідь:

Можливий варіант: Розчини H2SO4, NaOH, BaCl2, Na2CO3, фенолфталеїну.
- А) Осад може утворитися при взаємодії розчинів H2SO4 та BaCl2, Na2CO3 та BaCl2.
  - BaCl2 + H2SO4 =BaSO4↓+ 2HCl
  - Ba²⁺+ 2Cl^– + 2H⁺ + SO4^2- = BaSO4↓+ 2H⁺ + 2Cl^–
  - Ba²⁺+ SO4^2- = BaSO4↓
  - Na2CO3 + BaCl2.= BaCO3↓ + 2NaCl
  - 2Na⁺+ CO₃^2– + Ba²⁺+ 2Cl^– = BaCO3↓+
  - 2Na⁺+ 2Cl^–
  - CO₃^2– + Ba²⁺.= BaCO3↓
- Б) Газ утвориться при взаємодії розчинів Na2CO3 та H2SO4
  - Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO₂↑ + H₂O
  - 2Na⁺+ CO₃^2– + 2H⁺ + SO4^2- = 2Na⁺+ SO4^2- + CO₂↑ + H₂O
  - CO₃^2– + 2H⁺= CO₂↑ + H₂O
- В) Сіль та вода утворяться в реакції нейтралізації між кислотою H2SO4 та лугом NaOH. До розчину лугу додати фенолфталеїн – малинове забарвлення. При взаємодії з кислотою розчин стає безбарвним.
  - H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H₂O
  - 2H⁺ + SO4^2- + 2Na⁺+ 2OH^– = 2Na⁺+ SO4^2- + 2H₂O
  - H⁺ + OH^– = H₂O
- Г) Оборотною є реакція між розчинами NaOH, BaCl2
  - 2NaOH + BaCl2⇄Ba(OH)2 + 2NaCl
  - 2Na⁺+ 2OH^– + Ba²⁺+ 2Cl^– ⇄ Ba²⁺+ 2OH^– +2Na⁺+ 2Cl^–
Можливий варіант:
- SO₃^2- + 2Н⁺ = SO₂↑ + Н₂О
- K₂SO₃ + 2НСl = 2КСl + SO₂↑+ Н₂О
- Fe³⁺ + 3OH^–= Fe(OH)₃↓
- 3NaOH + FeCl₃ = 3NaCl +Fe(OH)₃↓
- Fe(OH)₃ + 3Н⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O2Fe(OH)₃+ 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O

6. Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв

На уроці я зрозумів …
На уроці найцікавішим було дізнатися про …
На уроці мені було найважче …
У мене виникло запитання …

У вільний від відпочинку час

Дослідити, які ще реакції йонного обміну (окрім обговорених) використовуються в побуті або медицині. Навести 2 приклади з поясненням. Скласти йонні рівняння реакцій (якщо це можливо).

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 26. Реакції йонного обміну у розчинах електролітів

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати

Очікувані результати для учнівства:

Пояснює суть реакцій йонного обміну.
Розрізняє типи електролітів, що беруть участь у реакціях обміну: кислоти, основи, солі.
Визначає умови перебігу реакцій йонного обміну до кінця (утворення осаду, газу або малодисоційованої сполуки).
Складає молекулярні, повні й скорочені йонні рівняння реакцій.
Застосовує знання для передбачення перебігу реакції.
Формулює гіпотези щодо результату змішування розчинів електролітів.
Обговорює приклади використання реакцій йонного обміну в побуті, медицині, екології.

Ключові слова

розчини
електроліти
неелектроліти
йони
йонний обмін
нейтралізація.

План уроку

Мотивація.
Повторення (тест з взаємоперевіркою)
Тобі може знадобитися.
Життєва ситуація.
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Проблемні питання

Чому при змішуванні певних розчинів ми не спостерігаємо жодних зовнішніх ознак проходження хімічних реакцій?
Як визначити, що реакція завершилась, якщо ми не бачимо утворення осаду або виділення газу?
Чи можемо ми передбачити результат реакції між розчинами двох електролітів?

Джерело: https://www.blinkshot.io/

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Повторення пройденого

Тест з взаємоперевіркою

Електроліти – це речовини:
- А які проводять електричний струм
- Б розчини яких проводять електричний струм
- В які не проводять електричного струму
- Г розплави яких не проводять електричного струму
До неелектролітів належать:
- А неорганічні і органічні солі
- Б кислоти, луги
- В кислоти, солі
- Г прості речовини, кислотні оксиди
Електролітична дисоціація – це :
- А процес утворення молекул з йонів
- Б процес розпаду речовини на йони під час розчинення у воді або плавлення
- В процес утворення неелектролітів під час розчинення у воді
Кислоти з точки зору теорії електролітичної дисоціації – це:
- А електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах з утворенням аніонів одного типу — гідроксид-іонів ОН^–
- Б електроліти, під час дисоціації яких утворюються катіони Гідрогену й аніони кислотного залишку.
- В електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах на катіони металічних елементів і аніони кислотних залишків
Укажіть назву кислоти, яка дисоціює ступінчасто:
- А нітратна
- Б хлоридна
- В сульфатна
- Г метафосфатна
Укажіть формулу катіона:
- А Аl³⁺
- Б SO₄^2-
- В Сl^–
- Г HSO₄^–

3. Тобі може знадобитися

Алгоритм складання йонних рівнянь:

Записати рівняння реакції у молекулярній формі.
Записати повне йонне рівняння.
Скоротити однакові йони у лівій і правій частинах рівняння, записати скорочене йонне рівняння, що відображає суть хімічного реакції в розчині.
Рівняння складене правильно, якщо сума зарядів лівої та правої частин рівняння однакова, їх сума рівна нулю.

Приклади:

А) Реакція нейтралізації :
- HCl + NaOH = NaCl + H₂O
- H⁺ + Cl^– + Na⁺ + OH^– = Na⁺ + Cl^–+ H₂O
- H⁺ + OH^– = H₂O.
Б)Реакція з утворенням осаду:
- КCl + AgNO₃ = КNO₃ + AgCl↓
- К⁺+ Cl^– + Ag⁺ + NO₃^– = К⁺+ NO₃^– +AgCl↓
- Cl^– + Ag⁺ = AgCl↓
В) Реакція з виділенням газу:
- Na₂CO₃ + 2HNO₃= 2Na NO₃+ CO₂↑ + H₂O
- 2Na⁺+ CO₃^2– + 2H⁺+ 2NO₃^– = 2Na⁺+ 2NO₃^– CO₂↑ + H₂OCO₃^2– + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O

4. Життєва ситуація

У яких побутових або медичних процесах використовуються реакції йонного обміну?

5. Попрактикуймо самостійно

Вам видано п’ять розчинів різних речовин. Підберіть пари речовин та проведіть реакцію з утворенням осаду, виділенням газу, утворенням води та реакцію, яка є оборотною. Запишіть свої спостереження, складіть рівняння реакцій в молекулярній та йонних формах. Сформулюйте висновок.
За наведеними схемами підберіть відповідні реагенти та проведіть реакції, опишіть спостереження, сфрпмулюйте висновок, складіть молекулярні рівняння:
- SO₃^2- + 2Н⁺ = SO₂↑ + Н₂О
- Fe³⁺ + 3OH^–= Fe(OH)₃↓
- Fe(OH)₃ + 3Н⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O

6. Рефлексія

На уроці я зрозумів …
На уроці найцікавішим було дізнатися про …
На уроці мені було найважче …
У мене виникло запитання …

У вільний від відпочинку час

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе