Основи класифікація, номенклатура, фізичні та хімічні властивості. Амфотерні гідроксиди
Матеріал
Урок 28. Основи класифікація, номенклатура, фізичні та хімічні властивості. Амфотерні гідроксиди
Мета уроку: зрозуміти, які речовини називаються «основи»; класифікувати основи за розчинністю у воді, називати основи за сучасною науковою українською номенклатурою, описувати фізичні та хімічні властивості основ, встановлювати генетичний взаємозв’язок між основними оксидами та основами, наводити приклади амфотерних гідроксидів та їх властивостей.
Очікувані результати для вчительства:
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова
- основи
- розчинні та нерозчинні гідроксиди
- луги
- амфотерні гідроксиди
- лужне середовище
- хімічний опік
- реакція нейтралізації
План уроку
- Мотивація (6 хв.).
- Класифікація, номенклатура та фізичні властивості основ (12 хв.).
- Хімічні властивості основ та амфотерних гідроксидів (18 хв.).
- Добування основ та їх використання (5 хв.)
- Рефлексія (4 хв.).
Дружня порада для вчителя
Тривалість 6 хв.
Наводимо учням зображення із маркованням їдких речовин, хімічних джерел струму та фотографією Нобелівських лауреатів з хімії 2019р. Всі ці зображення стосуються лугів – розчинних у воді гідроксидів. Так, луги із якими ми працюємо в хімічній лабораторії або використовуємо вдома в якості засобу для прочищення труб із назвою «Кріт» (діюча речовина NaOH) – це їдкі речовини, які при потраплянні на шкіру викликають хімічний (лужний) опік (згадуємо, що промивати такі опіки можна розчином етанової кислоти – оцтом). Хімічні джерела струму (батарейки) досить часто мають англомовний напис Alkaline на корпусі, що у перекладі означає луг, і пристрої, які працюють від них потребують періодичного огляду на предмет витікання електроліту (лугу, наприклад, КОН), особливо це стосується небезпеки, коли пристрої на батарейках – це іграшки для малюків, адже вони можуть отримати опіки, в т.ч. слизових оболонок. Розглядаючи третє зображення, згадуємо внесок Нобелівських лауреатів з хімії 2019 року, які розробили легкі, потужні і перезаряджувані джерела енергії, що здійснили революцію в сучасному світі: від мобільних телефонів і ноутбуків до електромобілів та відновлюваних джерел енергії. Завдяки їхнім відкриттям, літій-йонні акумулятори стали невід’ємною частиною нашого життя, забезпечуючи мобільність і незалежність для електронних пристроїв та відіграючи ключову роль у переході до зеленої енергетики та розвитку електромобілів. Їхня робота є яскравим прикладом того, як фундаментальні наукові дослідження в хімії можуть мати величезне практичне значення і змінювати світ.
Проаналізуємо зображення та поміркуємо, який клас сполук ми будемо вивчати і що об’єднує ці зображення:
Ці приклади показують нам який важливий клас сполук ми вивчаємо і про необхідність дотримання правил безпеки життєдіяльності задля збереження власного здоров’я.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 12 хв.
Дайте учням змогу самостійно пригадати гідрати основних оксидів й зокрема можливість проходження взаємодії між основним оксидом та водою.
Запропонуйте на основі висловлених думок зробити припущення про класифікаційну ознаку основ – розчинність у воді. Розгляньте класифікацію основ за розчинністю у воді та кількістю гідроксильних груп, виконайте вправу. На основі аналізу того самого ряду речовин, нехай учні висловлять припущення про спільне у наведених формулах (це гідроксид-аніони), запишіть визначення основ. Можна зауважити про складний катіон NH4+, який не є металічним елементом, але може бути у складі амоній гідроксиду NH4OH.
Минулого уроку ми вивчали тему «Оксиди».
- Продовжіть речення: основи – це гідрати…. (основних оксидів)
- Пригадаємо чи всі основні оксиди здатні взаємодіяти з водою?
- Чи можете ви на основі закономірності щодо взаємодії основних оксидів з водою запропонувати приклад класифікації основ?
- Проаналізуйте схему чи справдилися Ваші пропозиції щодо класифікаційної ознаки:
- Оберіть з переліку нижче основи і класифікуйте їх за наведеними у схемі ознаками, використовуючи таблицю розчинності кислот, основ та солей у воді: NaOH, KOH, Al(OH)3, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Fe(OH)2, Cu(OH)2.
- Проаналізуйте склад наведених речовин, що в них спільного?
- Чи можете ви описати їх склад загальною формулою? (Ме(ОН)n)
- Основи – це складні речовини, до складу яких входять катіони металу та аніони гідроксильної групи OH–.
- Терміни «основи» та «гідроксиди» – це синонімічні поняття.
- Розчинні у воді основи називають – луги.
- До нерозчинних гідроксидів належать й амфотерні гідроксиди, до прикладу: Zn(OH)2, Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Pb(OH)2, Fe(OH)3.
Номенклатура основ. Якщо у формулі основи є металічний елемент зі сталою валентністю (незмінним ступенем окиснення), то у назві вказується назва елемента і додається слово гідроксид: Mg(OН)2 – магній гідроксид. Якщо у формулу основи входить металічний елемент зі змінною валентністю (змінним ступенем окиснення), то у дужках біля назви елемента римською цифрою зазначають його валентність (ступінь окиснення), який він проявляє у даній сполуці: Fe(OH)2 – ферум(IІ) гідроксид.
- Назвіть за систематичною номенклатурою основи: KOH, Al(OH)3, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Fe(OH)2, Cu(OH)2, NH4OH.
Дружня порада для вчителя
Використовуємо номенклатуру основ згідно IUPAC. Вчитель сам орієнтується чи згадувати поняття «валентність» при утворенні назв гідроксидів (у залежності чи знайомі учні із цим поняттям із попередніх тем. Якщо ні – використовують термін «Ступінь окиснення»).
Якщо є змога, то проведіть демонстрацію зразків різних основ для опису їх фізичних властивостей.
Фізичні властивості основ.
- Охарактеризувати фізичні властивості основ, спираючись на демонстрацію або рисунок.
Рисунок узято із підручника Г.А. Лашевська. Хімія. 8 клас. 2016р.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 18 хв.
Прописуємо рівняння хімічних реакцій. За можливості проводимо демонстрації: зміну кольору індикаторів у розчині лугу; реакцію нейтралізації – до лугу, у який попередньо додали фенолфталеїн доливаємо розчин кислоти, забарвлення зникає; можна провести розклад купрум(ІІ) гідроксиду; пропустити через трубочку CO2 (видих) крізь вапняну воду.
Під час написання схем реакцій, звертаємо увагу, щоб учні їх перетворювали на рівняння, добираючи коефіцієнти та називали речовини за систематичною номенклатурою.
Окремо звертаємо увагу учнів на двоякі властивості амфотерних гідроксидів. Визначаємо в якій реакції амфотерний гідроксид виявляє основні властивості, а в якій – кислотні. Під час взаємодії амфотерного гідроксиду з лугом інколи записують формулу амфотерного гідроксиду як кислоти (наприклад, H2BeO2).
Луги – це їдкі речовини, з якими необхідно працювати обережно. Розчини лугів милкі на дотик. Вони змінюють забарвлення індикаторів: фенолфталеїн – у малиновий колір, лакмус – у синій, метилоранж – у жовтий.
- Розчинні та нерозчинні гідроксиди мають спільну властивість – взаємодія із кислотами з утворенням солі та води (для лугів ця реакція має назву реакція нейтралізації).
- NaOH + HCl → NaCl + H2O
- Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O
- Поясніть зміст поняття реакція нейтралізації на прикладі реакції лугу із етановою кислотою (напишіть рівняння цієї реакції).
- Луги та нерозчинні основи мають і відмінну властивість. Нерозчинні у воді гідроксиди термічно нестійкі – розкладаються при нагріванні.
- Cu(OH)2 →t CuO + H2O
- блакитний осад чорний
- Луги взаємодіють із кислотними, а також амфотерними оксидами:
- Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O – помутніння вапняної води під час пропускання крізь неї вуглекислого газу
- NaOH + Al2O3 →t 2NaAlO2 + H2O
- Луги вступають у реакцію із розчинами солей металів, при цьому протікає реакція обміну з утворенням нерозчинного гідроксиду та солі: 2NaOH + FeCl2 → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
- Амфотерні гідроксиди проявляють властивості основ під час взаємодії із кислотами.
- Be(OH)2 + 2HCl → BeCl2 + 2H2O
- Під час взаємодії із лугами амфотерні гідроксиди поводять себе як кислоти: Be(OH)2 + 2NaOH → Na2BeO2 + 2H2O
- H2BeO2
- (реакція відбувається під час сплавляння, луг у твердому агрегатному стані)
- У розчинах лугів взаємодія з амфотерними гідроксидами відбувається за реакцією:
- Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] (натрій тетрагідроксоцинкат)
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Учні прописують рівняння реакцій добування лугів та нерозчинних гідроксидів, усвідомлюють, що нерозчинні гідроксиди не можна добути взаємодією металу з водою або основного оксиду з водою. Організуйте самостійну роботу учнів із пошуку інформації щодо використання гідроксидів. Найбільше використання мають NaOH та Ca(OH)2, але можна запропонувати й інші приклади гідроксидів.
Допишіть реакції добування лугів:
Na + H2O →
Na2O + H2O →
Поміркуйте чи можна аналогічним чином добути нерозчинні у воді гідроксиди.
У промисловості натрій гідроксид та калій гідроксид отримують електролізом розчинів відповідних солей.
Запропонуйте спосіб добування нерозчинного гідроксиду реакцією обміну.
Об’єднайтеся у групи і відшукайте інформацію про використання:
- Група 1 – NaOH
- Група 2 – Ca(OH)2
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 4 хв.
Вчитель отримує швидкий зворотній зв’язок від учнів, в т.ч. можна використати самооцінювання (розширити за потреби шкалу самооцінювання, деталізувати вимоги).
- Чи було вам цікаво на уроці?
- Так
- Ні
- Не дуже
- Чи з’явилося у вас бажання продовжити вивчення цієї теми?
- Так
- Ні
- Важко відповісти
- Оцініть свою участь на уроці:
- працював/ла недостатньо активно, матеріал знав/ла слабо (4-6 балів);
- працював/ла активно, але були проблеми із виконанням завдань (7-9 балів);
- працював/ла активно, впевнено (10-12 балів).
Дружня порада для вчителя
Вдома учні практикуються називати гідроксиди, установлювати взаємозв’язок між оксидами і гідроксидами, що їм відповідають, прописувати взаємодії за схемами, визначаючи класи сполук. Закріплюють засвоєні на уроці поняття щодо хімічних властивостей основ.
Друге завдання має на меті показати практичне використання лугів та розвивати ключову компетентність: підприємливість.
- Установіть відповідність між назвою гідроксиду, формулою що йому відповідає та формулою оксиду:
| Назва гідроксиду | Формула основи | Формула оксиду |
|---|---|---|
| Алюміній гідроксид | Fe(OH)2 | Fe2O3 |
| Ферум(ІІІ) гідроксид | Al(OH)3 | Cr2O3 |
| Ферум(ІІ) гідроксид | Сr(OH)3 | Al2O3 |
| Барій гідроксид | Fe(OH)3 | CaO |
| Натрій гідроксид | Ba(OH)2 | Na2O |
| Хром(ІІІ) гідроксид | Ca(OH)2 | BaO |
| Кальцій гідроксид | NaOH | FeO |
Пропишіть взаємодії із наведених у таблиці речовин (на власний вибір) за схемами:
- Основний оксид + вода → луг
- Амфотерний гідроксид + луг → сіль + вода (при сплавлянні)
- Амфотерний оксид + основний оксид → сіль (за нагрівання)
- Нерозчинний гідроксид → розклад за t
- Амфотерний гідроксид + луг → комплексна сіль (у розчині)
- Переглянути відео про миловаріння у домашніх умовах і зробити висновок про роль лугу у цьому процесі:
Урок 28. Основи класифікація, номенклатура, фізичні та хімічні властивості. Амфотерні гідроксиди
Робочий аркуш учнівства
Мета уроку: зрозуміти, які речовини називаються «основи»; класифікувати основи за розчинністю у воді, називати основи за сучасною науковою українською номенклатурою, описувати фізичні та хімічні властивості основ, встановлювати генетичний взаємозв’язок між основними оксидами та основами, наводити приклади амфотерних гідроксидів та їх властивостей.
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова
- основи
- розчинні та нерозчинні гідроксиди
- луги
- амфотерні гідроксиди
- лужне середовище
- хімічний опік
- реакція нейтралізації
План уроку
- Мотивація (6 хв.).
- Класифікація, номенклатура та фізичні властивості основ (12 хв.).
- Хімічні властивості основ та амфотерних гідроксидів (18 хв.).
- Добування основ та їх використання (5 хв.)
- Рефлексія (4 хв.).
Проаналізуємо зображення та поміркуємо, який клас сполук ми будемо вивчати і що об’єднує ці зображення:
Ці приклади показують нам який важливий клас сполук ми вивчаємо і про необхідність дотримання правил безпеки життєдіяльності задля збереження власного здоров’я.
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Минулого уроку ми вивчали тему «Оксиди».
- Продовжіть речення: основи – це гідрати…. (основних оксидів)
- Пригадаємо чи всі основні оксиди здатні взаємодіяти з водою?
- Чи можете ви на основі закономірності щодо взаємодії основних оксидів з водою запропонувати приклад класифікації основ?
- Проаналізуйте схему чи справдилися Ваші пропозиції щодо класифікаційної ознаки:
- Оберіть з переліку нижче основи і класифікуйте їх за наведеними у схемі ознаками, використовуючи таблицю розчинності кислот, основ та солей у воді: NaOH, KOH, Al(OH)3, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Fe(OH)2, Cu(OH)2.
- Проаналізуйте склад наведених речовин, що в них спільного?
- Чи можете ви описати їх склад загальною формулою? (Ме(ОН)n)
- Основи – це складні речовини, до складу яких входять катіони металу та аніони гідроксильної групи OH–.
- Терміни «основи» та «гідроксиди» – це синонімічні поняття.
- Розчинні у воді основи називають – луги.
- До нерозчинних гідроксидів належать й амфотерні гідроксиди, до прикладу: Zn(OH)2, Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Pb(OH)2, Fe(OH)3.
Номенклатура основ. Якщо у формулі основи є металічний елемент зі сталою валентністю (незмінним ступенем окиснення), то у назві вказується назва елемента і додається слово гідроксид: Mg(OН)2 – магній гідроксид. Якщо у формулу основи входить металічний елемент зі змінною валентністю (змінним ступенем окиснення), то у дужках біля назви елемента римською цифрою зазначають його валентність (ступінь окиснення), який він проявляє у даній сполуці: Fe(OH)2 – ферум(IІ) гідроксид.
- Назвіть за систематичною номенклатурою основи: KOH, Al(OH)3, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Fe(OH)2, Cu(OH)2, NH4OH.
Фізичні властивості основ.
- Охарактеризувати фізичні властивості основ, спираючись на демонстрацію або рисунок.
Рисунок узято із підручника Г.А. Лашевська. Хімія. 8 клас. 2016р.
Луги – це їдкі речовини, з якими необхідно працювати обережно. Розчини лугів милкі на дотик. Вони змінюють забарвлення індикаторів: фенолфталеїн – у малиновий колір, лакмус – у синій, метилоранж – у жовтий.
- Розчинні та нерозчинні гідроксиди мають спільну властивість – взаємодія із кислотами з утворенням солі та води (для лугів ця реакція має назву реакція нейтралізації).
- NaOH + HCl → NaCl + H2O
- Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O
- Поясніть зміст поняття реакція нейтралізації на прикладі реакції лугу із етановою кислотою (напишіть рівняння цієї реакції).
- Луги та нерозчинні основи мають і відмінну властивість. Нерозчинні у воді гідроксиди термічно нестійкі – розкладаються при нагріванні.
- Cu(OH)2 →t CuO + H2O
- блакитний осад чорний
- Луги взаємодіють із кислотними, а також амфотерними оксидами:
- Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O – помутніння вапняної води під час пропускання крізь неї вуглекислого газу
- NaOH + Al2O3 →t 2NaAlO2 + H2O
- Луги вступають у реакцію із розчинами солей металів, при цьому протікає реакція обміну з утворенням нерозчинного гідроксиду та солі: 2NaOH + FeCl2 → Fe(OH)2↓ + 2NaCl
- Амфотерні гідроксиди проявляють властивості основ під час взаємодії із кислотами.
- Be(OH)2 + 2HCl → BeCl2 + 2H2O
- Під час взаємодії із лугами амфотерні гідроксиди поводять себе як кислоти: Be(OH)2 + 2NaOH → Na2BeO2 + 2H2O
- H2BeO2
- (реакція відбувається під час сплавляння, луг у твердому агрегатному стані)
- У розчинах лугів взаємодія з амфотерними гідроксидами відбувається за реакцією:
- Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] (натрій тетрагідроксоцинкат)
Допишіть реакції добування лугів:
Na + H2O →
Na2O + H2O →
Поміркуйте чи можна аналогічним чином добути нерозчинні у воді гідроксиди.
У промисловості натрій гідроксид та калій гідроксид отримують електролізом розчинів відповідних солей.
Запропонуйте спосіб добування нерозчинного гідроксиду реакцією обміну.
Об’єднайтеся у групи і відшукайте інформацію про використання:
- Група 1 – NaOH
- Група 2 – Ca(OH)2
- Чи було вам цікаво на уроці?
- Так
- Ні
- Не дуже
- Чи з’явилося у вас бажання продовжити вивчення цієї теми?
- Так
- Ні
- Важко відповісти
- Оцініть свою участь на уроці:
- працював/ла недостатньо активно, матеріал знав/ла слабо (4-6 балів);
- працював/ла активно, але були проблеми із виконанням завдань (7-9 балів);
- працював/ла активно, впевнено (10-12 балів).
- Установіть відповідність між назвою гідроксиду, формулою що йому відповідає та формулою оксиду:
| Назва гідроксиду | Формула основи | Формула оксиду |
|---|---|---|
| Алюміній гідроксид | Fe(OH)2 | Fe2O3 |
| Ферум(ІІІ) гідроксид | Al(OH)3 | Cr2O3 |
| Ферум(ІІ) гідроксид | Сr(OH)3 | Al2O3 |
| Барій гідроксид | Fe(OH)3 | CaO |
| Натрій гідроксид | Ba(OH)2 | Na2O |
| Хром(ІІІ) гідроксид | Ca(OH)2 | BaO |
| Кальцій гідроксид | NaOH | FeO |
Пропишіть взаємодії із наведених у таблиці речовин (на власний вибір) за схемами:
- Основний оксид + вода → луг
- Амфотерний гідроксид + луг → сіль + вода (при сплавлянні)
- Амфотерний оксид + основний оксид → сіль (за нагрівання)
- Нерозчинний гідроксид → розклад за t
- Амфотерний гідроксид + луг → комплексна сіль (у розчині)
- Переглянути відео про миловаріння у домашніх умовах і зробити висновок про роль лугу у цьому процесі:
Ділись та обговорюй важливе