Урок - сказка по химии в 9 классе.

Урок – сказка « Приключение Серной Кислоты»

Цели урока:Закрепить и проверить знания учащихся по теме « Подгруппа кислорода», сравнить свойства аллотропных видоизменений кислорода и серы, распознавать серную кислоту и её соли среди других веществ, показать её роль в народном хозяйстве.Воспитывать через активную познавательную деятельность нравственные качества: чувство товарищества, дисциплинированность, аккуратность, трудолюбие, добросовестность

Оборудование и реактивы:Иллюстрации «остановок» серной кислоты, карточки-задания у учащихся, растворы серной кислоты, синего лакмуса, пробирки.На столе учителя: серная кислота концентрированная, сахарная пудра, древесные опилки, спирт, перманганат калия, стеклянная палочка, стакан с водой, спиртовка, цилиндр, фарфоровая чашка.

На доскезаписана тема урока, формула серной кислоты.

Тип урока: Систематизация и проверка знаний учащихся по теме «Подгруппа кислорода» (урок-сказка).

Содержание сказки:

Глава 1. Рождение серной кислоты.

Глава 2. Детство.

Глава 3. На развилке дорог.

Глава 4. «Трудный путь».

Глава 5. Ювелирный магазин.

Глава 6. Кислота-волшебница.

Ход урока.

Учитель:Здравствуйте, ребята. Сегодня на уроке я расскажу вам сказку о серной кислоте. Вы отправитесь с ней в путешествие. В пути вы должны помочь ей. В этом вам помогут ваши знания, которые вы получили на прошлом уроке. На столах у вас путевые листы. И так, мы начинаем.

Глава 1. «Рождение серной кислоты».

(На экране иллюстрация химического королевства)

Учитель:В одном химическом королевстве у Её Величества Воды и Его Величества Оксида Серы Шестивалентного родился младенец. Всем хотелось, чтобы на свет появился мальчик – наследник престола. Но как только младенцу повязали синюю ленточку, она тут же покраснела. Все поняли, что родилась девочка.

Опыт 1.В колбу с раствором серной кислоты добавили синий лакмус. Окраска изменилась на красную.

Девочке дали красивое имя – Кислота, а фамилию отца – Серная. А так как её родителями были Вода и Оксид Серы(VI), то она в своем составе имела водород, кислород, серу. Вспомним её состав и строение.

Задание в тетради: Напишите молекулярную и структурную формулу серной кислоты. Определите степень окисления и валентность серы в этом соединении.

Кто первым сделает задание, тот выходит к доске и записывает. Класс сверяет записи в тетрадях с записями на доске.

H2+S+6O4-2

валентность серы = VI

Вопросы классу:

1. Какими физическими свойствами обладает серная кислота?

Концентрированная - это бесцветная тяжелая вязкая жидкость, которая по консистенции напоминает растительное масло. При комнатной температуре она не летуча, поэтому не имеет запаха. Очень хорошо растворяется в воде, при этом выделяется очень большое количество теплоты. концентрированная серная кислота обладает гигроскопичностью, т.е. она поглощает водяные пары из воздуха.

2.Правила по технике безопасности при работе с ней.

С концентрированной нужно обращаться очень осторожно, т.к. она при попадании на кожу может вызвать тяжелые ожоги и повредить одежду. Если вдруг кислота попадает на кожу, то ее нужно быстро смыть проточной водой и обработать поверхность кожи раствором соды. Воду в концентрированную кислоту вливать нельзя, т.к. она сразу бурно будет смешиваться с , раствор разогреется и может произойти разбрызгивание кислоты.

3.Что за раствор прилили к кислоте в опыте 1? Почему он изменил окраску? О наличии каких ионов говорит это изменение?

Задание в тетради:Написать ступенчатую диссоциацию серной кислоты.

Ученик на доске делает запись диссоциации , объясняет изменение цвета раствора индикатора

H2SO4 = H+ + HSO4-

HSO4- = H+ + SO42-

Эти катионы обуславливают изменение цвета раствора индикатора (синего лакмуса) с синего на красный.

Глава 2. «Детство»

( Иллюстрация генеалогического дерева серной кислоты)

Учитель:Серная кислота подросла и стала интересоваться своими многочисленными родственниками. Её учитель показал ей грамоту, на которой было начертано генеалогическое дерево – вся родословная кислоты. Посмотрите на грамоту:

Сера-Оксид серы (IV)-Оксид серы (VI)-Серная кислота–Сульфаты

Озон–Кислород–Вода- Серная Кислота -Сульфаты

Задание в тетради:Осуществить цепочку превращений по вариантам ( с серой – 1 вариант, с кислородом – 2 вариант).

2 ученика выходят к доске и записывают уравнения реакций. Класс сверяет записи в тетрадях с записями на доске.

Вар.1

S + O2= SO2 2SO2 + O2 =2 SO3 SO3 + H2O = H2SO4

2KCI+H2SO4= K2SO4 +2HCI

Вар.2

2O3 = 3O2 2H2 + O2 = 2H2O

Вопросы классу (фронтальный опрос):

1. Какими физическими свойствами обладает сера? Назовите её аллотропные видоизменения.

2. Чем отличаются по свойствам два оксида серы? Как их получают и где используют?

3. Сравните по строению и свойствам озон и кислород.

4. Каким способом получают серную кислоту в промышленности?

5. Почему её называют «купоросным маслом»?

6. Какие соли образуют серную кислоту?

Задание в тетради:Написать уравнения получения сульфата и гидросульфата натрия.

Ученик выходит к доске и записывает уравнение реакций. Класс сверяет записи в тетрадях с записями на доске.

Гидросульфат натрия (кислая соль), если не достаток NaOH.

Учитель: Соли серной кислоты-сульфаты. В день совершеннолетия серной кислоты, все они явились на бал во дворец и предстали перед ней. Познакомимся с некоторыми из них. Парад солей. (Ученики с карточками солей у доски рассказывают о железном и медном купоросе, природном гипсе, глауберовой соли и сульфате натрия).

Железный купорос FeSO47 H2Oслужит для получения других солей железа. Он образуется при растворении железа в серной кислоте. Применяется для лечения малокровия, при истощении организма.

Медный купорос CuSO4 5H2Oприменяется для изготовления зеленых и синих красок, для борьбы с вредителями растений и в электротехнике.

Безводный сернокислый натрий Na2SO4,так называемый сульфат, является одним из важнейших материалов для стекловарения.

Кристаллический сернокислый натрий Na2SO4 10 H2O, называемый «глауберова соль», применяется в медицине и ветеринарии. В заливе Кара - Богаз – Гол в воде 30%этой соли. При 5 С она выпадает в виде белого осадка, как снег, с наступлением теплого времени соль снова растворяется. За это свойство ее назвали мирабилитом, что в переводе означает « удивительная соль»

.

Природный гипс CaSO4 2H2Oшироко распространен в природе. При нагревании гипс теряет часть своей кристаллизационной воды и переходит в жженый гипс, или алебастр, или полуводный гипс 2СaSO4 H2O. Если из алебастра приготовить тестообразную массу, смешав его с водой, то через некоторое время масса застынет, при этом массе можно придать любую форму, благодаря чему алебастр нашел себе широкое применение в строительном деле, изготовлении гипсовых скульптур .При переломах в хирургии используют гипсовые повязки.

Вопросы классу:

1. Какими способами можно получить сульфаты?

2. С какими веществами реагирует разбавленная серная кислота и получают сульфаты?

Задание в тетради:Подчеркнуть вещества, с которыми реагирует серная кислота: кальций, гидроксид кальция, соляная кислота, ртуть, оксид азота(II), фосфат кальция, золото.

Глава 3. «На развилке дорог».

(иллюстрация камня на развилке дорог)

Учитель:Много ли, мало ли времени прошло с тех пор, как исполнилось кислоте 18 лет, но только захотелось ей отправиться в путешествие. Захотелось мир посмотреть, себя показать. Долго шла она по дороге и дошла до развилки. На обочине она увидела большой камень, на котором было написано: Направо пойдешь – к кислотам придешь, Налево пойдешь – к солям попадешь, Прямо пойдешь – свой путь найдешь. Задумалась кислота. Как найти правильный путь? Давайте поможем ей.

Лабораторные опыты: (в группе из 2-х человек).

1. Распознать серную кислоту среди её солей с помощью индикатора или цинка.

2. Отличить серную кислоту от азотной и соляной с помощью хлорида бария (качественная реакция на сульфат-ионы).

Задание в тетради и на доске: Записать уравнение реакций, с помощью которых распознавали вещества.

Ученик выходит к доске и записывает уравнение реакций. Класс сверяет записи в тетрадях.

1.Zn0+ H2SO4=ZnSO4+H2

Zn0 +2H +=Zn 2++H20

2. BaCI2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCI

Ba2+ + SO42+ = BaSO4

Глава 4. «трудный путь».

(иллюстрация горной реки и дерева около неё)

Учитель:Долго шла кислота по дороге. День был жаркий и она решила отдохнуть и выпить сладкого чая. Но как только она дотронулась до сахара, то увидела нечто странное.

(Учитель)

Опыт 2.К сахарной пудре прилить концентрированной серной кислоты, перемешать стеклянной палочкой. В стакане появляется угольная масса. Не утолив жажды, она села отдохнуть под дерево и тут же отскочила. Дерево тоже обуглилось.

Опыт 3.Древесные опилки положить в стакан с концентрированной серной кислотой.

Наблюдаем обугливание древесины. Это водоотнимающее свойство кислоты используют для осушения газов. При этом образуется кристаллогидраты серной кислоты.(H2SO4 nH2O). Узнав об этом замечательном свойстве, кислота снова пошла в путь.

Задание в тетради и на доске:Записать уравнение реакций.

Ученик выходит к доске и записывает уравнение реакций. Класс сверяет записи в тетрадях.

C12H22O11+ H2SO4= 12C+ H2SO4 11 H2O

Глава 5. «Ювелирный магазин».

(иллюстрация вывески и витрины ювелирного магазина)

Учитель:К вечеру кислота дошла до города. Первое, что она увидела, была витрина ювелирного магазина. Ей захотелось примерить украшения. Когда она надела на свой палец колечко из меди и серебра, они тут же растворились. Только изделия из золота и платины остались в неизменном виде. Почему?

Задание в тетради и на доске:Написать уравнение окислительно-восстановительных реакций серебра и ртути с концентрированной серной кислотой.

Hg +H2SO4 = HgSO4 + SO2 + 2H2O

2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

Глава 6. «Кислота-волшебница».

(таблица применения серной кислоты)

Учитель:Серная кислота осталась жить в городе и принесла много пользы. Она широко используется в народном хозяйстве (работа по таблице учебника).

1. Производство минеральных удобрений.

2. Очистка нефтепродуктов.

3. Синтез красителей и лекарств.

4. Производство кислот и солей.

5. Сушка газов.

6. Металлургия.

Но всё же кислота оставалась волшебницей. В праздники она устраивала «фейерверки в цилиндре» и зажигала спиртовки без спичек.

(Учитель)

Опыт 4. В цилиндр налить 50мл концентрированной серной кислоты и добавить 70мл этилового спирта. Появилась граница раздела двух жидкостей. Всыпаем порошок перманганата калия в цилиндр – появляются вспышки на границе раздела жидкостей.

Опыт 5.Стеклянной палочкой, смоченной концентрированной серной кислотой, прикоснуться к кристаллам перманганата калия, затем к спиртовке. Она воспламеняется. В основе этих двух опытов лежит одна окислительно-восстановительная реакция, в результате которой выделяется кислород. Он то и поджигает спирт в спиртовке и в цилиндре.

H2SO4(K) + KMnO4 = K2SO4 + MnSO4 + H2O +O2

Итог урока:

Учитель подводит итог урока. Отмечает активных ребят, объявляет оценки и задаёт

домашнее задание.

Домашнее задание:1) Составить окислительно-восстановительную реакцию, используемую в двух последних опытах, если известно, что в результате образуется две соли серной кислоты, кислород и вода.

1.Задание в тетради: Напишите молекулярную и структурную формулу серной кислоты. Определите степень окисления и валентность серы в этом соединении.

2.Задание в тетради:Написать ступенчатую диссоциацию серной кислоты.

3.Задание в тетради:Осуществить цепочку превращений по вариантам ( с серой – 1 вариант, с кислородом – 2 вариант).

4. Задание в тетради:Написать уравнения получения сульфата и гидросульфата натрия.

5.Задание в тетради:Подчеркнуть вещества, с которыми реагирует серная кислота: кальций, гидроксид кальция, соляная кислота, ртуть, оксид азота(II), фосфат кальция, золото

Лабораторные опыты: (в группе из 2-х человек).

3. Распознать серную кислоту среди её солей с помощью индикатора или цинка.

4. Отличить серную кислоту от азотной и соляной с помощью хлорида бария (качественная реакция на сульфат-ионы).

6.Задание в тетради и на доске: Записать уравнение реакций, с помощью которых распознавали вещества.

7.Задание в тетради и на доске:Записать уравнение реакций.

8.Задание в тетради и на доске:Написать уравнение окислительно-восстановительных реакций серебра и ртути с концентрированной серной кислотой.

1.Задание в тетради: Напишите молекулярную и структурную формулу серной кислоты. Определите степень окисления и валентность серы в этом соединении.

2.Задание в тетради:Написать ступенчатую диссоциацию серной кислоты.

3.Задание в тетради:Осуществить цепочку превращений по вариантам ( с серой – 1 вариант, с кислородом – 2 вариант).

4. Задание в тетради:Написать уравнения получения сульфата и гидросульфата натрия.

5.Задание в тетради:Подчеркнуть вещества, с которыми реагирует серная кислота: кальций, гидроксид кальция, соляная кислота, ртуть, оксид азота(II), фосфат кальция, золото

Лабораторные опыты: (в группе из 2-х человек).

5. Распознать серную кислоту среди её солей с помощью индикатора или цинка.

6. Отличить серную кислоту от азотной и соляной с помощью хлорида бария (качественная реакция на сульфат-ионы).

6.Задание в тетради и на доске: Записать уравнение реакций, с помощью которых распознавали вещества.

7.Задание в тетради и на доске:Записать уравнение реакций.

8.Задание в тетради и на доске:Написать уравнение окислительно-восстановительных реакций серебра и ртути с концентрированной серной кислотой.

Серная кислота

Свойства.

Серная кислота представляет собой бесцветную вязкую жидкость, плотность 1,83 г/мл (20º). Температура плавления серной кислоты составляет 10,3ºС, температура кипения 269,2ºС.

Химические свойства серной кислоты во многом зависят от ее концентрации. В лабораториях и промышленности применяют разбавленную и концентрированную серную кислоту, хотя это деление условно (четкую границу между ними провести нельзя).

1. Взаимодействие с металлами.

Разбавленная серная кислота взаимодействует с некоторыми металлами, например с железом, цинком, магнием, с выделением водорода:

Fe+H2SO4 =FeSO4 +H2

Некоторые малоактивные металлы, такие как медь, серебро, золото, с разбавленной серной кислотой не реагируют.

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. Она окисляет многие металлы. Продуктами восстановления кислоты обычно являются оксиды серы (IV), сероводород и сера (Н2S и S образуются в реакциях кислоты с активными металлами – магнием, кальцием, натрием, калием и др.). Примерыреакций:

Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O

Mg+2H2SO4=MgSO4+SO2+2H2O или

4Mg+5H2SO4=4MgSO4+H2S+4H2O

Серная кислота высокой концентрации (практически безводная) не взаимодействует с железом в результате пассивации металла. Явление пассивации связано с образованием на поверхности металла прочной сплошной пленки, состоящей из оксидов или других соединений, которые препятствуют контакту металла с кислотой. Благодоря пассивации можно хранить и перевозить концентрированную серную кислоту в стальной таре. Концентрированная серная кислота пассивирует также аллюминий, никель, хром, титан.

2. Взаимодействие с неметаллами.

Концентрированная серная кислота может окислять неметаллы, например:

S+2H2SO4=3SO2+2H2O

Окислительные свойства концентрированной серной кислоты могут проявляться в реакциях с некоторыми сложными веществами – востановителями, например:

2KBr+2H2SO4=Br2+SO2+K2SO4+2H2O

3. Взаимодействия с основными оксидами и основаниями.

Серная кислота проявляет все типичные свойства кислот. Так, она реагирует с основными амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием солей. Как двухосновная кислота H2SO4 образует два типа солей: средние соли – сульфаты и кислые соли – гидросульфаты. Примеры реакций:

Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3Н2О

сульфат алюминия

2КОН+Н2SO4=K2SO4+2H2O

сульфат калия

КОН+Н2SO+=KHSO4+H2O

гидросульфат калия

Гидросульфаты образуются, когда кислота берется в избытке.

Многие соли серной кислоты выделяются из растворов в виде кристаллогидратов, например

Al2(SO4)3 18Н2О Na2SО4 10Н2О

4. Взаимодействие с солями.

С некоторыми солями серная кислота вступает в реакции обмена, например:

СаСО3+Н2SO4=CaSO4‌‌+СО2↑+Н2О

ВаСl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl

Последняя реакция является качественной на серную кислоту и ее соли: об их присутствии в растворе судят по образованию белого осадка ВаSO4, который практически не растворяется в концентрированой азотной кислоте.

5. Взаимодействие с водой.

При растворении в воде серная кислота активно взаимодействует с ней, образуя гидраты:

nH2O+H2SO4=H2SO4·nH2O

Благодоря способности связывать воду, серная кислота является хорошим осушителем.

Многие органические вещества, содержащие водород и кислород (бумага, древесина, ткани, сахара), при дествии серной кислоты обугливаются в результате связывания кислотой воды. Например: процесс обугливания сахара С12Н22О11 можно описать следующим уравнением:

nC12H22O11+H2SO4=12nC

6. Диссоциация кислоты.

В водных растворах серная кислота диссоциирует на ионы

В водном растворе серная кислота является очень сильной- она диссоциирована практически полностью по юбоим ступеням. Безводная серная кислота диссоциирует в незначительной степени, т.е. является слабой.

Производство серной кислоты.

Весь процесс можно разбить на три последовательные стадии: получение диоксида серы, окисление его до триоксида и поглощение триоксида серы.

1. Получение диоксида серы.

Наиболее распространенным сырьем для получения SO2 является пирит FeS2, который подвергается обжигу:

4FeS2+11O2=2FeO2+8SO2

Обжиг производят в специальной печи.В печь снизу под давлением подается воздух с такой скоростью, чтобы слой раздробленного пирита разрыхлялся, но частицы твердого вещества не уносились потоком воздуха и обжиговых газов. Такой способ обжига называется обжигом в кипящем слое, так как слой твердого вещества похож на кипящую жидкость.

В результате обжига пирита получается обжиговый газ, который, кроме диоксида серы, содержит кислород, азот, пары воды и другие примеси. Некотрые из этих примесей вредны для последующих процессов производства серной кислоты, поэтому обжиговый газ подвергается тщательной очистке от твердых частиц (пыли) и влаги. Осушение газа проводится концентрированной серной кислотой.

Иногда в качестве сырья для получения серной кислоты используют диоксид серы, содержащийся в отходящих газах других производств или полученный сжиганием серы.

2.Получение триоксида серы.

Вторая стадия производства серной кислоты – окисление диоксида серы кислородом воздуха до триоксида. В настоящее время этот процесс осуществляется контактныи способом: окисление производится при температуре 400- 600°С в присутствии катализаторов (платина, оксид ванадия(V) V2O5 или оксид железа(III) Fe2O3). Этот процесс экзотермический. Выделяющаяся теплота используется для подогрева обжигового газа.

3.Прглощение триоксида серы.

Полученный оксид серы (VI) поступает в поглотительную башню, стенки которой орошаются концентрированной серной кислотой(массовая доля H2SO4 98%). Поглощение триоксида серы водой неэффективно:образуется «туман» из мелких капелек серной кислоты, который долго концентрируется.

Конечный продукт производства – раствор SO3 в серной кислоте, называемый олеумом. Он может быть разбавлен водой до серной кислоты нужной концентрации.

Применение.

Серная кислота – важнейший продукт химической промышленности. Она находит примерение в производстве минеральных удобрений, волокон, пластмасс, красителей, взрывчатых веществ, в металлургии при получении меди, никеля, урана и других металлов. Используется ка осушител ь газов.

Большое практическое применение из солей серной кислоты имеют различные сульфаты. Медный и железный купоросы CuSO4· 5H2O и FeSO4 ·7H2O используются в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений, в производстве красок, для пропитки древесины в качестве антисептического средства. Купоросами называют кристаллогидраты сульфатов некоторых металлов (меди, железа, цинка, никеля).

Гипс CaSO4·2H2O и сульфат кальция СаSO4 используют в строительстве, медицине и других облостях. Из гипса при прокаливании получают алебастр СаSO4·0,5H2O:

CaSО4·2H2O=CaSO4·0,5H2O+1,5H2O

Алебастр, смешааный с водой, быстро затвердевает, превращаясь в гипс:

СаSO4·0,5H2O+1,5H2O=CaSO4·2H2O

Сульфат натрия N2SO4 используется в производстве стекла. Сульфат натрия входит в состав природного минерала Na2SO4·10H2O – глауберовой соли, или мирабилита. Сульфаты калия или аммония применяют как удобрения. Алюмокалиевык квасцы КАI(SO4)2·11H2O проявляют дубящие своцства, и их используют в производстве кожи, а также как протраву при крашении тканей. Сульфат бария ВаSО4 применяется в производстве бумаги, резины и белых минеральных красок.

Загадки про соединения серы

Когда пирит в печи горит,
То в горле от меня першит.
А мой гидрат планете всей
Грозит кислотностью дождей.
...

Я всюду есть - но понемножку.
Черню серебряную ложку;
Когда испорчено яйцо,
Я тоже сразу налицо,
Я отбиваю аппетит
И очень сильно ядовит.
...

Я растворю любой металл.
Меня алхимик получал
В реторте глиняной простой.
Слыву я главной кислотой...
Когда сама я растворяюсь
В воде, то сильно нагреваюсь.
...

Исторические сведения

Серная кислота известна с древности, встречаясь в природе в свободном виде, например, в виде озер вблизи вулканов Возможно, первое упоминание о кислых газах, получаемых при прокаливании квасцов или железного купороса «зеленого камня», встречается в сочинениях, приписываемых арабскому алхимику Джабир ибн Хайяну.

В IX веке персидский алхимик Ар-Рази, прокаливая смесь железного и медного купороса (FeSO4•7H2O и CuSO4•5H2O), также получил раствор серной кислоты. Этот способ усовершенствовал европейский алхимик Альберт Магнус, живший в XIII веке.

В XV веке алхимики обнаружили, что серную кислоту можно получить, сжигая смесь серы и селитры, или из пирита — серного колчедана, более дешевого и распространенного сырья, чем сера. Таким способом получали серную кислоту на протяжении 300 лет, небольшими количествами в стеклянных ретортах. И только в середине 18 столетия, когда было установлено, что свинец не растворяется в серной кислоте, от стеклянной лабораторной посуды перешли к большим промышленным свинцовым камерам.

Автор: Щердакова Надежда Александровна