Технологическая карта урока по химии "Гидролиз солей" в соответствии с требованиями ФГОС

Урок на тему: «Гидролиз солей»

Образовательные задачи:

1. Дать понятие о гидролизе вообще и о гидролизе солей в частности.
2.  Научить составлять полные и сокращенные ионные уравнения реакций гидролиза солей.
3.  Сформировать умения предсказывать среду растворов различных солей.

Оборудование. Дистиллированная вода, оксиды натрия и кальция, карбит кальция; на столах учащихся и демонстрационном столе: растворы хлорида натрия, нитрата цинка, карбоната натрия, лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый, стаканы и цилиндры(для демонстрации опытов), штатив с пробирками, стеклянные палочки; таблица «гидролиз солей».

Ход урока:

Вначале записываем тему урока, разъясняю задачи и содержание урока. Затем с целью воспроизведения в памяти учащихся опорных положений и подготовки их к восприятию нового материала проводим фронтальную беседу-опрос:

1. Что определяет свойство растворов кислот?
2. Как определяется наличие катионов водорода в растворе?
3. Чем отличаются сильные кислоты от слабых? Привести примеры тех и других.
4. В молекулах каких кислот – сильных или слабых – водород связана прочнее?
5. Дать определения основаниям. Как обнаруживается наличие гидроксид-ионов в растворе?
6. Почему одни основания относятся к сильным электролитам, а другие – к слабым? Привести примеры.
7. Что представляет собой вода с точки зрения теории электролитической диссоциации?
8. Привести примеры солей, образованных:

а) катионам сильного основания и анионам сильной кислоты;

б) катионам сильного основания и анионам слабой кислоты;

в) катионам слабого основания и анионам сильной кислоты;

г) катионам слабого основания и анионам слабой кислоты;

9. В воде находятся катионы водорода и гидроксид-иона. Почему она не изменяет окраски индикаторов подобных кислотам и щелочам?

Уяснив, что нейтральная среда растворов характеризуется одинаковой концентрацией частиц-носителей кислотных и щелочных свойств, записываем:

[H⁺] = [OH^-]   Нейтральная среда

[H⁺] < [OH^-]   Щелочная среда

[H⁺] >[OH^-]   Нейтральная среда

Затем конкретизируем сведения о солях:

1. Можно считать, что соли – результат взаимодействия, в общем, противоположных по свойствам веществ – кислоты и основания. Какими кислотами и основаниями образованы следующие соли: ZnCl₂, Ca(NO₃)_2, K₃PO_4, и т.д.? Укажите силу кислоты и основания.
2. В зависимости от силы основания или кислоты, из которых образовались соли, их можно разделить на четыре типа:

1) соли, образованные катионами сильного основания и анионами сильной кислоты;

2) соли, образованные катионами сильного основания и анионами слабой кислоты;

3) соли, образованные катионами слабого основания и анионами сильной кислоты;

4) соли, образованные катионами слабого основания и анионами слабой кислоты;

    Специально оставляем место после названия каждого типа соли, которая будет заполнена примерами и выводами из эксперимента.

    Приступаю к изложению содержания темы, где отправным моментом является этимология понятия «гидролиз». Подчеркиваю, что особенность воды проявляется и в свойстве её молекул взаимодействовать со многими веществами.

    Демонстрирую гидролиз карбида кальция (в пробирке) и оксида кальция (в хим. стакане).Опыты подтверждают сказанное.

    Поясняю, что гидролиз рассмотренных веществ можно выразить схемами:

CaC₂ + 2HOH → Ca²⁺ + 2OH^- + C₂H₂↑

CaO + HOH → Ca²⁺ + 2OH^-

Гидролизу подвергаются соединения различных классов. Рассмотрим один из распространённых случаев – гидролиз солей. Задаем  классу вопрос: какую реакцию имеют растворы солей? »Нейтральную»,- как правило, отвечают учащиеся. Учитель предлагает экспериментально проверить правильность выдвинутой гипотезы. (Одновременно с лабораторным опытом проводят демонстрационный эксперимент.) Результаты опытов заносят в таблицу:

    Как видно из таблицы, результаты опытов позволяют создать проблемную ситуацию. Приступаю к решению проблемы

    Разбираю  состав первой системы (раствор карбоната натрия). Соль – сильный электролит, в растворе содержится в виду ионов:

Na₂CO₃=2Na⁺ + CO₃^2-

Вода очень слабый электролит. Могут ли Na⁺ взаимодействовать с молекулами воды? Допустим. Na⁺ + HOH = NaOH + H⁺. Но при этом образуется сильный электролит. Гипотеза не подтверждается.

    Могут ли ионы CO₃^2- реагировать с водой? Тогда CO₃^2-  + HOH = HCO₃^- + OH^-. Гипотеза имеет смысл, так как при этом образуется очень мало диссоциирующий ион HCO₃^-, прочно удерживающий протон.

    Может ли гидролиз продолжаться дальше? В направлении

HCO₃^- + HOH = H₂CO₃ + OH^-

Этот факт маловероятен, потому что увеличение концентрации гидроксид-иона неминуемо приведёт ко взаимодействию с образовавшейся кислотой (принцип Ле Шателье). Следовательно, в системе устанавливается динамическое равновесие:

2Na⁺ + CO₃^2- + HOH = 2Na⁺ + HCO₃^- + OH^-,

или в сокращённом виде: CO₃^2- + HOH = HCO₃^- + OH^-. Почему среда в данной системе стала щелочной? Из уравнений реакции видно, что внесение в нейтральную среду анионов слабого электролита вызвало сдвиг равновесия диссоциации воды в сторону образования гидроксид-ионов.

    Какие соли будут вести себя в водном растворе подобным образом?

    Делаем вывод: соли, образованные катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, подвергаются гидролизу, так как анионы слабой кислоты, связывая ион водорода,  вызывают сдвиг равновесия воды в сторону образования гидроксид-ионов, от которых система приобретает щелочную среду. т.е. [H⁺] < [OH^-].

    Разбираем состав второй системы (раствор нитрат цинка). Соль – сильный электролит, в растворе содержится в виде ионов:

Zn(NO₃) = Zn²⁺ + 2NO₃^-

Вода очень слабый электролит и находится в виде молекул. Могут ли анионы NO₃^-  взаимодействовать с молекулами воды? Допустим, NO₃^- + HOH = HNO₃ + OH^-. Но эта гипотеза лишена смысла, так как сильный электролит не может в растворе содержаться в виде молекул.

    Могут ли катионы цинка взаимодействовать с водой? Тогда

Zn²⁺ + HOH = ZnOH⁺ + H⁺

Гипотеза имеет смысл, так как при этом образуется мало диссоциирующий ион ZnOH⁺, прочно удерживающий гидроксид-ион.

    Может ли гидролиз продолжаться дальше с образованием основания?

ZnOH⁺ + H⁺ + HOH = Zn(OH)₂ + 2H⁺

Не может, так как это приведет к удвоению концентрации протонов, что неминуемо сдвинет равновесие сторону обратной реакции. Следовательно, в системе устанавливается динамическое равновесие:

Zn²⁺2NO₃^- +HOH = ZnOH⁺+2NO₃^-+H⁺

Zn²⁺+HOH=ZnOH⁺+H⁺

Из данной системы возможен частичный уход продуктов взаимодействия. Как правило, растворимость основных солей значительно меньшая, чем средних, а вероятность их образования в данной системе большая: ZnOH⁺+NO₃^-=ZnOHNO₃.  При длительном хранении подобных солей на дне емкости образуется осадок в виду основных солей. Предлагаю учащимся ответить на вопросы:

1.Почему гидролиз подобных солей не идет до конца, хотя и одно из веществ частично выводится из сферы реакции?  Образование ZnOHNO₃ увеличивает концентрацию катионов водорода, что неминуемо приведет к обратной реакции. А основные соли не могут существовать в кислой среде: ZnOHNO₃+H⁺=Zn²⁺+2NO₃^-+H₂O.

2. Как можно предотвратить образование нежелательных осадков ? Ожидаемый ответ: подкислить раствор соответствующей кислотой, чтобы не выводить в него инородных анионов. Искусственное увеличение концентрации катионов водорода препятствует образованию основных солей.

   Разбирают все возможные варианты взаимодействия частиц в данной системе. Учащиеся отвечают на вопросы:

1.Почему среда в данной системе кислая?

2.Какие соли будут вести себя в растворе подобным образом?

Делаем  вывод: соли, образованные катионами слабого основания и анионами сильной кислоты, подвергаются гидролизу, так как катионы слабого основания вызывают сдвиг равновесия диссоциации воды в стороны образования катионов водорода (гидроксония),от которых среда приобретает кислую среду, т.е. [H⁺]>[OH^-].

Состав третьей системы  и варианты возможных взаимодействий ее частиц предлагают вывести самим учащимся. После чего делаем вывод: соли, образованные катионами сильного основания и анионами сильной кислоты, гидролизу не подвергаются, в растворе сохраняется равенство: 

[H⁺]= [OH^-]

После этого обращают внимание учащихся на таблицу растворимости солей и спрашивают: к какому типу относятся те соли, против которых стоит прочерк? Эти соли образованы катионами слабых оснований и анионами слабых кислот ; они полностью разлагаются водой. Демонстрируют сульфид алюминия, а затем ( в вытяжном шкафу!) небольшими порциями добавляют его к воде. Обращают внимание на удаление из сферы реакции образующихся веществ: выделение газа, осадок. Записывают уравнение реакции:

Al₂S₃+6H₂O=2Al(OH)₃+3H₂S

Эти сведения должны учитываться при составлении уравнения реакции.

    В заключение отмечают, что гидролиз солей – процесс обратимый( за исключением последнего случая) и динамическое равновесие этого процесса во многом зависит от температуры, концентрации. Равновесие может быть сдвинуто в сторону образования продуктов гидролиза при кипячении.

   Разбавление растворов также увеличивает  степень гидролиза.

  Демонстрируют гидролиз хлорида железа (III) при кипячении.

  Гидролиз используют в химической и пищевой промышленности. На нем основаны важнейшие реакции в живых организмах, моющие средства -  это легко гидролизирующиеся вещества.

   Затем проверяют усвоение учащимися полученной информации установкой контрольных вопросов по теме, решение экспериментальных задач, анализом выводов и разбором примеров.

   Задание 1.

Напишите уравнение  гидролиза солей, указав среду раствора:MgSO₄, FeCl₂,K₂CO₃

Предполагаемый ответ:

Mg²⁺+SO₄^2- + H₂O=MgOH⁺+SO₄^2- +H⁺

Mg²⁺+H₂O= MgOH⁺+H⁺

[H⁺]>[OH^-]-среда кислая

Задание 2.

Подчеркните формулы солей, которые в растворе  не подвергаются  гидролизу: FeCl₃, Na₂S, KNO₃, Na₂SO₄, CaCl₂, AlCl₃

Задание 3

Обычное представляет собой натриевую соль органической кислоты, которую можно изобразить условной формулой NaR. Напишите уравнение реакции гидролиза мыла.