Открытый урок на тему "Диффузия и осмос. Свойства разбавленных растворов"

Разработка учебного занятия на тему «Диффузия и осмос . Свойства разбавленных растворов»

1 Пояснительная записка

Данная методическая разработка предназначена для преподавателей, работающих со студентами 2 курса гуманитарного и естественно-математического профиля.

Учебная дисциплина «Физическая и коллоидная химия» является общепрофессиональной дисциплиной, обеспечивающей общеобразовательный уровень подготовки специалиста и формирующей базовые знания для освоения специальных дисциплин. Она предусматривает изучение основ химии , ставит своей целью изучение связи между физическими и химическими явлениями, которые протекают часто одновременно и неотделимы друг от друга. Значение этих связей необходимо для того, чтобы вскрыть сущность процессов, протекающих в природе, технике при обработке пищевых продуктов Тема занятия «Диффузия и осмос. Свойства разбавленных растворов» в рамках данной дисциплины занимает одну из ключевых позиций, так как связана с ранее изученными темами «Учение о строении вещества», «Термодинамика и термохимия», «Способы выражения концентраций растворов» и темами, которые будут изучаться в дальнейшем «Молекулярно-кинетические свойства коллоидов», «Производная функции» и «Интеграл и его свойства». Следует отметить важность этой темы как интегрируемой в другие предметы и играющей существенную роль при изучении отдельных тем физики, технологии приготовления пищи, при изучении основ микробиологии. Данная тема соответствует требованиям ГОСО и рабочей программе по дисциплине «Физическая и коллоидная химия».

Предлагаемая разработка посвящена использованию методики комбинированных уроков и личностно-ориентированного обучения в процессе формирования навыков исследования свойств разбавленных растворов.

В рамках дисциплины «Физическая и коллоидная химия» изучение материала по разделу «Растворы» является одним из наиболее сложных, поскольку требует применения знаний не только по химии, но и по физике и математике. Предмет «Физическая и коллоидная химия» обладает большим количеством межпредметных связей, в данной тематике особенно ярко прослеживается связь с физикой и технологией приготовления пищи..

Данная методическая разработка позволяет эффективно использовать ИКТ с групповой и самостоятельной формами работы, также она позволяет формировать коммуникативные и учебно-познавательные навыки обучающихся при изучении данной темы.

Применяемая система методов обучения в сочетании с ИКТ позволяет обучающимся разного уровня подготовки приобрести знания, умения, выработать компетенции для достижения поставленных целей.

Раздел программы: Учение о растворах

Тема занятия: Диффузия и осмос . Свойства разбавленных растворов.

Цель занятия :  углубить знания по теме «Растворы», обеспечить формирование понятий «Диффузия» и «Осмос» на основе синтеза знаний студентов в химии, физике, биологии, технологии приготовления пищи.

Задачи:

образовательные: расширить познания студентов по теме «Растворы»; познакомить с понятиями «Диффузия» и «Осмос», закрепить навыки студентов в решении расчётных задач;

развивающие: осуществить развитие синтезирующего мышления учащихся (развитие умения устанавливать единые общие признаки и свойства целого) ;

воспитательные: продолжить формирование положительного отношения к знаниям, умение работать в коллективе

Вид и тип урока: комбинированное занятие.

Данный вид занятия выбран в связи с тем, что современная образовательная парадигма требует, чтобы обучающийся в процессе обучения был поставлен в ситуацию выбора, имел возможность для развития творческих способностей, а также обучение удовлетворяло профессиональным требованиям к подготовке обучающихся. Личностно-ориентированное обучение предполагает высокий уровень самостоятельности и задействованность в процессе обучения в равной мере студентов с разным уровнем подготовки.

Планируемые результаты урока: Продолжить формирование

естественно-научного представления о единстве окружающего мира. Научить обобщать законы физики, химии. Развить навыки ведения эвристической беседы. Ознакомить с понятиями «Диффузия», «Осмос».Научить формулировать гипотезы и делать выводы, решать качественные и количественные задачи.

Метод обучения: метод кейс-технологии на межпредметной основе.

Средства обучения: интерактивная доска, презентация слайдов, таблица «Способы выражения концентрации растворов», «Схема осмометра», пробирки, штатив, держатель, раствор фенолфталеина, аммиака, вата, карточки, видеофрагмент «Осмос».

2 Структура урока

1. Организационный момент

Основной целью этапа является подготовка обучающихся и аудитории к занятию, настройка на рабочий лад.

2. Актуализация опорных знаний студентов.

Основной целью этого этапа является подготовка к работе актуализация знаний. Начало урока – это настраивание студентов на получение новых знаний и проверка домашнего задания. Проверить выполнение домашнего задания – значит установить факт его выполнения, правильность выполнения и качество. В конечном счете, определить подготовленность студента к усвоению нового материала.

Система проверки обязательно должна предусматривать методику проведения учета знаний и различные его формы, позволяющие охватить проверкой всех студентов и получить достаточно данных о знаниях каждого студента. Домашние задания теряют смысл, если их регулярно не проверять.

2.1. Сегодня на уроке мы с вами расширяем знания по теме «Растворы»

А) Фронтальный опрос.

• Что такое растворы?

• Какие способы классификации растворов вы знаете?

• Что является основной характеристикой растворов?

• Какие способы выражения концентрации вам известны? Расчётные формулы?

• Расскажите о механизме процесса растворения.

• Что такое гидратация? Сольватация?

• Дайте определение понятию «Экстракция» и приведите пример данного явления из технологии приготовления пищи.

Б) Решение расчётной задачи.

Для дезинфекции посуды на предприятиях общественного питания используют 0,2% - ный раствор хлорной извести (смесь Ca(OCl)₂, CaCl₂, Ca(OH)₂). Рассчитайте, какая масса хлорной извести и воды необходима для приготовления 500г дезинфицирующего раствора.

2.2. Контроль и учёт знаний (Технология свободного труда С.Френе).

Студентам раздаются карточки, в которых предложены различные варианты заданий по теме «Растворы». Каждый сам выбирает задание по собственному желанию (Приложение 1).

3. Целеполагание и постановка задач урока

Формулировка темы и цели урока проводится в виде конечного образовательного продукта 

Тема нашего сегодняшнего урока: «Диффузия и осмос. Свойства разбавленных растворов». Задача урока – познакомиться с понятиями «Диффузия», «Осмос»; расширить знания по теме «Растворы»

Девизом урока я взяла слова ученого Р. Декарта «Недостаточно только иметь хороший разум, но главное – это хорошо применять его»

4. Изучение нового материала

Гармоничное сочетание традиционных и необычных, оригинальных, интересных форм и методов обучения активизирует мыслительную деятельность студентов, повышает самостоятельность, рождает и сохраняет мотивацию качественно выполнять домашнее задание. Выполняя подготовку к написанию проектов, наряду с навыками самостоятельной работы студенты воспитывают в себе организованность, трудолюбие, аккуратность, ответственность за порученное дело. Требование времени – воспитание инициативы, активности, креативности, творческого отношения, развитие самостоятельности мышления. Готовность к самообразованию – это необходимейшее качество студента в дальнейшей жизни.

План.

1.Диффузия и осмос.

2.Закон Вант-Гоффа для разбавленных растворов

1 Диффузия.

Демонстрационный эксперимент:

Смешиваем раствор аммиака и фенолфталеина. Наблюдаем изменение цвета.

Затем ватку смоченную фенолфталеином, подвешиваем на нити над раствором аммиака. Наблюдаем окрашивание.

Формулировка проблемы:

Проблема: В результате смешивания веществ мы наблюдали изменение цвета. Но почему во втором случае ватка окрашивается, ведь теперь вещества не смешивались и даже не соприкасались?

Разрешение проблемы:

Преподаватель: Давайте обсудим опыт. Какие у вас есть гипотезы?

Возможные гипотезы студентов:

- молекулы одного вещества испарились,

- молекулы перемешались,

- молекулы достигли ватки.

Преподаватель: Вещества смешались без контакта за счет проникновения молекул. Такие самопроизвольные перемешивания веществ называются диффузией.

Итак, между молекулами растворенного вещества большое расстояние и почти отсутствуют силы притяжения. Т.е. поведение молекул в разбавленном растворе аналогично поведению идеального газа. Разбавленные растворы подчиняются законам идеальных газов, а свойства этих растворов не зависят от ее концентрации.

Что случится, если к сахарному сиропу (или просто к слою сахарного песка) налить чистой воды? Диффvзия - это самопроизвольное выравнивание концентраций веществ в растворе.

Как поступит повар, если пересолен бульон? При этом всегда диффузия идет из области с большей концентрации в сторону меньшей. Что происходит при этом с энтропией (мера беспорядка) системы? (увеличится). Где выше скорость диффузии - в растворах или газах? Почему? (вязкость растворов >, а диффузия в них <).

Диффузия играет важную роль в жизнедеятельности организмов, в природных и технологических процессах. Примеры:(1) перемещение питательных веществ и продуктов жизнедеятельности в организмах; 2) вымачивание соленой рыбы в воде или молоке; 3) заваривание чая ­выделяются экстрактивные вещества; 4) варка пищи - бульон насыщается разными компонентами.

Осмос

Подумайте, что будет происходить, если раствор и чистый растворитель или растворы с разной концентрацией разделить nолунеnронuцаемой мембраной, пропускающей только молекулы растворителя (более мелкие, чем у растворенного вещества)? Диффузия станет односторонней: растворитель через мембранv переходит из раствора с меньшей концентрацией в сторону раствора с большей концентрацией - это и есть осмос.

На доске схема простейшего осмометра

Когда прекратится процесс? - когда наступит динамическое равновесие. Какие полупроницаемые мембраны вы можете назвать? - бычий пузырь, плавательный пузырь рыб, кишки, целлофан, пергамент, коллодиевая пленка.

5.Аналитическая часть

Используется метод аналитического исследования: методы получения информации с помощью практической деятельности студентов (самостоятельная, групповая, исследовательская работа). Студенты воспринимают текстовую информацию. Пытаются ответить на вопросы и обсуждают различные подходы к решению задачи.

Для более глубокого изучения учебного материала студенты получают задания исследовательского характера – изучить предложенный материал, ответить на ряд вопросов и сделать соответствующий вывод по данному материалу (метод «Кейс-технология») (Приложение 2)

Итак, какова роль осмоса в жизни растений, животных, в медицине и технологии? (усвоение пищи, обмен веществ, всасывание воды из почвы, внутривенные вливания, объяснение чувства жажды, консервирование пищевых продуктов).

2.Сила, обуславливающая осмос, - осмотическое давление. Она равна тому внешнему давлению, которое надо приложить к системе для прекращения осмоса.

Закон Вант-Гоффа для разбавленных растворов: осмотическое давление разбавленного раствора равно тому газовому давлению, которое производило бы растворенное вещество, если бы оно в виде газа при той же температуре занимало тот же объем, что и раствор.

т.к. pV=nRT ~ Росм = n/V*RT

Т.к. n/V=c ~ Росм= cRT

Следовательно, осмотическое давление прямо пропорционально концентрации раствора и абсолютной температуре.

Беседа по терминам: изотонические растворы, гипотонические, гипертонические, тургор, плазмолиз.

Растворы, которые при одинаковых концентрациях и температуре обладают одинаковым осмотическим давлением, называют изотоническими Гипертонические растворы – растворы, в которых осмотическое давление внешнего раствора выше.

Гипотонические растворы – растворы, в которых осмотическое давление внешнего раствора ниже (Демонстрация видеофрагмента)

6. Закрепление полученных знаний

Основная цель данного этапа – первичное закрепление полученных знаний. Решение задачи ответы на вопросы,, взаимопомощь способствуют созданию условий для воспитания коммуникативных качеств обучающихся. Студенты выполняют задания на основе полученного на предыдущих этапах теоретического материала. 

6.1. Фронтальный опрос

1. Почему речные рыбы не могут жить в морской воде - и наоборот?

2.Почему сгущенное молоко с сахаром хранится дольше свежего?

3.Как объяснить вред солончаков для сельского хозяйства?

6.2. Решение задачи.

Раствор, в 100мл которого содержится 2,3г вещества, обладает осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Определить молярную массу вещества.

7. Подведение итогов занятия

7.1 Рефлексия

Рефлексия – это обязательный этап урока. Это своеобразное подведение итогов учебной деятельности, некий самоанализ, позволяющий зафиксировать достигнутый результат и оценить свою работу. Основная цель данного этапа - анализ и оценка успешности достижения цели; выявление качества и уровня овладения знаниями, достижение целей, поставленных в начале урока.

Студенты проводят самооценку, заполняя соответствующую графу в таблице

«Плюс-минус-интересно». Это упражнение можно выполнять как устно, так и письменно, в зависимости от наличия времени. Для письменного выполнения предлагается заполнить таблицу из трех граф. В графу «П» - «плюс»- записывается все, что понравилось на уроке, информация и формы работы, которые вызвали положительные эмоции, либо, по мнению ученика, могут быть ему полезны для достижения каких-то целей. В графу «М» - «минус»- записывается все, что не понравилось на уроке, показалось скучным, вызвало неприязнь, осталось непонятным, или информация, которая, по мнению студента, оказалась для него не нужной, бесполезной. В графу «И» - «интересно»- студенты вписывают все любопытные факты, о которых узнали на уроке, что бы еще хотелось узнать по данной проблеме, вопросы к преподавателю.

7.2 Подведение итогов и выставление оценок

Основная цель данного этапа - Установление правильности и осознанности усвоения учебного материала, выявление пробелов, неверных представлений, их коррекция.

Преподаватель оценивает деятельность студентов на уроке, комментируя при этом озвученные оценки.

8.3 Домашнее задание.

1.Вычислить температуру замерзания раствора, если 9 грамм глюкозы растворено в 100 r воды. К кр.= 0.52

2. Написать эссе на тему «Диффузия и осмос в жизни человека»

Приложение 1.

1. Закончите следующие предложения:

а) Растворы – это…………..

б) По агрегатному состоянию растворы бывают………

в) Расчётная формула нормальной концентрации……

г) Электролиты – это………

д) Для того, чтобы газ лучше растворялся в жидкости, необходимо……

2.Рассчитайте эквивалентную массу: серной кислоты, хлорида кальция, гидроксида калия.

3.Какова концентрация раствора, полученного при растворении 50г пищевой соды в 150г воды.

Приложение 2.

Кейс №1.

Кулинарная обработка, особенно тепловая, вызывает в продуктах глубокие физико-химические изменения. Эти изменения могут приводить к потерям питательных веществ, существенно влиять на усвояемость и пищевую ценность продуктов, изменять их цвет, приводить к образованию новых вкусовых и ароматических веществ. Без знания сущности происходящих процессов нельзя сознательно подходить к выбору режимов технологической обработки, обеспечивать высокое качество готовых блюд, уменьшать потери питательных веществ.

При промывании, замачивании, варке и припускании продукты соприкасаются с водой и из них могут извлекаться растворимые вещества. Процесс этот называется диффузией

Задания.

1. Как вы думаете, какие факторы нужно учитывать при выборе режима технологической обработки, для того чтобы уменьшить скорость диффузии?

2. В какую воду – горячую или холодную - следует опускать мясо, для того, чтобы получить наваристый бульон?

3. Почему некоторые виды грибов перед жаркой отваривают в большом количестве воды?

Кейс №2.

В Японии объединенными силами Национального института здоровья и Префектурного университета Сидзуоки было проведено исследование. Ученые выяснили, что естественные органические вещества вступают в реакцию с хлорированной водой из-под крана, образуя опасные соединения, которые могут служить причиной рака. Такие соединения называются МХ, то есть “Мутаген икс” или “Неизвестный мутаген”.

Задания:

1. Предложите способы уменьшения ядовитого влияния хлора в питьевой воде на организм человека.

2. Исходя из своей жизненной практики, приблизительно рассчитайте, сколько хлорированной воды вы используете в течение дня и для каких целей?

3. Какие органы человека больше всего страдают от воздействия хлора?

4. Как влияет хлорированная вода на человека при купании?

Кейс №3.

Применение диффузии и осмоса в медицине. Аппарат «искусственная почка»

Боле 30 лет назад немецкий врач Вильям Кольф разработал аппарат «искусственная почка». С тех пор он применяется: для неотложной хронической помощи при острой интоксикации; для подготовки больных с хронической почечной недостаточностью к трансплантации поч