Двойственность в химии и химических матрицах

Дата публикации: 2020-01-15 11:45:07
Статью разместил(а):
Бадмаева Антонина Борисовна

Двойственность в химии и химических матрицах

Duality in chemistry and chemical matrix

 

Автор: Бадмаева Антонина Борисовна

МБОУ «ЭМГ», Элиста, Республика Калмыкия, Россия

e-mail: ox1genium@yandex.ru

Badmaeva Antonina Borisovna

Elista, Republic Of Kalmykia, Russia

e-mail: ox1genium@yandex.ru

 

Аннотация: Развитие логического мышления обучающихся является одним из приоритетных направлений работы школы. Технология "Укрупнение дидактических единиц" раскрывает возможности деятельности, познания, реализации и развития способностей обучающихся.

Abstract: Developing the logical thinking of students is one of the priorities of the school. The technology "Enlargement of Didactic Units" reveals the possibilities of activity, cognition, implementation and development of the abilities of students.

Ключевые слова: Укрупнение дидактических единиц, химическая матрица, преподавание химии.

Keywords: Enlargement of didactic units, chemical matrix, teaching of chemistry.

Тематическая рубрика: Химия и материаловедение.

 

Укрупнение дидактических единиц – это технология обучения, обеспечивающая самовозрастание знаний учащегося благодаря активизации у него подсознательных механизмов переработки информации посредством сближения во времени и пространстве мозга взаимодействующих компонентов доказательной логики и положительных эмоций (П.М. Эрдниев).

Одним из средств укрупнения единицы усвоения служит матричная система фиксации учебной информации.

Главная особенность укрупнения единицы усвоения – создание условий для постижения богатства связей и переходов между компонентами единого знания.

 

Амфотерность.

Амфотерность (двойственность свойств) оксидов и гидроксидов элементов проявляется в образовании солей: а) элемент является катионом; б) элемент входит в состав аниона (кислотного остатка).

Амфотерные оксиды и гидроксиды при взаимодействии с  образуют соли, содержащие амфотерных элементов.

Амфотерные металлы при взаимодействии с  в водных растворах образуют соли, содержащие.

Амфотерные металлы, оксиды и гидроксиды при взаимодействии со щелочами в водных растворах образуют соли, содержащие гидроксокомплекс-анионы.

1. Определите, в результате какого химического взаимодействия образуются соли бериллия, цинка, алюминия, приведенные по диагонали матрицы? Напишите уравнения реакций. Назовите данные соли.

Матрица 1. Амфотерность.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na2[Ме(OH)4]

 

 

«B» 

 

Na2МеO2

 

«C» 

 

 

МеCl2


  +  NaOH (конц., гор.)  +  H2O  →    +  H2

Me  +  2NaOH (конц., гор.)  +  2H2O  →  Na2[Me(OH)4]  +  H2↑ 

  +  NaOH (конц., гор.)  +  H2O →   

MeO  +  2NaOH (конц., гор.)  +  H2O  →  Na2[Me(OH)4] 

  +  NaOH (конц., гор.)  →   

Me(OH)2  +  2NaOH (конц., гор.)  →  Na2[Me(OH)4] 

  +  NaOH  →    +  H2O  ( t°С)

MeO + 2NaOH = Na2MeO2 + H2O  (С) 

  +  NaOH  →    +  H2O  ( t°С

Me(OH)2 + 2NaOH = Na2MeO2 + 2H2O  (С) 

   +  NaOH  →  Na2MeO2  +  H2O  ( t°С)

   +  HCl  →  MeCl2  +  H2O 

Матрица 2. Амфотерность.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na2[Zn(OH)4]

 

 

«B» 

 

[Zn(NH3)4](OH)2

 

«C» 

 

 

ZnCl2

  +  NH3 ∙ H2O (конц.)  →  [Zn(NH3)4](OH)2  +  H2O

Zn  +  4NH3 ∙ H2O (конц.)  =  [Zn(NH3)4](OH)2  +  H2↑ +  2H2O

Матрица 3. Амфотерность.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na[Al(OH)4]

 

 

«B» 

 

NaAlO2

 

«C» 

 

 

AlCl3

Матрица 3. Амфотерность.

 

Al(OH)3

AlО(OH

Al2O3

NaOH (конц., гор.) 

Na[Al(OH)4]

 

 

NaOH, t  °С 

 

NaAlO2

 

HCl 

 

 

AlCl3

Матрица 3. Амфотерность.

 

Al(OH)3

AlО(OH

Al2O3

NaOH (конц., гор.) 

Na[Al(OH)4]

Na[Al(OH)4] 

Na[Al(OH)4] 

NaOH, t  °С 

NaAlO2 

NaAlO2

NaAlO2 

HCl 

AlCl3 

AlCl3 

AlCl3

 

Матрица 4. Амфотерность.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na3[Cr(OH)6] 

 

 

«B» 

 

NaCrO

 

«C» 

 

 

CrCl

Матрица 4. Амфотерность. 

 

Cr(OH)3 

CrО(OH

Cr2O

NaOH (конц., гор.) 

Na3[Cr(OH)6]

 

 

NaOH, t  °С 

 

NaCrO2

 

HCl 

 

 

CrCl

Me2O3 + 2NaOH = 2NaMeO2 + H2O  (С) 

Me(OH)3 + NaOH = NaMeO2 + 2H2O  (С) 

MeO(OH)+ NaOH = NaMeO2 + H2O  (С)


Способы получения комплексных соединений.

1. Определите вещества, если в результате химического взаимодействия образуется гидроксокомплекс. Какие соединения относятся к гидроксокомплексам? Определите комплексообразователь, координационное число, лиганд, ионы внутренней и внешней сфер. Напишите молекулярные и ионные уравнения химических реакций.  

Матрица 1. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na2[Ве(OH)4]

 

 

«B» 

 

Be(OH)2↓

 

«C» 

 

 

Be(OH)2↓

 

Матрица 1. Способы получения комплексных соединений.

 

Be(NO3)2

BeF2

BeCl2

NaOH (конц.) 

Na2[Ве(OH)4]

Na2[Be(OH)4] 

Na[Be(OH)3] 

NaOH (разб.) 

 

Be(OH)2↓

 

 NH3 ∙ H2O (конц.) 

 

 

Be(OH)2↓

Матрица 2. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na2[Zn(OH)4]

 

 

«B» 

 

Zn(OH)2↓

 

«C» 

 

 

Zn(OH)2↓

 

Me(NO3)2 + 2NaOH (конц., гор.) = Na2[Me(OH)4] + 2NaNO3 

MeF2 + 2NaOH (конц., гор.) → Na2[Me(OH)4] + 2NaF 

MeCl2 + 2NaOH (конц., гор.) → Na2[Me(OH)4] + 2NaCl 


Матрица 2. Способы получения комплексных соединений.

 

Zn(NO3)2

ZnF2

ZnCl2

NaOH (конц.) 

Na2[Zn(OH)4]

Na2[Zn(OH)4] 

Na2[Zn(OH)4] 

NaOH (разб.) 

 

Zn(OH)2↓

 

 NH3 ∙ H2O (конц.) 

 

 

[Zn(NH3)4]Cl2

 

Матрица 3. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

K[Al(OH)4]

 

 

«B» 

 

Al(OH)3↓

 

«C» 

 

 

Al(NO3)3

 

Al2(SO4)3

+ KOH (конц.) → K[Al(OH)4] + K2SO4 

KAl(SO4)2

 

Матрица 3. Способы получения комплексных соединений.

 

Al2(SO4)3

KAl(SO4)2

AlCl3

KOH (конц.) 

K[Al(OH)4]

K[Al(OH)4] 

K[Al(OH)4] 

KOH (разб.)

 

Al(OH)3↓

 

AgNO3

 

 

    Al(NO3)3

 

Матрица 4. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

K3[Cr(OH)6]

 

 

«B» 

 

СrOH)3↓

 

«C» 

 

 

Cr(OH)3↓

 

Cr2(SO4)3

+  KOH (конц.) → K3[Cr(OH)6] + K2SO4 

KCr(SO4)2

 

Матрица 4. Способы получения комплексных соединений.

 

Cr2(SO4)3

KCr(SO4)2

CrCl3

  KOH (конц.)

K3[Cr(OH)6]

K3[Cr(OH)6] 

K3[Cr(OH)6] 

  KOH (разб.)

 

СrOH)3↓

 

NH3 ∙ H2O (разб.) 

 

 

Cr(OH)3↓

 

Сравните силу электролита гидроксида калия и гидрата аммиака. 

Cr2(SO4)3 

+  NH3 ∙ H2O (разб.)  → Cr(OH)3↓ + (NH4)2SO4 

KCr(SO4)2 

 

Al2(SO4)3 

+  NH3 ∙ H2O (разб.)  → Al(OH)3↓ + (NH4)2SO4 

KAl(SO4)2

 

Матрица 5. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na2[Ве(OH)4]

 

 

«B» 

 

Zn(OH)2↓

 

«C» 

 

 

Sn(OH)2↓

 

Матрица 5. Способы получения комплексных соединений.

 

BeSO4

ZnSO4

SnSO4

NaOH (конц.) 

Na2[Ве(OH)4]

Na2[Zn(OH)4] 

Na[Sn(OH)3] 

NaOH (разб.) 

 

Zn(OH)2↓

 

   NH3 ∙ H2O

 

 

Sn(OH)2↓

Матрица 6. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«X» 

«X» 

«A» 

Na[Al(H2O)2(OH)4]

 

 

«B» 

 

Na[Al(OH)4]

 

«C» 

 

 

Al(OH)3↓

NaAlO2 + H2O

Na[Al(H2O)2 (OH)4] (разб. NaOH)

Na[Al(OH)4] (конц. NaOH)

Матрица 6. Способы получения комплексных соединений.

 

NaAlO2

NaAlO2 

NaAlO2 

H2O

Na[Al(H2O)2(OH)4]

 

 

H2O

 

Na[Al(OH)4]

 

H2O(гор.)

 

 

Al(OH)3↓

2. Определите вещества, если в результате химического взаимодействия образуется гидроксокомплекс, аммиакат. Напишите уравнения реакций. Какие соединения относятся к гидроксокомплексам, аммиакатам? Определите комплексообразователь, лиганд, ионы внутренней и внешней сфер, координационное число. Напишите молекулярные и ионные уравнения химических реакций.  

Матрица 1. Способы получения комплексных соединений.

 

«X» 

«Z» 

«N» 

«A» 

Na2[Zn(OH)4]

 

 

«B» 

 

[Zn(NH3)4](OH)2

 

«C» 

 

 

ZnCl2

 

Матрица1. Способы получения комплексных соединений.

 

Zn(OH)2

ZnO

Zn

NaOH (конц., гор.) 

Na2[Zn(OH)4]

 

 

NH3 ∙ H2O (конц.)

 

[Zn(NH3)4](OH)2

 

HCl (разб.) 

 

 

ZnCl2

 

Матрица 1. Амфотерные свойства аминокислот.

 

«A»

«B»

«C»

«X»

натриевая соль

серина

 

 

«Z»

дикалиевая соль тирозина

«N» 

дихлорид лизина

1. Определите аминокислоты и напишите уравнения химических реакций, отражающие амфотерные свойства.

NH2CH(R)COOH + NaOH NH2CH(R)COONa + H2O

NH2CH(R)COOH + HCl Cl[NH3CH(R)COOH]

NH2CH(CH2C6H4OH)COOH + 2KOH→ NH2CH(CH2C6H4OK)COOK + 2H2O

 

2. Снимите цветные стикеры и при правильном определении вы найдете три буквенных обозначения – это известная  в дидактике современная технология обучения. Правильные ответы могут располагаться, как по горизонтали или вертикали, так и по диагонали матрицы.

Матрица 1. Амфотерные оксиды.

 

«S»

«A»

«N»

1

BeO

CaO

MgO

2

SrO

ZnO

BaO

3

MnO

CrO

CdO 

Матрица 2. Амфотерные оксиды.

 

«S»

«A»

«N»

1

Аl2O3

K2O

Na2O

2

SrO

Ga2O3

Rb2O

3

Li2O

Cs2O

In2O3

Матрица 1-2 (вариант ответа).

 

«S»

«A»

«N»

1

У

 

 

2

 

Д

 

3

 

 

Е

Матрица 1. Амфотерные гидроксиды.

«S»

«A»

«N»

1

Sr(OH)2

Ca(OH)2

Cd(OН)2

2

Mg(OH)2

Zn(OН)2

KOH

3

Be(OН)2

Ba(OH)2

NaOH

Матрица 2. Амфотерные гидроксиды.

 

«S»

«A»

«N»

1

Cr(OH)2

Y(OH)3

Al(OH)3

2

Mn(OH)2

 Ga(OH)3

Ac(OH)3

3

In(OH)3

La(OH)3

Ce(OH)3

Матрица 3. Амфотерные гидроксиды.

«S»

«A»

«N»

1

Cr(OH)2

TlOH

Sc(OH)3

2

H3BO3

Al(OH)3

La(OH)3

3

Cr(OH)3

Y(OH)3

Bi(OH)3

Матрица 1-3 (вариант ответа)

 

«S»

«A»

«N»

1

 

 

Е

2

 

Д

 

3

У

 

 

Матрица1. Амфотерные соединения хрома.

 

«S»

«A»

«N»

1

H2CrO4

CrO3

H2Cr2O7

2

СrO

Cr 

Cr(OH)2

3

СrO(OH) 

Cr(OH)3

Cr2O3

Матричная структура знаний представляет собой структуру особого, замкнутого, «матричного» пространства знаний. 

Матрица обеспечивает развитие словесного, символического и наглядного мышления в их взаимосвязях, определяет логическую последовательность выполнения задания, позволяет устанавливать больше логических связей в материале. Матрица выявляет новое и приводит к сравнению, сопоставлению и противопоставлению, обобщению и систематизации знаний. Систематическое сопоставление сходных или противоположных по составу веществ, химических свойств и способов получения неорганических и органических соединений приводит к развитию способности одновременно охватывать несколько дидактических единиц взаимосвязи, что способствует самостоятельному извлечению новой информации. Использование приема «этажная» запись схем превращений, полностью обосновывает и подчеркивает общность химических свойств реагирующих веществ.

Технология УДЕ – технология создания действенных и эффективных условий для развития познавательных способностей обучающихся, их интеллекта и творческого начала, расширения химического кругозора.

 

Список литературы:

1. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. – М.: Международная академическая издательская компания  «Наука»,1997.

2. Эрдниев Б. П. Матрицы  в обучении. – Элиста: Калмыцкий государственный университет, 1990.

3. Эрдниев П. М., Эрдниев Б. П. Укрупнение дидактических единиц в обучении математике. – М.: «Просвещение», 1986.

4. Эрдниев П. М. Укрупнение дидактических единиц как технология обучения (часть І,II). – М.: «Просвещение», 1992.