Интегрированный урок химии и математики в 11 классе «Логарифмы в химии»

Автор: Воеводина Ольга Александровна

Организация: МОУ «Лицей №25»

Населенный пункт: Республика Мордовия, г. Саранск

Тип: интегрированный урок химии и математики
Цель:
повторить материал по теме «Логарифмы», научиться определять и вычислять логарифмы разными способами.
Задачи урока:
Способствовать формированию знаний и умений учащихся по определению рН среды, ее значение; показать применение логарифмов в химии, ионном произведении воды, показать важность знаний о водородном показателе и контроле над его значениями в нашей жизни.
Способствовать развитию мыслительной деятельности на основе решения задач.
Способствовать умению работы в группах сменного состава; умение доказывать, отстаивать сою точку зрения.
Оборудование:
проектор, компьютер
Реактивы:
H2O, растворы индикаторов, кислот, щелочей, солей. Лакмус, метилоранж, фенолфталеин, биоиндикаторы.
Ход урока
1. Организационный момент
Эпиграф к уроку: «В химии всё возможно».

Учитель математики.

Здравствуйте, ребята! Садитесь. Мы рады приветствовать вас на нашем уроке. Я вижу, что все вы пришли с хорошим настроением. Улыбнитесь друг другу, и мы начнем наш урок.
Учитель химии А начнем мы урок с замечательными словами философа Мориса Клайна.

Музыка возвышает душу,
Живопись – радует глаз,
Поэзия – пробуждает чувства,
Философия – удовлетворяет потребности разума,
Химия помогает решать бытовые проблемы…
Ребята в качестве разминки я предлагаю выполнить задание из ЕГЭ:
Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов, имеющих одинаковую концентрацию (моль/л)
1)  гидрокарбонат натрия
2)  сульфат магния
3)  сульфат натрия
4)  соляная кислота 
Запишите номера веществ в порядке возрастания значения pH их водных растворов.

математики
Химия помогает решать бытовые проблемы,
А математика способна достичь всех этих целей.
В этих строках вы услышали два предмета: математика и химия, сегодня у нас необычный интегрированный урок. Представляемся.
На доске написаны слова
Судя по высказыванию Лапласа, о чем сегодня на уроке пойдет речь?
Запишите сегодняшнее число и тему урока «Логарифм и водородный показатель »

 Какова цель нашего урока? (Сегодня  мы с вами повторим тему «Логарифм», рассмотрим применение логарифмов в химии, сформируем понятие о pH, покажем важность знаний о водородном показателе и контроле над его значениями в нашей жизни)
Учитель математики: Итак, давайте вспомним определение логарифма.
Учащиеся: Логарифмом положительного числа b по положительному и отличному от 1 основанию а называют показатель степени, в которую нужно возвести число а, чтобы получить число b
logab = c, ac = b; а ≠ 1, a >0, b>0
Устная работа. Вычислить
lg 1=0
lg 105 =5
lg 10-2 =-2
lg a*b = lga + lgb
lg a/b =lga – lgb
lg an = n(lga)
lg a1/n =1/n(lga
А теперь вспомним вычисление десятичного логарифма на калькуляторе.
Например, вычисляя lg 13, набираем на калькуляторе:
lg 13 Ответ: 1,113943352;
обратная операция: чтобы найти b, если, например, lg b=-1,5 набираем на калькуляторе:10хy-1.5
Ответ: 0,0316

химии: Чтобы понять каким образом три этих слова связаны с математикой вначале обсудим вопросы которые были выведны на Ваш обзор до урока.
1.Что такое электролитическая диссоциация?.
Экспериментально доказано, при комнатной температуре из 560 000 000 молекул распадается на ионы
одна молекула значит, вода малодиссоциируемое вещество.
В 1 л чистой воды при комнатной температуре содержится 1.10-7 моль катионов водорода и 1.10-7 моль гидроксид-ионов.
Количественной характерисикой диссоциации является консанта .По закону действующих масс константа диссоциации этого процесса при 25 С равна
[H+] [OH-]
Кд = ------------- Кд ·[H2O] = [H+] [OH-]= 10-7 .10-7 = 10-14
[H2O] ионное произведение воды.
Для удобства оценки характера водной среды применяют – водородный показатель (pH).Ее ввел и обосновал датский физикохимик и биохимик Серенсен в 1909 году.
водородный показатель pH , который определяется как отрицательный десятичный логарифм равновесной концентрации ионов водорода [H+]
pH = - lg [H+] В частности, при 25°С pH + pOH = pH2O = 14
химии Решение задач
Задача1 Вычислим pH нейтрального раствора . напишем ионное произведение воды
[H+] [OH-] = 1*10-14 в нейтральном растворе [H+] = [OH-] = 1*10-7
pH= -lg [H+] = -lg (1*10-7)= - (lg1 + lg 10-7 )= -( 0 -7) = 7 pH нейтрального раствора равен 7
Про загадочный рН-балланс то и дело мы слышим по телевидению или читаем в газетах – это и реклама о самых передовых гигиенических средствах для кожи, и реклама жевательной резинки, также сообщения в экологической рубрике о кислотных дождях. Конечно, школьники должны знать, что это такое. Вот только для определения рН требуется знание логарифмов, поэтому сегодня интегрированный урок химии и математики.
Работа в группах:
Задание: решив математическую задачу, вы найдете значение рН раствора, проверьте среду раствора – используя индикатор. ( каждая группа вычисляет рН среды раствора и исследует раствор индикатором, называя или показывая изменившийся цвет раствора)
химии: Демонстрация за ранее приготовленного биоиндикатора, и изменение его цвета в разных средах!
Индикатор из краснокочанной капусты⁠⁠
Всем привет! А вы знаете, как можно получить дома настоящий индикатор - жидкость, которая будет менять свой цвет при добавлении разных веществ? В этом нам поможет краснокочанная капуста!

Нам потребуется:
- краснокочанная капуста;
- блендер;
- несколько стаканов;
- лимон;
- стиральный порошок;

Что делаем:

- добавим в блендер воду и несколько листов капусты, а затем хорошенько перемешаем;

- получился красивый сок фиолетового цвета (если он слишком насыщенный, можно его еще водой разбавить);

- наливаем сок в стаканы;

- один стакан с соком не трогаем, а в другой выдавливаем сок лимона, в еще один добавляем стиральный порошок и размешиваем содержимое!

В одном стакане сок стал красным, а в другом зеленым!!!

Видео о значении водородного показателя для здоровья.

Решение задач

Учитель математики
Задача1 Вычислим pH нейтрального раствора . напишем ионное произведение воды
[H+] [OH-] = 1*10-14 в нейтральном растворе [H+] = [OH-] = 1*10-7
pH= -lg [H+] = -lg (1*10-7)= - (lg1 + lg 10-7 )= -( 0 -7) = 7 pH нейтрального раствора равен 7
Задача 2. Определите pH раствора с [H+] = 0,015М (моль/л)
Решение:pH = -lg[H+] = -lg 0,015 = -lg (1,5*10 -2 ) = -(lg 1,5 + lg 10 -2) = -(0,18 -2) =1,82
pH < 7, среда кислая
Задача №3 Вычислите значения pH для двух растворов : б) [OH-] = 2*10-9 моль/л
[H+] [OH-]= 10-14; [H+] [2*10-9]= = 1*10-14 ; [H+] = 1*10-14 : (2*10-9)= 0.5*10-5 = 5*10-6
pH= -lg [H+] = -lg (5*10-6)= -( lg5 + lg 10-6 )= -(0,699-6) = 5,3
решает у доски ученик а) [OH-] = 0,01 моль/л напишем ионное произведение воды
[H+] [OH-]=10-14 [H+] [1*10-2]= = 1*10-14 [H+] = 1*10-14 : (1*10-2 )= 1*10-12
pH= -lg [H+] = -lg (1*10-12)= - (lg1 + lg 10-12 )= -( 0 -12) = 12 среда щелочная
Задача 4. Определить концентрацию ионов водорода в растворе, pH которого равен 4,60.
Решение. Согласно условию задачи, -lg[H+] = 4,6. Следовательно lg[H+] = -4,60
Отсюда на калькуляторе находим [H+] = 0, 000025=2,5* 10 -5 моль/л.
Задача 5.Чему равна концентрация гидроксид – ионов в растворе,pH которого равен10,80
Решение. Из соотношения pH + pOH =14 находим: pOH = 14- pH = 14 – 10,80 = 3,20.
Отсюда – lg [OH -] = 3,20 или lg [OH -] = -3,20
Этому значению логарифма соответствует значение [OH-] = 0,000631=6,31*10 -4моль /л.
Учитель математики Подведение итогов урока
На этом уроке мы с Вами повторили тему логарифм, нашли связь понятий логарифм и водородный показатель, решали задачи на нахождение рН , концентрации катионов водорода и аниона гидроксильной группы, узнали о важности знаний о водородном показателе .

Учитель химии: Рефрексия: С помощью растворов которые у вас на столах, и жидких индикаторов, изобразите, пожалуйста, свое настроение!

 

Полный текст статьи см. приложение

1. file0.docx.. 463,0 КБ
2. file1.ppt.. 1,2 МБ

Опубликовано: 21.11.2023