Открытая лекция — лабораторная работа на тему: «Достижения и открытия Д.И. Менделеева»

Открытая лекция‑лабораторная работа на тему:

«Достижения и открытия Д. И. Менделеева»

Целевая аудитория: учащиеся 8-11 классов.
Продолжительность: 60-90 минут.
Формат: лекция с демонстрациями и мини‑лабораторными заданиями в группах.
Цель: показать многогранность научного наследия Д. И. Менделеева, связать его открытия с практическими химическими процессами и современными технологиями.
Оборудование и реактивы: проектор и презентация; пробирки, штатив, мерные цилиндры, весы (учебные), спиртовки/нагревательные плитки (по возможности), растворы: NaCl, CuSO₄, FeCl₃; индикаторы (лакмус/универсальная бумага); образцы веществ (поваренная соль, сахар, кусочек железа, медная проволока); периодическая таблица (раздаточные копии).

Структура мероприятия.

1. Вступление и мотивация (7-10 мин)

Учитель:

• Кратко рассказывает о личности Менделеева: годы жизни (1834–1907), широта интересов (химия, физика, метрология, экономика, воздухоплавание) и т.д.

• Ставит проблемный вопрос: «Почему именно Менделеев смог открыть периодический закон, хотя многие учёные уже пытались систематизировать элементы?»

• Показывает портрет, ключевые даты, формулирует цель занятия: «Увидеть, как идеи Менделеева работают в реальных экспериментах».

Химия на этом этапе: понятия «элемент», «атомная масса», «свойства», «закономерность».

2. Лекция: главные открытия Менделеева (15 -20 мин)

Ключевые блоки:

1. Периодический закон и таблица элементов.
   Формулировка закона в историческом и современном виде. Как Менделеев предсказал свойства ещё не открытых элементов (например, галлий, скандий, германий) и оставил для них «пустые клетки».
   Демонстрация: слайд с ранней версией таблицы и сопоставление с современной.

1. Учение о растворах и гидратная теория.
   Менделеев рассматривал растворы как динамические системы, где молекулы растворителя и растворённого вещества взаимодействуют. Это важно для понимания концентраций, плотности, электропроводности.
   Связь с практикой: приготовление растворов, смешивание спирта с водой (объём смеси меньше суммы объёмов из‑за межмолекулярных взаимодействий).

1. Критическая температура и уравнение состояния.
   Понятие критической температуры, при которой газ нельзя сжижить повышением давления. Уравнение Менделеева–Клапейрона: pV=nRTpV=nRT.
   Пример: сжижение газов в промышленности, хранение и транспортировка.

1. Метрология и стандартизация.
   Вклад Менделеева в развитие точных измерений, создание эталонов, важность точности в химии и технике.

1. Другие направления: нефть, пороха, воздухоплавание — кратко, чтобы показать широту интересов.

Демонстрации во время лекции:

• Сравнение плотности воды и солевого раствора (цилиндры, ареометр/весы).

• Изменение объёма при смешивании воды и этанола (если допустимо в школе — демонстрация на малых объёмах с пояснением безопасности).

3. Лабораторная работа в группах (25–35 мин)

Класс делится на 3 — 4 группы. Каждая группа выполняет 1-2 мини‑опыта и отвечает на вопросы. Время на каждую станцию- 8-12 минут, затем смена.

Станция 1: «Плотность и растворы» (связь с учением о растворах)

Задание:

• Приготовить 50 мл 10 % раствора поваренной соли. Рассчитать массу соли и объём воды.

• Измерить плотность раствора ареометром или методом взвешивания известного объёма.

• Сравнить с плотностью чистой воды.

Вопросы для обсуждения:

• Почему плотность раствора выше?

• Как это связано с представлениями Менделеева о взаимодействии частиц в растворе?

Химия: массовая доля, плотность, межчастичные взаимодействия.

Станция 2: «Кислотно‑основные свойства и периодичность» (связь с периодическим законом)

Задание:

• Испытать растворы NaCl, CuSO₄, FeCl₃ индикатором (лакмус или универсальная бумага).

• Записать наблюдаемые цвета и предполагаемый pH.

Вопросы для обсуждения:

• Почему растворы солей имеют разную реакцию среды?

• Как положение металла в периодической таблице связано с гидролизом его соли? (Например, соли переходных металлов часто дают кислую среду.)

Химия: гидролиз, pH, свойства элементов по группам и периодам.

Станция 3: «Сравнение свойств металлов» (связь с периодичностью и предсказаниями)

Задание:

• Сравнить внешний вид и поведение образцов железа и меди (цвет, блеск, реакция на воздух).

• Кратко описать, как изменяются металлические свойства в периоде и группе.

Вопросы для обсуждения:

• Как Менделеев мог бы предсказать свойства неизвестного элемента, если бы знал закономерности изменения свойств?

• Привести 1-2 примера предсказанных элементов и их свойств.

Химия: металлические свойства, окислительно‑восстановительные тенденции, положение в ПСХЭ.

Станция 4:«Тепловые эффекты и растворы»

Задание:

Растворить небольшое количество соли в воде и измерить изменение температуры (если есть термометры).

• Сделать вывод: эндо‑ или экзотермический процесс.

Химия: тепловые эффекты растворения, гидратация ионов.

4. Обсуждение результатов и выводы (10 -15 мин)

• Каждая группа кратко докладывает 1 ключевой результат (1-2 минуты).

• Совместный разбор: как опыты иллюстрируют идеи Менделеева (растворы, периодичность, измерения).

• Подведение итогов: периодический закон — это не просто таблица, а мощный инструмент предсказания и объяснения свойств веществ; учение о растворах лежит в основе многих технологических процессов.

5. Рефлексия и связь с современностью (5-7 мин)

• Вопросы: «Что из открытий Менделеева используется в быту/промышленности? Где вы сталкиваетесь с растворами и измерениями каждый день?»

• Мини‑опрос:

«Я узнал…

Меня удивило…

Хочу узнать больше про…»

Раздаточный материал:

Карточка «Расчёт раствора»:
Рассчитайте массу NaCl и объём воды для приготовления 50 г 10 % раствора. Запишите формулу массовой доли: ω=mв-ваmр-ра⋅100%ω=mр-ра​mв-ва​​⋅100%.

Карточка «Периодичность и свойства»:
Выберите 2 элемента из одного периода и 2 из одной группы. Кратко сравните их металлические/неметаллические свойства и объясните, как это следует из положения в таблице.

Дифференциация по классам

• 8 класс: упор на приготовление растворов, измерение плотности, индикаторы, базовые свойства металлов. Периодический закон — на уровне групп и периодов, без сложных деталей.

• 9-11 класс: добавить гидролиз солей, связь строения атома с кислотно‑основными свойствами, краткие сведения об уравнении Менделеева–Клапейрона и критической температуре, обсуждение предсказаний Менделеева и подтверждения их экспериментально.

Меры безопасности и организация

• Все опыты проводить в вытяжном шкафу или хорошо проветриваемом помещении, использовать защитные очки и перчатки.

• Не пробовать вещества на вкус, не смешивать неизвестные реактивы.

• Утилизировать растворы согласно правилам школы.

Домашнее задание (по выбору)

1. Подготовить мини‑доклад: «Как предсказания Менделеева были подтверждены: история одного элемента» (например, галлий).

1. Написать короткое эссе: «Если бы периодического закона не было — как изменилась бы химия и промышленность?»

1. Составить кроссворд по терминам: периодичность, атомная масса, раствор, гидролиз, критическая температура, плотность.