Методическая разработка урока для 9 класса по теме Путешествие в Медное королевство

Урок по теме

«ПУТЕШЕСТВИЕ В МЕДНОЕ КОРОЛЕВСТВО»

Разработан для проведения с обучающимися 9-ого класса в рамках предметной недели

естественно-математических наук.

Автор разработки: учитель химии Фоминых Надежда Александровна, учитель химии МОУ гимназии №9 Кировского района Волгограда, ЧОУ СОШ «Родник» Центрального района Волгограда

Тип урока: комбинированный урок с использование ИКТ (информационно - коммуникационных технологий).

Цели и задачи урока:

а) обучающие

* Актуализировать знания, необходимые для изучения материала темы, опираясь на имеющиеся знания о свойствах веществ, спрогнозировать, подтвердить практически, обобщить сведения о меди и ее соединениях.

* Формировать представления об отличительных особенностях меди и ее важнейших соединений.

б) развивающие

* Развивать общеучебные умения и навыки;

* Развивать познавательный интерес и творческие способности.

* Развивать детское воображение;

* Развивать умения анализировать информацию, сравнивать предложенные объекты, классифицировать по различным признакам, обобщать; работать по аналогии.

* Развивать свободное творческое общение, заинтересованное обсуждение, организацию диалога.

в) воспитывающие

* Воспитание добросовестного отношения к своим обязанностям, положительного отношения к знаниям, воспитание дисциплины.

* Продолжение формирования навыков работы в группе.

Оборудование и реактивы: ноутбук, экран, проектор, презентации, видеофрагменты (папка «Приложения») коллекция минералов, содержащих медь, изделия из меди, бронзы, латуни, мельхиора, карта путешествия (изготавливается обучающимися заблаговременно), географическая карта РФ, карточки с инструкциями по очистке медных изделий, карточки с таблицами для заполнения (к заданию о физических свойствах меди), ключи от Медного королевства, выполненные зарание в виде алхимического символа элемента.

Для химических экспериментов:

• Опыт «Качественное определение меди в минерале малахите». Порошок малахита, пробирки, газоотводные трубки, широкая стеклянная трубка, пробки с отверстиями для газоотводных трубок, спиртовка, спички, штатив, гранулы цинка, соляная кислота, оксид меди (II);

• Опыт «Взаимодействие меди с кислородом». Медная проволока, пинцет, спиртовка, спички.

• Опыт «Взаимодействие меди с серой». Молотая сера, пробирка, медная проволока, спиртовка, спички, штатив.

• Опыт «Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой». Кусочки медной проволоки, азотная кислота (конц.), штатив, пробирка.

• Опыт «Взаимодействие меди с раствором нитрата серебра». Медная проволока, раствор нитрата серебра, штатив для пробирок.

• Для очистки загрязненных поверхностей медных изделий (монет). Нашатырный спирт, ватный тампон, мыльный раствор, сухая ткань для протирки поверхности изделия после очистки.

• Для изготовления краски. Фарфоровая чашка для выпаривания, желток куриного яйца, уксусная кислота, измельченный в порошок малахит, стеклянная палочка, кисти, бумага.

ХОД УРОКА

1 Установочный этап.

Приветствие учителя, объяснение целей урока, и программы работы на уроке. Учитель представляет маршрут путешествия в Медное Королевство. Напоминает, что на всем пути следования будет вестись журнал путевых заметок.

1. Тропинка истории

2. Бухта Купрум

3. У хозяйки Медной горы

4. Море вопросов

5. Пролив Химического эксперимента

6. Пристань Говорящего медного котелка

7. Бронзовые острова

8. Озеро Творчества

Прибытие к месту назначения. Медное Королевство.

1. Тропинка истории.

Итак, начнем наше путешествие, спускаясь по тропинке истории вглубь веков.

Слово учителя (сопровождается демонстрацией слайдов презентации)

Прежде служили оружием руки

могучие, когти, Зубы, каменья, обломки ветвей

от деревьев и пламя. После того была найдена медь* . ,

Лукреций Кар. О природе вещей

Семь металлов принято называть доисторическими. Золото, серебро, медь, железо, олово, свинец и ртуть были известны людям с древнейших времен. Роль меди в становлении человеческой культуры особенна. Каменный век сменился медным, медный -- бронзовым. Не везде этот процесс происходил одновременно. Коренное население Америки переходило от каменного века к медному в XVI веке новой эры, всего 400 дет назад! А в древнем Египте медный век наступил в IV тысячелетии до н. э. 2300 каменных глыб, из которых примерно 5000 лет назад была сложена 147-метровая пирамида Хеопса, добыты и обтесаны медным инструментом...

Подобно золоту и серебру, медь иногда образует самородки. Золото и серебро попадались нашим предкам довольно редко, а медь значительно чаще, причем иногда в виде весьма солидных самородков. Так, в середине прошлого века в районе Великих озер (Северная Америка) был найден сросток крупных медных глыб массой примерно 400 тонн. На поверхности металла сохранились следы каменных топоров, с помощью которых еще во времена неолита человек отбивал от глыб куски меди, чтобы использовать ее для своих нужд. Видимо, из них около десяти тысяч лет назад были изготовлены первые металлические орудия труда. Распространению меди способствовали такие ее свойства, как способность к холодной ковке и относительная простота выплавки из богатых руд. В Египте, например, медную руду плавили еще в IV тысячелетии до н. э.

Медный век длился около тысячи лет -- вдвое меньше, чем бронзовый. Характерно, что в Греции культура меди зародилась позже, чем в Египте, а бронзовый век наступил раньше. Руда, из которой выплавляли медь египтяне, не содержала олова. Грекам в этом отношении повезло больше. Они добывали «оловянный камень» иногда там же, где и медную руду. Открытие бронзы произошло, по-видимому, случайно, однако большие твердость и плотность, а также относительная позволили бронзе быстро вытеснить медь из многих производственных сфер.

Искусство выплавки и обработки меди и бронзы от греков унаследовали римляне. Они получали медь из покоренных стран, в первую очередь из Галлии и Испании, продолжали начатую греками добычу медной руды на Крите и Кипре. Кстати, с названием последнего острова связывают латинское имя меди -- «купрум». Русское же слово "медь", по мнению некоторых ученых, происходит от слова "смида" - так племена, населявшие когда-то европейскую часть территории нашей страны, называли всякий металл. Упоминания о меди можно встретить в самых ранних литературных источниках. Гомер описывает в "Илиаде", как античный бог-труженик Гефест - кузнец по профессии - выковывает из меди победный щит герою Троянской войны Ахиллу: "Сам он в огонь распыхавшийся медь некрушимую ввергнул..." Согласно древнегреческим мифам, титан Прометей, похитивший у богов огонь и передавший его людям, был по приказу Зевса прикован к скале медной цепью.

1. Бухта Купрум.

Здесь мы ознакомимся с важнейшими физическими свойствами меди.

Тот кто носит медный щит,

Тот имеет медный лоб.

Л. Соловьев. "Похождения Насреддина"

С помощью этой немудреной присказки хитрый Ходжа разделался с прохвостом-ростовщиком, а сам избежал расправы меднолобых стражников. Но допустим, что Ходжа Насреддин хорошо знал свойства меди и свою «дразнилку» адресовал не меднолобым стражникам, а оружейникам. Иначе говоря, стоит ли делать из меди щиты?

Противодействие ударным нагрузкам (а именно такие нагрузки в основном достаются щитам) у меди меньше, чем у многих других металлов и сплавов. Не отличается она и твердостью: медь, правда, тверже, чем золото и серебро, но в полтора раза мягче железа (соответственно 3,0 и 4,5 по 10-балльной шкале).

У вас не создалось впечатления, что эти цифры, обрети они вдруг дар речи, повторили бы вслед за Ходжой Насреддином: «Тот, кто носит медный щит, тот имеет...»? Но не поддадимся «объективности» голых цифр. Ведь все они взяты из технической литературы XX столетия, а время медиых щитов, как и медных пушек, миновало много веков назад. Оружейников древности и даже средневековья прочностные характеристики меди вполне устраивали. Во-первых, нагрузка, которую испытывал щит при ударе копьем или секирой, куда меньше пробивной силы винтовочного выстрела. Во-вторых, у древних металлургов не было другого материала, прочного, как медь, и доступного, как медь. Не случайно античный бог-кузнец Гефест выковал непобедимому Ахиллесу медный щит. Именно медный!

Обучающимся демонстрируется металлическая медь (пластины, проволока).

Цвет меди красный, в изломе розовый. Медь - блестящий, пластичный, ковкий металл, обладает высокой тепло- и электропроводностью. Имеет высокий предел прочности на сжатие в сочетании с высокой пластичностью. Медь обладает высокой коррозионной устойчивостью. Как конструкционный материал медь широко используется, но главную ценность приобрели уже не механические, а тепловые и электрические характеристики меди. По способности проводить тепло и электричество медь уступает только драгоценному серебру. У алюминия электросопротивление почти вдвое больше, чем у меди; а у железа - почти в шесть раз.

Медь широко используется в технике низких температур, вплоть до гелиевых. При низких температурах она сохраняет показатели прочности, пластичности и вязкости, характерные для комнатной температуры. Из меди делают не только проволоку и токопроводящие детали аппаратуры. Ее широко используют в химическом машиностроении при изготовлении вакуум-аппаратов, перегонных котлов, холодильников, змеевиков. Из меди и ее сплавов, как и прежде, делают орудия труда и инструмент. (Слайд)

Задание. Дополнить таблицу (раздаточный материал каждому обучающемуся, который затем прикрепляется в тетрадь). Прокомментировать свои записи.

3. У хозяйки Медной горы.

На этом участке пути мы узнаем о нахождение меди в природе.

(Рассказ учителя сопровождается демонстрацией коллекции минералов, содержащих медь, показом слайдов, можно организовать тихое музыкальное сопровождение).

Все-таки в употребленье вошла раньше медь, чем железо,

Так как была она мягче, притом изобильней гораздо.

Лукреций Кар. "О природе вещей".

Медь в земной коре

Содержание меди в земной коре сравнительно невелико - 0,007%. Это в 1000 раз меньше, чем алюминия, в 600 раз меньше, чем железа. Однако медь входит в состав 200 минералов. Многие из них отличаются яркой и красивой окраской. Борнит Cu5FeS4 и лазурит Сu3(OH)2CO3 синего цвета, халькопирит CuFeS2 золотистого, а темно-зеленые громадные вазы из малахита Сu2(OH)2CO3 и убранство знаменитого «малахитового зала» помнит каждый, кто хоть раз побывал в Эрмитаже. Главные источники меди - сульфидные руды и медистые песчаники.

Задание: покажите на карте крупнейшие месторождения медных руд в Российской Федерации.

В живом организме

У меня в руках довольно силы,

В волосах есть золото и медь...

С. Есенин

В довольно значительных количествах медь входит в состав печени - 0,0004 мг на 100 г веса. Есть она и в крови: в организме взрослого человека примерно 0,001 мг/л. Медь участвует в процессах кроветворения и ферментативного окисления. Она входит в состав нескольких ферментов - лактазы, оксидазы и др. В организме взрослого человека содержится от 100 до 200 мг меди, в отличие от золота и серебра, которые обнаружены лишь в виде следов этих элементов.

В организме некоторых низших животных относительное содержание меди выше. Гемоцианин - пигмент крови моллюсков и ракообразных - содержит 0,15...0,26% Сu.

Медь нужна и растениям. Это один из важнейших микроэлементов, участвующий в процессе фотосинтеза и влияющий на усвоение растениями азота. Недостаточно меди в почве - растения хуже плодоносят или вообще становятся бесплодными. Медные удобрения содействуют синтезу белков, жиров и витаминов; кроме того, они повышают морозоустойчивость многих сельскохозяйственных культур.

Обычно медь вносят в почву в виде самой распространенной ее соли - медного купороса - CuSO4 · 5H2О. Это сине-голубое кристаллическое вещество получают из отходов меди, обрабатывая их подогретой серной кислотой при свободном доступе кислорода.

В сельском хозяйстве медный купорос используется и в других целях. В его растворах протравливают семена перед посевом. Как и многие другие соли меди, купорос ядовит, особенно для низших организмов. Раствор купороса уничтожает споры плесневых грибов на семенах.

Из других соединений меди особой популярностью пользуется малахит Сu2(OH)2CO3, применяемый как поделочный камень. Но малахит используется и как сырье для производства меди. Потому что больше, чем красивые украшения, человечеству нужна медь - главный металл электротехники.

Практическое задание. Качественное определение меди в минерале малахите.

Инструкция к выполнению опыта (Демонстрируется на слайде, а так же дается в печатном варианте):

В пробирку поместить 3-4 г измельченного малахита. Закрепить пробирку в лапке штатива и нагреть над пламенем спиртовки. Что наблюдается? После полного разложения малахита, собрать установку для пропускания водорода над оксидом меди (II)(см.схему прибора).

</</font>

1. Пробирка с гранулами цинка и соляной кислотой;

2. Газоотводные трубки;

3. Комок ваты;

4. Широкая стеклянная стеклянная трубка;

5. Оксид меди (II);

6. Пробки с отверстиями для газоотводных трубок;

7. Пробирка для собирания водорода;

8. Спиртовка;

9. Штатив.

Оксид меди легко восстанавливается водородом до металла при нагревании. Водород в эксперименте обязательно надо проверять на чистоту (отсутствие воздуха). Грязный водород взрывается в пробирке с характерным «лающим» звуком, вспышка чистого водорода дает звук выдергиваемой пробки.

Отметить наблюдения в тетради, записать уравнения реакций. Прокомментировать выводы.

(CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O

CuO + H₂ = Cu + H₂O

4. Море вопросов.

Обучающимся предлагается ответить на вопросы, которые предполагали предварительную подготовку дома, самостоятельный поиск информации, разработку слайда (на каждый ответ-выступление отводится не более минуты).

1. Какие растения-рудознатцы являются биологическими индикаторами местонахождения медных соединений? (Примерный ответ: Присутствие качима Патрена в растительных сообществах часто бывает единственной отличительной особенностью зон, в которых почва обогащена медью, и чем выше содержание этого элемента в субстрате, тем он обильнее. Это растение легко опознается, поскольку хорошо заметно в травостое в течение всего полевого сезона. Неудивительно, что геологов, занятых поиском залежей медных руд, очень интересует распространение качима Патрена. С его помощью были открыты месторождения меди в Казахстане и на Алтае. Для обнаружения качима используется метод аэрофотосъемки. Весьма примечательно, что в семействе гвоздичных немало растений - индикаторов меди. В странах Западной Европы таковыми считаются виды смолевки (Silene otites и S. vulgaris var. humilis). Алсина весенняя (Alsine verna) из того же семейства, довольно широко распространенная в Европе, встречается на почвах, содержащих большое количество меди. Еще один представитель этого семейства, отнюдь не безразличный к меди, - минуарция весенняя (Minuartia verna).)

2. Какой правитель и почему заслужил прозвище «Медный нос»?

(Примерный ответ: Английский король Генрих VIII (1509-1547 гг.) прославился не только тем, что у него только официально было шесть жён, но заслужил у подданных, а позднее у нумизматов прозвище «старый медный нос». Дело в том, что король, постоянно ощущавший недостаток в средствах, нашел путь увеличить свои доходы: монеты стали чеканить из меди, а сверху их покрывали тонким слоем серебра. За годы царствования Генриха VIII содержание серебра в монетах сократилось с 90 до 40%. Но, как известно, всякая монета, находясь в обращении, постепенно изнашивается. Так и шиллинги Генриха VIII не избежали этой участи. А поскольку на шиллингах было запечатлено королевское лицо, наиболее выпуклой частью которого, естественно, был нос, то серебро на кончике его стиралось быстрее и на серебристом фоне проступала медь.)

3. Где установлен памятник меди? Что он символизирует?

(Примерный ответ: В честь меди в холле международного аэропорта замбийской столицы Лусаки установлен памятник - многотонная с зеленоватым налетом глыба медной руды. Такова своеобразная "визитная карточка" этого молодого африканского государства. А четырехгранный купол столичного здания, где располагается Национальное собрание Замбии, облицован огромными медными плитами, символизирующими природные богатства страны, фундамент ее экономики.

4. Какие продукты богаты медью? Какова суточная потребность организма в меди?

Примерный ответ: ежедневно мы должны получать с пищей еще около 2 мг, а при больших нагрузках - до 3 мг меди. В повышенных дозах минерала нуждаются страдающие ишемической болезнью сердца и перенесшие инфарктом миокарда. В паре с витамином С медь повышает сопротивляемость организма инфекциям, да и сама активно уничтожает «нехорошие» бактерии. В нашем организме медь почти что «родня» железу, и столь же активно она помогает кроветворению. Медь содержится в животных продуктах - баранине, телятине, говяжьей и свиной печени. Богаты минералом дары моря: осьминоги, устрицы, креветки, омары, кальмары, крабы, печень палтуса и трески. Наш организм «добывает» медь из фасоли, гороха, орехов, какао, свежих подберезовиков, лисичек, шампиньонов, а также из лимона, гречневой и овсяной каши, черного и пшеничного хлеба.

5. Пролив Химических свойств

Здесь наше путешествие продолжается знакомством с химическими свойствами меди.

Учитель сопровождает комментарии демонстрационными опытами.

Взаимодействие меди с неметаллами.

Опыт 1. Взаимодействие меди с кислородом.

Опыт 2. Взаимодействие меди с хлором (видеофрагмент)

Опыт 3. Взаимодействие меди с серой. (При отсутствии возможности провести опыт, можно воспользоваться видеофрагментами приложений)

Опыт 4. Взаимодействие с концентрированной азотной кислотой. (При отсутствии возможности провести опыт, можно воспользоваться видеофрагментами приложений)

Опыт 5. Взаимодействие меди с раствором нитрата серебра. В пробирку помещают обезжиренный кусочек меди и приливают немного раствора нитрата серебра AgNO₃ (1:10). Через некоторое время на поверхности меди появляется лес иглообразных ярко блестящих кристаллов серебра:

Cu+2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂+2Ag.

Задание: на слайде вы видите страничку конспекта нерадивого ученика, отображающую уравнения данных реакций, на которой некоторые фрагменты записей испорчены. Попробуйте восстановить записи. (Работа по очереди у доски и в тетрадях) Обучающиеся комментируют записи.

6. Бронзовые острова

Выступления обучающихся о важнейших сплавах меди: бронзе, латуни, мельхиоре. Выступление длится 1-1,5 минуты и сопровождается подготовленными дома слайдами, на которых приведен состав сплава, важнейшие области его применения, демонстрацией изделий из этих сплавов.

7. Пристань Говорящего медного котелка

«Он ударил в медный таз...»

(К. Чуковский, "Мойдодыр")

Обязательная принадлежность в быту -- медная (точнее, латунная) посудина с длинной ручкой -- варить вишневое варенье полагается непременно в "медном" тазу. На кухне успешно живут и служат изделия из меди и ее сплавов с цинком -- латуни и с оловом -- бронзы. Это ступки, кофеварки-джезвы, непригорающие сотейники, подсвечники, дверные ручки и т.д. Красивые, прочные и удобные, медные и латунные предметы обихода на воздухе все же постепенно покрываются зеленым налетом или темнеют.

Спросим котел медный: "Отчего позеленел, бедный?" И он ответит (если сможет) следующее.

Воздух -- сложная смесь газов, где, кроме кислорода и азота, есть углекислый газ, пары воды и небольшая примесь сероводорода. Они и вызывают образование на поверхности медных, латунных и бронзовых изделий черного налета оксида меди CuO и сульфида меди CuS, или зеленого налета гидроксида-карбоната меди Cu₂CO₃(OH)₂ -- вещества такого же состава, как минерал малахит.

Практическое задание: попробуем очистить медные монеты, воспользовавшись инструкцией. (На столе у каждого монета и необходимое оборудование и реактивы для очистки)

Чтобы удалить черноту и зелень, поверхность медного или латунного изделия протирают тампоном, смоченным в нашатырном спирте (водном растворе аммиака, а потом ополаскивают металл теплым мыльным раствором). Аммиак NH₃ реагирует с соединениями меди, которые дают черный и зеленый налет, с образованием хорошо растворимого в воде аммиачного комплекса состава [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

Дома попробуйте очистить медное изделие старинным способом. (Распечатанная нструкция по очистке дается каждому обучающемуся).

Старинное средство для чистки медных и латунных предметов -- "уксусное тесто". Это смесь муки и столового уксуса, которую замешивают непосредственно перед использованием. "Тесто" наносят на металлическую поверхность, дают ему высохнуть и счищают щеткой или тряпкой. Уксусная кислота взаимодействует с оксидом меди и гидроксидом-карбонатом меди, в результате образуется ацетат меди Cu(CH₃COO)₂. Мука тоже вносит свой вклад в дело очистки изделия: она служит адсорбентом загрязнений.

8. Озеро Творчества

Знаете ли вы, что соединения меди использовались для изготовления старинных красок для иконописи? Краски у иконописцев особенные. Их можно готовить самим. Краска состоит из двух компонентов - пигмента и связующего. Пигменты - это перетертые в мельчайший порошок природные материалы. Связующее - это яичный желток (эмульсия). Пигмент смешивается с эмульсией до нужной консистенции. Для иконописи используются в основном беличьи и колонковые кисти. Для изготовления пигментов используют химические соединения, обладающие повышенными цветовыми качествами. Мы воспользуемся порошком малахита.

Практическое задание:

В фарфоровую чашечку для выпаривания или в химический стакан помещается 3-4 мл желтка куриного яйца и немного растертого малахита. При постепенном перемешивании в полученную массу вводится несколько капель уксусной кислоты (играющей роль фиксатора цвета). Полученной собственноручно краской можно тут же попробовать что-нибудь изобразить на листе бумаги.

Прибытие к месту назначения. Медное королевство.

Рефлексия. Заключительное слово учителя.

Итак, мы прошли свой путь и выполнили поставленную задачу - узнали много нового и интересного о таком знакомом и незнакомом веществе: меди. Каждая находка, каждое открытие - дело труда, настойчивости, совместных усилий. Урок прошел плодотворно и достиг поставленной цели. Спасибо за творческое отношение к подготовке домашнего задания. Материалы представленных рассказов показывают умение использовать не только обязательную школьную литературу, но и дополнительную литературу. Многие приведенные фактические примеры иллюстрируют связь химии с другими предметами: географией, биологией, литературой.

Все обучающиеся класса получают оценки за урок, им вручаются ключи от Медного королевства.

Домашнее задание.

Заполнить кроссворд «Медь» (выдается в распечатанном варианте каждому), почистить медное изделие при помощи старинного рецепта (выдается в распечатанном варианте каждому), результат занести в тетрадь или представить фотоотчет по проделанной работе. Написать стихотворение о меди или ее соединениях (по желанию).

Вот и закончилось наше путешествие, но я надеюсь, что вместе мы осуществим еще не одно подобное путешествие и посетим множество других чудесных мест на бескрайних просторах Химии.

Всего вам доброго, до новых встреч!

Кроссворд к уроку «Путешествие в Медное королевство»

1.

2. Сплав меди с цинком.

3. Медная монетка достоинством 1/4 копейки времен Петра I

4. Сплав меди с оловом.

5. Медно-никелевый сплав.

6. Город на севере Красноярского края, крупнейший центр цветной металлургии.

7. Поверхностная пленка, "благородная ржавчина", появляющаяся в результате окисления изделий из меди и ее сплавов под действием влаги, содержащейся в воздухе.

Если твои ответы верны, в выделенных клетках ты сможешь прочесть название одного из важнейших медьсодержащих минералов.