Урок по химии для 11 класса «Металлы главных подгрупп»

Министерство образования и науки Республики Марий Эл

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального обучения Республики Марий Эл «Транспортно-энергетический техникум»

Открытый урок по дисциплине «Химия»

преподавателя Голяковой Зинаиды Анатольевны

Металлов много есть, но дело не в количестве:
В команде работящей металлической
Такие мастера, такие личности!
Преуменьшать нам вовсе не пристало
Заслуги безусловные металлов
Пред египтянином, китайцем, древним греком
И каждым современным человеком.

2013г

Звенигово

Урок с использованием ИКТ по теме «Металлы главных подгрупп».

Раздел1. «Общая и неорганическая химия».

Тема 2.4. Вещества и их свойства

План открытого учебного занятия по дисциплине «Химия».

Дисциплина - «Естествознание (Химия)»

Профессия -260807.01 «Повар-кондитер»

Группа - 214

Дата проведения- ноябрь 2013г

Преподаватель - Голякова Зинаида Анатольевна

Тема занятия -Металлы главных подгрупп.

Вид занятия - формирование новых знаний

Тип занятия - урок усвоения знаний на основе имеющихся

Продолжительность занятия - 2 часа.

Цель занятия: Углубить знания о химических свойствах металлов, развивать умения составлять уравнения химических реакций.

Задачи:

образовательные - углубить знания учащихся об основных химических свойствах элементов-металлов; продолжить формировать умения и навыки связывать положение металлов в ПСХЭ Д.И.Менделеева, особенности строения их атомов с химическими свойствами, повторить физические свойства металлов;
развивающие -развивать познавательный интерес, умение логически мыслить, находить и объяснять причинно-следственные связи, прогнозировать; развивать познавательную активность учащихся, вырабатывать умение наблюдать, анализировать, делать выводы, объяснять ход эксперимента; углубить представление о многообразии металлов;
развивать умение записывать уравнения реакций, характеризующие свойства металлов;

воспитательные - воспитывать коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, воспитывать самостоятельность в работе, создать условия для развития познавательного интереса к химии;
способствовать формированию дисциплинированности, умения слушать, концентрировать свое внимание. поддерживать постоянный интерес к приобретению новых знаний, используя для этой цели современные методы и приемы подачи новой информации с помощью современных ТСО.

Требования к знаниям, умениям, навыкам учащимся в соответствии с программой и ГОС.

Требования к знаниям: - знать положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов, химические свойства металлов главных подгрупп; варианты классификации металлов.

Требования к умениям: давать характеристику металлов на основании Периодического закона, использовать знания ПЗ и ПСХЭ для объяснения изменений свойств химических элементов и простых веществ на конкретных примерах, на основе положения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов делать вывод о возможности протекания химических реакций с водой, кислотами и солями, получить навыки проведения химических реакций.

Планируемый результат:

1. Знание.

Положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов. Повторить и обобщить сведения о металлической связи и кристаллической металлической решётке, общие физические свойства металлов, варианты классификации металлов.

2. Понимание.

Причину изменения восстановительных свойств металлов в ПСХЭ и физических свойств на основе строения атома.

3. Применение.

Использовать знания ПЗ и ПСХЭ для объяснения изменений свойств химических элементов и простых веществ на конкретных примерах.

4. Анализ.

Сравнивает строение различных атомов металлов, анализируя изменения их свойств на основе знаний Периодического закона.

Междисциплинарные связи.

Дисциплины:

Внутридисциплинарные связи: Темы «Строение атома», «Строение вещества», «Общая характеристика неметаллов», «Коррозия металлов», «Получение металлов».

Учебное оснащение занятия:

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, электрохимический ряд напряжения металлов.

На столе преподавателя: компьютер, проектор, экран, презентация Power Point.

На столах учащихся: инструктивные карты.

На столах микрогрупп:

химические реактивы- растворы сульфата меди, соляной кислоты, гвоздь, порошок магния.

химическая посуда - штатив с пробирками, держатель для пробирок, стеклянные палочки, шпатель.

Средства обучения: инструктивные карты.

Средства наглядности:

Презентация «Металлы главных подгрупп».

Методы обучения:

-словесные (беседа),

-наглядные (инструкции, презентация),

-практические (демонстрационные опыты),

-проблемные (решение проблемных ситуаций),

-информационно-коммуникативный; современные электронные средства обучения.
Методы контроля:

-индивидуальный устный,

-фронтальный устный,

-письменный по инструктивным картам,

-экспериментальный.

Обоснование целей и методов.

Тема занятия«Металлы главных подгрупп» входит в раздел «Общая и неорганическая химия»,тема 1.7. Металлы и неметаллы, занимает 2 часа учебного времени. Она включает большой фактический материал, актуальна. ИКТ позволяет доходчиво, наглядно, за более короткое время, с большим пониманием со стороны обучающихся изложить материал. Это один из эффективных способов повышения мотивации и индивидуализации обучения, развития творческих способностей учащихся и создания эмоционально-комфортной среды на уроках.

План урока.

I. Организация урока.

Приветствие, проверка посещаемости, мотивация на учебную деятельность. Внимательно осмотритесь вокруг. Где бы вы ни были: дома или в школе, на улице или в транспорте - вы увидите, какое множество металлов трудится вокруг нас и для нас.

II. Сообщение темы урока, цели, задач и мотивация учебной деятельности учащихся.

Эпиграфом нашего урока можно взять слова Михаила Васильевича Ломоносова: «Металлы - светлое тело, которое ковать можно».

Металлов много есть, но дело не в количестве:

В команде работящей металлической

Такие мастера, такие личности!

Преуменьшать нам вовсе не пристало

Заслуги безусловные металлов

Пред египтянином, китайцем, древним греком

И каждым современным человеком.

Именно ковкость и пластичность металлов были важнейшими свойствами, благодаря которым металлы начали активно использоваться человеком. Первые сведения использования металлов в хозяйственной деятельности людей относятся к 4-3 тыс. до н.э. Это время называют медным веком. Затем бронза заменила чистую медь и именно из этого сплава начали изготавливать орудия труда и оружие.

Когда человек научился получать температуру более 1500 °С наступила эпоха изделий из железа и его сплавов - чугуна и стали. Это время стали называть железным веком, начало которого датируют с середины 1 тыс. до н.э. условно можно сказать, что железный век продолжается и по сей день. Ведь примерно 9/10 из всех используемых металлов и сплавов - это сплавы на основе железа. Сегодня мы разбираем свойства металлов главных подгрупп.

III. Актуализация ранее усвоенных знаний.

Вопросы к студентам.

1.Определите способ получения металла и разновидность этого способа.

А) восстановление меди из медной руды куприта (Cu₂O)

Cu₂O + C = 2Cu + CO­ (при t)

Б) восстановление хрома из оксида хрома (III)

Cr₂O₃ + 2Al = 2 Cr + Al₂O₃ (при t)

В) восстановление вольфрама из оксида вольфрама (VI)

WO₃ + 3H₂ = W + 3 H₂O (при t)

(вопросы на слайде).

2.Устно отвечаем на вопросы «Общая характеристика металлов».

Металл-элемент

Металл-вещество

1. Положение в ПСХЭ

1А,2А,3А-подгруппы,

все d-элементы

1.Кристаллическая решетка - металлическая

2. Количество внешних электронов - 1,2,3 у большинства металлов

2.Вид химической связи - металлическая

3. Образует:

-простое вещество,

-ион Меⁿ⁺;

-оксид или гидроксид;

-соль

3. Металлы являются восстановителями.

Ме⁰ - nе = Меⁿ⁺.

3.Самые мягкие - щелочные металлы,

Самый твердый - хром,

Самый легкий - литий (плотность 0,53 г/см),

Самый тяжелый осмий (плотность 22,5 г/см),

Самый легкоплавкий - ртуть (температура плавления -( -38,9С),

Самый тугоплавкий - вольфрам (3420 С),

Магнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт,

Вытягиваются в проволоку и листы - золото, медь, алюминий,

Хрупкие - висмут и марганец,

Самые блестящие - серебро, алюминий, палладий,

Наиболее электропроводные - серебро, медь, золото, алюминий.

Драгоценные металлы- золото, серебро, платина, рутений, родий, осмий, иридий.

Радиоактивные металлы - уран, торий, полоний, актиний, франций, радий.

IV. Объяснение нового материала.

Основополагающий вопрос. Какие знания о свойствах металлов необходимы человеку?

1.Классификация металлов.

Металлы 1 главной подгруппы называются щелочными -образуют щелочи, 2 группы - щелочно-земельными, из 3 группы изучаем свойства одного из широко применяемых в технике металлов - алюминия.

Атомы щелочных металлов содержат на внешнем энергетическом уровне только 1 электрон, который они легко отдают при химических взаимодействиях, поэтому являются сильными восстановителями.

Строение атома лития и натрия:

Вот, что говорится об элементах 1 группы главной подгруппы ПСХЭ:

I группа

Электрон на внешнем слое

Еле держится у нас,

Отдаём его спокойно,

Кто захочет, в сей же час.

Мы с водой в соединенье

Щелочи всегда даем,

С хлором, фтором, бромом, йодом

Дружненько в солях живём!

Литий, натрий, калий, цезий, франций

И рубидий заодно,

Нас активней нету, братцы,

Это знают все давно!

Следующие за щелочными металлами элементы составляют главную подгруппу II группы, также являются типичными металлами, обладающими сильной восстановительной способностью. Са, Sr, Ba, Ra - щелочноземельные металлы.

II группа

Мы идём за первой следом,

И валентность наша два,

Без стесненья, скажем смело -

О нас добрая молва.

Средь химического братства

Народ мы очень дружный:

Бериллий, магний, кальций,

Стронций, барий, радий.

С нами трудно состязаться,

Каждый из нас в жизни архиважный,

Каждый из нас в жизни архинужный!

К металлам относятся и элементы главной подгруппы III группы, исключая бор.

Из элементов главных подгрупп следующих групп к металлам относят:

в IV группе - германий, олово, свинец;

в V группе - сурьма и висмут;

в VI группе - полоний.

Элементы побочных подгрупп - все металлы.

2.Химические свойства металлов.

Зная строение металлов, можно предвидеть их общие химические свойства.
В атомах металлов на внешней электронной оболочке находятся электроны, которые легко отрываются от атомов.
Наиболее общим химическим свойством металлов является способность их атомов при химических реакциях отдавать валентные электроны и превращаться в положительно заряженные ионы, т.е. металлы в реакциях являются сильными восстановителями.
2.1.Взаимодействие с простыми веществами: кислородом, галогенами, серой, азотом, водородом.

Реакции с кислородом.
4 Nа + O2 → 2 Nа2O; (побочный продукт)
Взаимодействие с галогенами.
2К + Cl2 →2 КCl;
Взаимодействие с серой.
2K + S → K2 S;

Са + S → СаS;

Взаимодействие с азотом.

6К + N₂ → 2K ₃ N;

Взаимодействие с водородом (щелочные металлы).

2К + Н₂ → 2КН
Обратите внимание, что в этих реакциях атомы металлов отдают электроны, т.е. являются восстановителями, а неметаллы принимают электроны, т.е. являются окислителями.

Вывод: Запомните, металлы реагируют с галогенами, кислородом, серой, азотом, водородом, образуя соединения ……иды. В реакциях с неметаллами металлы являются восстановителями.
Давайте теперь рассмотрим с вами взаимодействие металлов со сложными веществами.
2.2. Взаимодействие со сложными веществами.

2.2.1.Взаимодействие металлов с водой.
При каких условиях металлы вступают в реакцию с водой? (При обычной температуре и при нагревании).
Что образуется при взаимодействии воды с активными металлами при обычной температуре? (Образуется гидроксид и выделяется водород).
Обсуждаем, какой металл реагирует более активно с водой? Почему? С чем это связано? (Положение в ПСХЭ, чем больше радиус, тем активнее металл).
2Na + H2O → 2NaOH + H2 ↑.
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑.
Как вы думаете, почему натрий более активно взаимодействует с водой, чем кальций? (Натрий более активный металл, чем кальций. Он легко отдает свои валентные электроны, является самым сильным восстановителем).
При взаимодействии воды с менее активными металлами образуются оксиды металлов и выделяется водород. Это металлы, стоящие в ряду напряжений после алюминия. Составляем уравнение реакции взаимодействия цинка с водой.
Zn + H2O → ZnO + H2 ↑;
Скажите пожалуйста, все ли металлы взаимодействуют с водой? (Нет).
Совершенно верно. А почему? (см. электрохимический ряд напряжения).
Скажите, а будет ли золото взаимодействовать с водой? (Нет).
Почему? (В ЭХ ряду после водорода) .Медь, ртуть, серебро, платина, золото с водой не реагируют!
Au + H2O → реакция не идет
Запомните! Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до алюминия (включительно) образуют с водой гидроксиды, от алюминия до свинца - оксиды. Остальные с водой не реагируют.
2.2.2. Взаимодействие металлов с растворами кислот.
Мg + 2HCl → Мg Cl2 + H2 ↑;
Запомните! Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений до водорода могут вытеснять водород из растворов кислот. Металлы стоящие в электрохимическом ряду напряжений после водорода не могут вытеснять водород из растворов кислот.
Cu + H2SO4 → не реагирует.
Какой же вывод можно сделать из этого? С помощью преподавателя находят правильные ответы на поставленные вопросы, делают выводы.

Итак, ряд поправок:
1. правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой образуется растворимая соль;
2. концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагируют с металлами по особому, при этом водород не образуется;
3. на щелочные металлы правило не распространяется, т.к. они легко взаимодействуют с водой.
Вывод: из уравнений реакций видно, что в них окислителями являются ионы водорода и ионы неметаллов, а атомы металлов - восстановители.
2.2.3. Взаимодействие металлов с растворами солей.
Показываем, какие металлы вытесняют из солей по ряду напряжений металлов.
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4

Запомните! В электрохимическом ряду напряжений металл, стоящий левее, может вытеснять из растворов солей металл, стоящий правее (записываем в тетрадь).
Исключение: металлы до магния не могут вытеснять другие металлы из растворов солей, так как в первую очередь реагируют с водой, образуя щелочи.

3.Свойства алюминия: Главное, ребята, вес удельный мой,

Потому в дюралях я главный составной,

Назван я «крылатым», так как самолёты

Надежно, легко отправляю в полёты.

« Я металл, серебристый и лёгкий,

И зовусь самолётный металл,

И покрыт я оксидною плёнкой,

Чтоб меня кислород не достал».

Взаимодействие с кислородом.
4Al + 3O2 → 2Al2O3; (при нагревании)
Взаимодействие с галогенами.
2Al + 3Br2 → 2AlBr3; (при нагревании)
Взаимодействие с серой.
2 Al + 3S = Al ₂S₃ (при нагревании)

Взаимодействие с азотом

2 Al + N₂ = 2Al N (при нагревании)

С водородом непосредственно не реагирует.

Поскольку алюминий проявляет амфотерные свойства, то он реагирует и с кислотами и с щелочами, образуя соли. Является активным металлом, поэтому также реагирует и с водой. Почему в быту алюминий не проявляет свойства активного металла?» (поверхность алюминия покрыта оксидной пленкой).

4.Практическая работа. Анализ свойств металлов.

1. Демонстрация фрагментов «Горение алюминия», «Реакция натрия с водой», «Реакция хлорида олова (2) с цинком», опытов «Взаимодействие магния с соляной кислотой», «Взаимодействие сульфата меди (2) с железом». Запись уравнение реакций в инструктивную карту.

2. Отвечаем на вопрос 1. Заполняем пропуски в тексте.

3. Вопрос 2. Из букв соответствующих правильным ответам составляем название планеты.

4. Вопрос 3. Устно отвечаем на вопросы.

5. Вопрос 4. Вставляем слова после стрелки. На каких свойствах основано применение алюминия.

5.Роль металлов в организме человека. Резерв времени.

Сообщение обучающихся. Роль натрия и калия.

Простые вещества - металлы и сложные металлсодержащие вещества играют важнейшую роль в «жизни» Земли. Атомы или ионы многих металлов входят в состав соединений, определяющих обмен веществ организме человека, животных, растений. Например, в крови человека найдено 76 элементов, из них 14 являются металлами. Кальций, калий, натрий, магний присутствуют в большом количестве, т.е. являются макроэлементами, а такие как марганец, железо, кобальт, цинк, медь, молибден, хром - в небольших количествах - т.е. микроэлементами. Если вес человека 70 кг, то в его организме содержится (в граммах): кальция - 1700, калия - 250, натрия - 70, магния - 42, железа - 5, цинка -3. Все металлы очень важны, проблемы со здоровьем возникают как при их недостатке, так и при избытке.

Велика роль щелочных и щелочно-земельных металлов в жизнедеятельности организмов. Так, ионы натрия, калия, кальция и магния составляют 99% от общего содержания металлов. Ионы калия - основной внутриклеточный ион, ионы натрия - главный внеклеточный ион. Их взаимодействие поддерживает жизненно важные процессы. В организме человека растворимые соли натрия входят в состав плазмы крови, лимфы. Ионы магния и кальция участвуют в терморегуляции организма. Кальций - основной элемент для образования зубов, костей. Ионы кальция ослабляют действие на организм токсинов. Магний необходим для деятельности нервно-мышечного аппарата, при его недостатке наблюдается мышечное подергивание, остановка роста конечностей.

Например, ионы натрия регулируют содержание воды в организме, передачу нервного импульса. Его недостаток приводит к головной боли, слабости, слабой памяти, потери аппетита, а избыток - к повышению артериального давления, заболеваниям сердца. Рекомендуется потреблять в день не более 5г поваренной соли на взрослого человека.

6. Металлы в профессии повара.

Устно перечисляем рекомендации повару, связанные с темой «Металлы».

1. Не варить кислое в посуде из алюминия.

2. Не чистить алюминиевую посуду шкуркой, не кипятить содовый раствор.

3. Не использовать эмалированную посуду с отбитой эмалью

4. Заботиться о сохранении витаминов и минеральных веществ при варке овощей, мяса итд.

V.Закрепление.

Давайте повторим с вами все, что изучили сегодня на уроке.
Какими знаниями должен обладать человек о металлах? Заполняем схему 11. С какими веществами взаимодействуют металлы? ( С простыми и сложными)
2. Какие вещества образуются при взаимодействии воды с натрием, железом, ртути? (Щелочь, оксид, не реагирует)
3. Вытеснят ли железо и медь (каждый по отдельности) водород из растворов кислот? Почему? (Железо - да, т.к. находится левее его в электрохимическом ряду напряжений. Медь - нет, т.к. находится правее его в электрохимическом ряду напряжений).
4. Будут ли цинк и магний вытеснять медь из раствора хлорида меди (II)? Почему? (Да. Так как цинк и магний находятся левее от меди).

VI.Этап обобщения и подведения итогов.

VII.Домашнее задание.

Конспект «Роль натрия, калия, кальция, магния, алюминия в организме человека». Выписать свойства алюминия.