Муниципальное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа села Красная Горка
муниципального района Нуримановский район
Республики Башкортостан
Урок химии:
Независимое расследование по теме «Щелочные металлы»
(9 класс)
Автор: ,
учитель химии.
Независимое расследование
по теме «Щелочные металлы» (9 класс)
Тип урока: урок объяснения нового материала.
Вид урока: ролевая игра «Независимое расследование», учитель – организатор учебного процесса, а ученики – исследователи.
Цели урока:
- усвоение учащимися знаний о строении атомов, физических и химических свойствах щелочных металлов, их соединений;
- развитие умений выделять существенные признаки и свойства объектов, классифицировать факты, делать выводы;
- формирование оперативно-контрольных умений;
- развитие познавательного интереса, коммуникативных качеств, уверенности в своих силах, настойчивости, умения действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда.
Оборудование и реактивы для урока: инструкции для групп, информационные листы, образцы щелочных металлов, вода, чашка Петри, фенолфталеин, соли лития, натрия, калия, фарфоровые чашки, спиртовка, нихромовая проволока, медиапроектор, экран, презентация (на основе учебного курса «1С: Образовательная коллекция. Общая и неорганическая химия. 10-11 класс»), тест
Ход урока.
I. Вступительное слово учителя
Учитель: На этом уроке мы поведем разговор о простых веществах – металлах, рассмотрим их с точки зрения разных наук.
В глубокой древности люди обратили внимание на металлы, обладавшие привлекательной двойственностью свойств: им можно было придать любую форму, расплавив на костре, и после этого получить твердые наконечники для стрел и копий, несгибаемые в самом жарком бою. Поэтому вполне естественно, что век каменный уступил место векам медному, бронзовому, железному…
Без металлов немыслим современный уровень земной цивилизации.
II. Ориентировочно – мотивационный этап.
На следующем этапе учитель ставит перед учащимися цель урока, обозначает круг исследуемых вопросов и проблем, формулирует задачи изучения темы.
Учитель: Сегодня вы проведете независимое расследование в удивительном мире металлов. Названия трех металлов из тех, которые вы будете изучать, зашифрованы в ребусах
(Информационный объект - презентация, кадр №2, проецируется ребусы с названиями металлов литий, натрий, калий)
? Какие это металлы?
? Дополните эту группу металлов и объясните свой ответ.
? Как называется эта группа элементов?
? Почему эти металлы названы щелочными?
Учащиеся записывают в тетрадях тему урока. В течение занятия по мере поступления сведений оформляют в тетради карту расследования по блокам: «История», «Геология», «Биология», «Физика», «Химия», что способствует формированию культуры учебного труда.
III. Операционно - исполнительский этап.
Для получения достоверных и разнообразных сведений о щелочных металлах учитель создает оперативные группы физиков, биологов, геологов, историков химиков. Каждая группа получает инструкцию по проведению расследования (см. Приложение1) Группы работают по инструкции в течение 20 мин. Учащиеся знакомятся с учебной информацией о различных щелочных металлах (см. Приложение 2 «Информационные листы»), принимают самостоятельное решение о ее важности и соответствии цели своего исследования.
По окончании работы группы докладывают о результатах своих изысканий. В это время остальные учащиеся дополняют свои карты расследования новыми данными.
Выступление группы «Историки»
Учащиеся рассказывают об открытии щелочных металлов, учитель предлагает для просмотра презентацию (Информационный объект - презентация, кадр №3,4).
Выступление группы «Геологи»
Группа дает информацию о местах распространения каждого элемента, учитель проецирует кадры (Информационный объект - презентация, кадр №5,6).
Выступление группы «Биологи»
Учащиеся рассказывают о содержании щелочных металлов в живых организмах, учитель проецирует кадры (Информационный объект - презентация, кадр №7).
Выступление группы «Физики»
Учащиеся показывают модель кристаллической решетки щелочных металлов, рассказывают о физических свойствах, учитель демонстрирует набор «Щелочные металлы» и проецирует следующие кадры (Информационный объект - презентация, кадры №8,9).
Учитель: Настало время провести химическую экспертизу предложенных материалов.
Атомы и молекулы могут располагаться в пространстве в самом причудливом порядке, составлять различные структуры, от строения которых решающим образом зависят свойства твердых тел.
? Что общего в строении атомов щелочных металлов?
? Как это отражается на их химических свойствах?
? С какими веществами взаимодействуют щелочные металлы?
Выступление группы «Химики»
Группа дает информацию о химических свойствах щелочных металлов. (Информационный объект - презентация, кадр №10).
Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами, с водородом образуя гидриды, с хлором – хлориды, с серой – сульфиды, с азотом – нитриды. При взаимодействий с кислородом литий образует оксид лития Li2O, натрий – пероксид Na2О, калий – надпероксид КО2.
Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой, образуя щелочи и восстанавливая воду до водорода. Учитель показывает демонстрационный эксперимент: взаимодействие натрия с водой (напомнить о правилах ТБ). Учащиеся записывают уравнения реакций к данной схеме, каждая группа с одним металлом. Но химическая активность щелочных металлов неодинакова.
? Как изменяется активность в группе щелочных металлов при переходе от лития к францию? Почему?
Таким образом, характер взаимодействия металлов с водой обусловлен сочетанием их физических свойств, которые, в свою очередь, зависят от строения металлов.
Учитель: А теперь рассмотрим соединения, которые образуют эти металлы
(Информационный объект - презентация, кадр №11). Напишите формулы соединений к данной схеме.
Учащиеся составляют формулы оксидов, гидроксидов, солей щелочных металлов.
Характеризуем свойства этих соединений (Информационный объект - презентация, кадры №12, 13, 14, 15,16)
Далее учащиеся выполняют лабораторную работу по обнаружению ионов калия, лития, натрия (, . Неорганическая химия. Основы органической химии: учебник для 8-9 кл.- М.: Просвещение, 2004,стр.231)
IV.Рефлексивно-оценочный этап.
Для закрепления материала учащимся предлагается пройти тестирование.
(Информационный объект - Тест, проецируется на экран). Учащиеся отвечают на вопросы в тетради и проводят самооценку (подсчет баллов)
Далее учитель оценивает работу групп и отдельных учащихся.
Домашнее задание предлагается в двух видах:
- провести повторный «физико-химический анализ» (выучить материал по учебнику)
- исследовательский: написать формулы соединений калия и натрия, которые применяются в быту (поваренная соль, марганцовка, питьевая сода, кристаллическая сода, поташ)
Подведение итогов урока.
Учитель: Природа, частью которых являются щелочные металлы, окружает нас загадками, и попытка их решения принадлежит к величайшей радости жизни.
(Информационный объект - презентация, кадр №17)
Человек рождается на свет,
Чтоб творить, дерзать – и не иначе.
Чтоб оставить в жизни добрый след
И решить все трудные задачи.
Человек рождается на свет…
Для чего? Ищите свой ответ!
Приложение 1.
Инструкция проведения «следственного эксперимента» группой физиков
Цель: смоделировать металлическую кристаллическую решетку и показать физические свойства металлов.
Порядок действий
1. «Постройте» металлическую кристаллическую решетку (использовать шаростержневые модели)
2. Объясните физические свойства металлов:
а) электрическую проводимость;
б) теплопроводность;
в) ковкость;
3. Подготовьте устный отчет об особенностях физических свойств щелочных металлов.
Инструкция проведения «дактилоскопического исследования» группой геологов.
Цель: выяснить области распространения щелочных металлов.
Порядок действий
1. Прочитайте тексты.
2. В блоке «Геология» своей карты расследования обозначьте места распространения каждого элемента.
3. Подготовьте устный отчет.
Инструкция проведения «биохимического исследования» группой биологов
Цель: выяснить содержание щелочных металлов в живой природе.
Порядок действий
1. Прочитайте тексты.
2. В блоке «Биология» своей карты расследования внесите сведения о содержании щелочных металлов в живых организмах.
3. Подготовьте устный отчет.
Инструкция составления исторической справки группой историков
Цель: подготовить историческую справку об открытии щелочных металлов.
Порядок действий
1. Прочитайте тексты.
2. Внесите в блок «История» своей карты расследования сведения об открытии щелочных металлов.
3. Подготовьте устный отчет.
Инструкция проведения химической экспертизы группой химиков
Цель: выявить химические свойства щелочных металлов.
Порядок действий
1. Прочитайте текст на стр. 229 (, . Химия 8-9 класс)
2. Внесите в блок «Химия» своей карты расследования сведения о химических свойствах щелочных металлов.
3. Подготовьте письменный отчет, выполнив задание 3 на стр.229
Приложение 2 «Информационные листы»
Литий
Литий был открыт в 1817 г. шведским химиком А. Арфведсоном при анализе минерала петалита. Металл назвали литием, что в переводе с греческого означает «камень». Впервые был получен Г. Дэви в 1818 г. Содержание лития в земной коре – 3,2*10 -3 % от ее массы. Известно около 30 минералов лития, пять из них имеют промышленное значение. Мировое производство этого металла – около 39000 тонн в год; по некоторым оценкам, его запасы составляют 7,3*106 т. В морской воде содержание лития 0,17*10-4 %.
Среднее содержание в организме человека (мышечная, костная ткани, кровь) – 0,67 мг. Суточная потребность организма: 0,1- 2 мг.
Долгое время и литий, и его соединения почти не находили практического применения. Лишь в XX в. их стали использовать в производстве аккумуляторов, в нефтехимическая
промышленность" href="/text/category/himicheskaya_i_neftehimicheskaya_promishlennostmz/" rel="bookmark">химической промышленности как катализаторы, в металлургии. Сплавы лития легки, прочны, пластичны. Но главная область применения лития сегодня – атомная техника. Литий нашел применение и в медицине: карбонат лития и литиевая соль салициловой кислоты служат средством для растворения мочевой кислоты, выделяющейся при подагре и некоторых других болезнях. Так «безработный» в прошлом веке элемент в наши дни стал необходимым.
Цезий
Цезий был первым элементом, открытым с помощью метода спектрального анализа. В 1860 г немецкие ученые Р. Бунзен и Г. Кирхгоф по синим линиям в спектре обнаружили в воде, взятой из минеральных источников в Баварии, новый химический элемент. Название элемента происходит от латинского слова «цезиус» - «голубой».
По распространению в земной коре цезий достаточно редкий элемент: 3,7*10-4 % по массе. Незначительное количество цезия есть в морской воде – 5*10-6 %. Промышленное значение имеет лишь один из минералов цезия – поллуцит.
Содержится в человеческом организме, суточная потребность составляет 0,004 – 0,03 мг.
Соединения цезия используют довольно широко в оптике, электротехнике, радиолокации, кинотехнике. Металлический цезий чаще всего применяется в исследованиях по физике и химии плазмы. Способность цезия отдавать электрон даже при незначительных воздействиях извне сделала этот металл незаменимым для изготовления фотоэлементов и фотоумножителей.
Натрий
В 1807 английский химик и физик Г. Дэви впервые получил натрий в чистом виде при электролизе едкого натра. Дэви же первый изучил его свойства.
Натрий – самый распространенный в природе щелочной металл, один из самых распространенных в природе элементов – 2,5 % от массы земной коры. Натрий входит в состав гранитов, базальтов, полевых шпатов, множества минералов. Его содержание в морской воде составляет 1,06 %.
Мировое производство поваренной соли – 1,68*107 , карбоната натрия – 2,9*107, металлического натрия – 2*105 т в год, запасы натрия практически не ограничены.
Среднее содержание в организме человека – 100 г. Натрий активно участвует в обмене веществ в живых организмах. Содержится в эритроцитах крови, сыворотке, пищеварительных соках, играет важную роль в водно-солевом обмене и поддержании кислотно-щелочного равновесия. Присутствует натрий и в тканях растений. Однако роль этого элемента в жизни растений еще не изучена до конца.
Натрий входит в состав многих лекарственных препаратов. В том числе таких, как питьевая сода, норсульфазол. Многие антибиотики используются в медицинской практике главным образом в виде натриевых солей. Столь же разнообразно применение натрия и его соединений в промышленности. Жидкий натрий служит теплоносителем в атомных реакторах некоторых конструкций. Металлическим натрием восстанавливают из соединений такие ценные металлы, как цирконий тантал. Используется в качестве катализатора при синтезе каучука и в других органических синтезах.
Калий
Человечество знакомо с калием более полутора веков. В лекции, прочитанной в Лондоне 20 ноября 1807 г, Г. Дэви сообщил, что при электролизе едкого кали он получил «маленькие шарики с сильным металлическим блеском…Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали со взрывом». Это и был калий.
В земной коре содержится 2,5% калия по массе. Калийсодержащих минералов известно несколько сотен, среди них сильвин, карналлит, ортоклаз. Содержится в морской воде – 0,037%. Мировое производство солей калия – 5,1*107, металлического калия – 200 т в год. Запасы огромны.
Важен для всех живых организмов. При недостатке этого элемента замедляется рост растений, желтеют листья, плоды становятся менее сладкими, семена теряют всхожесть.
Калий используют обычно в форме солей. Калийные удобрения – это природные или измененные в процессе химической обработки соли калия. Нитрат калия (калийная селитра) – двойное удобрение и окислитель, компонент дымного пороха; фторид калия важнейший металлургический флюс; перманганат калия (марганцовка) – окислитель и антисептик; хлорат калия (бертолетова соль) применяют в пиротехнике и производстве спичек; карбонат калия (поташ) необходим при варке стекла. Металлический калий употребляется как материал электродов в химических источниках тока, как восстановитель при получении некоторых металлов и как теплоноситель в атомных реакторах.
Содержится в человеческом организме (140г). Суточная потребность организма: 1,4- 7,4 г.
Франций
Часто франций относят к синтезированным элементам, хотя первоначально он был обнаружен в природе (1939). Франций был открыт французской исследова-тельницей М. Перей. Она доказала, что актиний в редких случаях распадается, испуская альфа-частицу. Продуктом альфа-распада актиния и оказался франций.
Все его изотопы неустойчивы, период полураспада наиболее устойчивого из них равен 21, 8 мин. Это один из редчайших элементов. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится около 24,5 г франция. Ничтожные количества франция содержатся в урановых рудах. Чтобы изучить его свойства, ученым приходилось работать с ничтожным количеством элемента. Только в начале 50-х гг. франций удалось получить искусственно в результате облучения тория потоком быстрых протонов.
В организме человека не содержится.
Рубидий
Рубидий был открыт по характерным линиям в длинноволновой области спектра в 1861 г. немецкими учеными Р. Бунзеном и Г. Кирхгофом. Цвет этих линий определил и название элемента: в переводе с латыни «рубидис» - «темно-красный». В 1863 г. Бунзен получил рубидий в чистом виде.
В земной коре содержится 1,5*10-2 % рубидия. Он не принадлежит к числу редких элементов, но очень рассеян и не образует собственных минералов. Как примесь он входит в минералы калия, цезия и лития. В морской воде 2*10-5 % рубидия.
Рубидий – один из немногих химических элементов, ресурсы и возможности добычи которого больше, чем нынешние потребности в нем. Применяют его (только в виде соединений) весьма ограничено: как катализатор некоторых нефтехимических процессов и при получении стирола и бутадиена – исходных веществ для получения синтетического каучука. Рубидий входит в состав некоторых болеутоляющих лекарственных средств.
Рубидий содержится в морских водорослях, чае, кофе, сахарном тростнике и табаке. Среднее содержание в организме человека – 680 мг. Суточная потребность организма: 1,5 – 6 мг.
Литература
1., «Современные открытые уроки химии 8-9 классы (Серия «Школа радости»).- Ростов на Дону: издательство «Феникс», 2002.
2. , Независимое расследование по теме «Щелочные металлы»// Химия в школе.- 2002. - №3. – с.25-30.
3. , , Строение атомов, физические и химические свойства, применение щелочных металлов.// Химия в школе.- 2002.-№2.- с.42-44.
4. , MICRSOFT OFFICE учителю химии // Химия в школе.- 2003.- №4.с.32-36.
5. Мультимедиа учебный курс «1С: Образовательная коллекция. Общая и неорганическая химия 10-11 классы».
