Преподавание прикладного курса для учащихся 10 класса общеобразовательных школ естественно-математического направления «Химия элементов. Металлы»
, учитель химии ЕМГ
Основная часть учебного материала программы – это формирование современного химического мировоззрения и оказание помощи учащимся 10 класса общеобразовательных школ естественно-математического направления, гимназий, лицеев при подготовке к научным соревнованиям, успешному поступлению в ВУЗы.
Теоретической основой программы является химия металлов и их важнейших соединений.
Ведущими идеями предлагаемого материала программы являются:
─ материальное единство веществ природы, их генетическая связь;
─ причинно-следственные связи между составом, строением, свойствами и применением веществ;
─ познаваемость закономерностей протекания химических реакций;
─объясняющая и прогнозирующая роль теоретических знаний для фактологического материала химии элементов;
─ представление о химическом соединении как о звене в непрерывной цепи превращений веществ, об участии веществ в круговороте химических элементов и в химической эволюции;
─ объективность и познаваемость – основы разработки принципов управления химическими превращениями веществ, экологически безопасных способов их производства и мероприятий по охране окружающей среды от загрязнения;
─ взаимосвязанность науки и практики: практика – движущая сила развития науки, а успехи практики – результат развития науки.
Важнейшей особенностью является стремление сохранить высокий теоретический уровень. Это достигается путем вычленения укрупненной дидактической единицы, в роли которой выступает основополагающее понятие «химический элемент и формы его существования».
Мы стремимся показать, что современные знания ничуть не сложнее, чем традиционные. Трудности заключаются не в восприятии такого материала школьниками, а в традициях, сложившихся в сознании учителя. И считаем, что, только углубляя теоретические знания, можно сокращать объем заучиваемого материала. Если мы объясняем какое-либо явление, нет нужды в его заучивании, на что часто расходуется основное учебное время.
Основными целями являются:
─ формирование знаний и умений, которые бы способствовали отработке навыков применения теоретического материала на практике.
─ углубление и расширение рамок программного материала.
─ пособие составлено таким образом, что предполагает подготовку учащихся к поступлению в ВУЗы, в которых требуется сдача экзамена по химии, без дополнительной подготовки.
─ содержание учебно-методического комплекса способствует применению знаний по химии в жизни.
─ развитие логики, активизация мыслительной деятельности.
Основными задачами являются:
─обеспечение высокого научного уровня знаний путем их углубления и обобщения; освещение вопросов, которые недостаточно полно представлены в курсе школьной химии.
─ формирование практических навыков активного использования полученных теоретических знаний в решении различного типа задач, делать выводы, моделировать; навыков к самообразованию и самокоррекции.
─ формирование целостного представления о научной картине мира путем интеграции знаний смежных дисциплин, развития внутрипредметных и межпредметных связей с физикой, математикой, биологией.
Планируемые результаты
Учащиеся должны
─ иметь современное представление о химических закономерностях, теориях, явлениях, процессах.
─ владеть химическим языком, мышлением, навыками практической работы.
─ знать алгоритмические подходы к решению расчетных и качественных задач.
─ уметь применять знания в нестандартных ситуациях.
Анализ проведенных учебных занятий показал эффективность использования разработанного учебно-методического комплекса (УМК) в преподавании прикладного
курса «Химия элементов. Металлы». Содержание учебного материала, методы обучения, формы организации познавательной деятельности направлены на реализацию профильного обучения и повышение качества подготовки учащихся к ЕНТ.
Методические разработки учебных занятий прикладного курса
«Химия элементов. Металлы»
, учитель химии ЕМГ
Тема: «Железо и его соединения»
Урок – лекция.
Цель: дать общую характеристику железу по его положению в периодической системе химических элементов, показать особенности строения атома. Систематизировать знания учащихся о протекании химических реакций между железом и простыми, сложными веществами; о важнейших соединениях – оксидах, гидроксидах, солях. Сделать акцент на качественные реакции соединений железа (+2,+3).
Развивать умение осуществлять такие мыслительные операции как анализ, сравнение и обобщение, специальные умения: проводить, анализировать химические реакции; развивать специальную и химическую речь.
Воспитание культуры учебного труда, адекватной самооценки, умение грамотно выражать свою мысль.
Оборудование:
Телевизор. Видеомагнитофон. Кодоскоп. Кодопленки по теме «Железо». Реактивы: а) FeSО4;б) FeCI3;
в) K3
г) K4
д) NH4CNS
е) NaOH насыщенный раствор
ж) НCI
з) нагревательные приборы
Ход урока.
1. Объяснение нового материала по плану (прилагается)
1/. По распространенности в земной коре занимает четвертое место среди всех элементов, второе после алюминия.
2/. В природе находится в виде соединений, в самородном виде железо входит в состав метеоритов, которых ежегодно на Землю падает около 300 т. Разведанные к настоящему времени местонахождения содержат более 2 ∙ 107 млрд. т железа.
3/. Важнейшие природные руды железа: (фрагмент фильма)
а) магнетит - Fe3O4
б) красный железняк, или гематит - Fe2O3
в) бурый железняк - Fe2O3 ∙ nH2O
г) сидерит - FeCO3
д) серный, или железный колчедан, или пирит - FeS2
4/. В организме взрослого человека содержится до 5 г железа. При недостатку железа у человека возникает заболевание – железодефицитная анемия, а растения теряют способность поглощать углекислый газ и выделять кислород.
Получение (макет доменной печи)
В промышленности получают в доменных печах восстановлением из железных руд углеродом и оксидом углерода:
3Fe2O3 + СО
2Fe3O4 + СО2
Fe3O4 + СО3FeО + СО2
FeO + СОFe + СО2
Химические свойства (фрагмент фильма)
1/. Железо – металл средней активности.
2/. Активность зависит от: а) степени его чистоты; б) степени измельчения; в) присутствия влаги и кислорода.
Взаимодействует с простыми веществами
1/. Высокодисперсное железо самовоспламенятся на воздухе:
2Fe+ 1,5O2 Fe2O3
В чистом кислороде окисление протекает гораздо более интенсивно, чем на воздухе, температура выше, поэтому образуется более устойчивый смешанный оксид:
3Fe+ 2O2 
Fe3O4
Fe+ 0,5O2 
FeO
2/. С галогенами:
Fe +1,5CI2 
FeCI3
В отсутствии влаги при обычных условиях железо не взаимодействует с хлором (поэтому хлор хранят в железных баллонах):
Fe + Br2 FeBr2
Fe + 1,5Br2
FeBr3
Fe + I2→ FeI2
FeI3 получить нельзя, т.к. ионы Fe3+ окисляют анионы йода:
Fe3+ + I - → Fe2+ +0,5I2
3/. С серой Fe + S 
FeS
4/. В расплавленном состоянии с углеродoм
3Fe + C Fe3C (цементит)
5/. С кремнием 3Fe +SiFe3Si
6/. С азотом и фосфором
3Fe +0,5N2Fe3N
3Fe + PFe3P
Взаимодействие со сложными веществами
1/. В присутствии кислорода реагирует с водой
4Fe + 6H2O +3O2→ 4Fe(OH)3↓ (желто-бурый, имеет рыхлую структуру)
2/. С парами воды
3Fe +4H2O Fe3O4 + 4H2
Fe +H2O
FeO + H2
3/. С кислотами – не окислителями
Fe +2HCI→FeCI2 + H2
4/. С кислотами – окислителями
2Fe + 6H2SO4(конц.
) Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3SO2↑
Более конц. не реагирует даже при нагревании
Fe + 6HNO3(конц.) Fe(NO3)3 + 3H2O + 3NO2↑
Fe + 4HNO3(разб.
Fe(NO3)3 + 2H2O + NO↑
4Fe + 10HNO3( оч.разб.) 4Fe(NO3)2 + 3H2O + NН4NO3
5/. Вытесняют из водных растворов солей менее активные металлы
Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4
6/. С угарным газом образует комплексное соединение
Fe + 5CO Fe(CO)5 (пентакарбонил железа)
7/.С конц. растворами щелочей при нагревании, с разб. растворами не взаимодействует:
Fe +2NaOH(
=0,6) +2H2O→
Na2
+ H2
Оксид железа (II) | Оксид железа (III) |
FeO – черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде | Fe2O3 – порошок бурого цвета, не растворяется в воде |
Получают | |
1/ Восстановлением оксида железа (II,III): а) оксидом углерода (+2) Fe3O4 + СО б) водородом Fe3O4 + H2 2/ восстановлением оксида железа (III) водородом: Fe2O3 +H2 3/ разложением ( в инертной атмосфере) а) гидроксида железа (II) Fe(OH)2 б) карбоната железа (II) FeCO3 | 1/ разложением: а) Fe(OH)3 2Fe(OH)3 б) нитрата железа (III) 2Fe(NO3)3 |
Химические свойства | |
Амфотерный оксид с сильным преобладанием основных свойств 1/ взаимодействует с: а) кислотами FeO +2HCI→FeCI2 + H2O б) расплавами щелочей FeO + 4NaOH (kp) 2/ реагирует с: а) конц HNO3 FeO+ 4HNO3(конц)→ Fe(NO3)3+NO2+2H2O б) разб HNO3 ( FeO+ 2HNO3(разб)→ Fe(NO3)2 + H2O 3/ в присутствии кислорода воздуха при слабом нагревании медленно реагирует с парами воды: 2FeO +3H2O +0,5O2 4/ окисляется кислородом 3FeO + 0,5O2 2FeO + 0,5O2 | Амфотерный оксид с преобладанием основных свойств (амфотерность Fe2O3 выражена сильнее, чем у FeO ) 1/ взаимодействует с: а) кислотами Fe2O3 + 6HCI→2FeCI3 +3 H2O б) щелочами Fe2O3 +2NaOH (диокссоферрат (III) натрия) 2/ сплавляется с карбонатами Fe2O3 + Na2CO3 3/ основными оксидами Fe2O3 + MgO (феррит магния) 4/ восстановители Н2, СО, Fe в зависимости от качественного соотношения реагентов восстанавливают Fe2O3 до а) смешанного оксида Fe2O3 +3H2 б) оксида железа (II) 3Fe2O3 +СО в) чистого железа Fe2O3 + Fe |
Инструктаж по ТБ
Эксперимент (Качественная реакция на соли железа (+2, +3)
Гидроксид железа (II) | Гидроксид железа(III) |
Получают: взаимодействием солей железа со щелочами | |
FeSO4 + 2NaOH→Fe(OH)2↓+ Na2SO4 | FeCI3 + 3NaOH →Fe(OH)3↓ + 3NaCI |
Химические свойства | |
Порошок белого цвета, связи Fe-ОН имеют преимущественно ковалентный характер. Fe(OH)2↓ является слабым амфотерным электролитом с сильным преобладанием основных свойств. 1/. Взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами Fe(OH)2↓+ 2HCI →FeCI2 + 2H2O Fe(OH)2↓+2NaOH(
2/ Окисляется: а) на воздухе 4Fe(OH)2 +2H2O +O2→ 4Fe(OH)3↓ б) пероксидом водоpода Fe(OH)2 +0,5H2O2→ Fe(OH)3↓ | Fe(OH)2↓ - красно-бурого цвета. Слабый электролит с амфотерными свойствами (преобладают основные свойства). Еще более слабое основание, чем Fe(OH)2↓ 1/ взаимодействует с кислотами Fe(OH)3↓+3HCI →FeCI3 + 3H2O 2/ Взаимодействует только с концентрированными растворами щелочей при нагревании или сплавлении с кристаллическими щелочами: Fe(OH)3↓+3NaOH(конц)
Fe(OH)3↓(кp)+NaOH(кp) |
50%)
Na
Качественные реакции на катионы Эксперимент (Качественная реакция на катионы солей железа (+2, +3))
железа (II) | железа (III) |
1/. Взаимодействие с гексациано (III) ферратом калия (красная кровяная соль) 3FeSO4 + 2K3 (темно-синий, турнбулева синь) | 1/. Взаимодействие с гексациано (II) ферратом калия (желтая кровяная соль) 4FeCI3 + 3К4 2/. С роданидом аммония FeCI3 +3NH4CNS→ 3NH4CI + Fe(CNS)3↓ (кроваво-красный) |
Биологическая роль: входит в состав гемоглобина крови (447 мг/л). Суточная потребность 5-10мг.
Домашнее задание. Конспект.
Решение задач по теме: «Хром и его соединения»
Цель: обобщить и систематизировать знания учащихся о химических свойствах хрома и его соединений.
Развивать умение осуществлять такие мыслительные операции как анализ, сравнение и обобщение, специальные умения: проводить, анализировать химические реакции; развивать специальную и химическую речь.
Воспитание культуры учебного труда, адекватной самооценки, умение грамотно выражать свою мысль.
Тип урока: обобщение и систематизация.
Оборудование:
1. Телевизор.
2. Видеомагнитофон.
3. Кодоскоп.
4. Кодопленки по теме Хром и его соединения»
5. ММК
Ход урока.
1/. Контроль домашнего задания. Цепочки превращений. 2/ Решение задач. Домашнее задание, и инструктаж по домашнему заданию. | Проконтролировать уровень подготовленности учащихся и подвести к реализации основной цели урока. Совершенствование навыков решения задач. |
1/. Контроль домашнего задания (На кодопленке).
1. Осуществить следующие превращения: а) Cr → CrCI2 → Cr(OH)2 → Cr(OH)3 → Cr(NO3)3 → Cr2O3 → Cr. б) хром → нитрат хрома (III) → гидроксид хрома (III) → гексагидроксохромат (III) натрия → гидроксид хрома (III) → хлорид хрома (III).
Запомни! Na3[Cr(OH)6] + 3HCI → 3NaCI + Cr(OH)3 ↓ + 3H2O
(Задачи на кодопленке)
2. Смесь хлоридов цинка и хрома (III) массой 80 г обработали избытком раствора гидроксида натрия, а затем избытком хлорной воды. К полученному раствору прилили раствор хлорида бария до полного осаждения 50,6 г желтого осадка. Определить массовую долю хлорида цинка в исходной смеси. (Ответ:(ZnCI2)=0,6)
3. Смесь хлоридов алюминия и хрома (III) массой 152 г обработали избытком раствора гидроксида калия, а затем избытком хлорной воды. К полученному раствору прилили раствор нитрата бария до полного осаждения 75,9 г желтого осадка. Определить массовую долю хлорида хрома (III) в исходной смеси. (Ответ:(CrCI3)=0,31)
2/. Решение задач (У доски)
1. К водному раствору, содержащему хлорид хрома (III) массой 3,17 г, прилили раствор, содержащий сульфид калия массой 3,85 г. Какое вещество выпадет в осадок? Определить массу осадка.(Ответ: Cr(OH)3, 2,06 г).
2. Смесь меди и хрома обработали концентрированной азотной кислотой, при этом выделилось 8,96 л газа. При обработке этой смеси соляной кислотой выделилось также 8,96 л газа. Определить состав смеси (%) металлов. (Ответ: (Cu)=38%; (Cr)= 62%).
3. Химическое соединение содержит по массе 17,56% натрия, 39,69% хрома и 42,75% кислорода. Определить простейшую формулу соединения.
4. Смесь хрома, цинка и меди обработали без доступа воздуха соляной кислотой, при этом выделилось 4,48 л газа (н. у.). Масса нерастворившегося остатка составила 6,35 г. Его отфильтровали, полученный раствор обработали избытком гидроксида натрия и хлорной водой, а затем добавили нитрат бария. Выпало 12,65 г осадка. Определить количественный состав смеси.(Ответ: 2,6 г(Cr), 9,75 г (Zn), 6,35 г(Cu) )
5. Определить массовую долю оксида хрома(II) в его смеси с карбонатом хрома(II), если эта смесь содержит 58% хрома.
Самостоятельно по вариантам (ММК. Решение в программе РР)
1 вариант.
1. Определить массовую долю хлорида хрома(III) в его смеси с оксидом хрома(III), если эта смесь содержит 50% хрома.
2. Смесь хрома, алюминия и меди обработали без доступа воздуха соляной кислотой, при этом выделилось 8,96 л газа (н. у.). Масса не растворившегося остатка составила 12,7 г. Его отфильтровали, полученный раствор обработали избытком гидроксида натрия и хлорной водой, а затем добавили хлорид бария. Выпало 25,3 г осадка. Определить количественный состав смеси.
2 вариант.
Определить массовую долю оксида хрома(III) в его смеси с оксидом хрома(II), если эта смесь содержит 70% хрома. Смесь хрома, алюминия и серебра обработали без доступа воздуха соляной кислотой, при этом выделилось 6,72 л газа (н. у.). Масса не растворившегося остатка составила 2 г. Его отфильтровали, полученный раствор обработали избытком гидроксида калия и хлорной водой, а затем добавили нитрат бария. Выпало 18,975 г осадка. Определить количественный состав смеси.Домашнее задание.
1. Смесь хлоридов цинка и хрома (III) массой 80 г обработали избытком раствора гидроксида натрия, а затем избытком хлорной воды. К полученному раствору прилили раствор хлорида бария до полного осаждения 50,6 г желтого осадка. Определить массовую долю хлорида цинка в исходной смеси. (Ответ:(ZnCI2)=0,6)
2.Смесь хлоридов алюминия и хрома (III) массой 152 г обработали избытком раствора гидроксида калия, а затем избытком хлорной воды. К полученному раствору прилили раствор нитрата бария до полного осаждения 75,9 г желтого осадка. Определить массовую долю хлорида хрома (III) в исходной смеси. (Ответ:(CrCI3)=0,31)
