Тема урока «Щелочные металлы»
Цели: усвоение учащимися свойств щелочных металлов; 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.
Методы: объяснение, беседа, самостоятельная работа, демонстрационный эксперимент, тестирование.
Оборудование: таблица «Периодическая система химических элементов Д. И Менделеева» «Электрохимический ряд напряжений металлов», химическая микролаборатория.
Ход урока.
I. Организационный момент.
II. Основная часть.
1. Проверка знаний учащихся.
Работа у доски по карточкам.
А). Запишите уравнения практически осуществимых реакций между веществами, формулы которых:
а) Cu и HCl. б) Mg и H2SO4(разб.). в) Zn и CuCl2. г) Hg и H2O.
Б). Рассмотрите в свете ОВР реакцию, схема которой
Fe + Cl2 FeCl3
В). Задача. Вычислить объем водорода (н. у.), образовавшегося при взаимодействии 13 г цинка с раствором серной кислоты.
Г). Осуществить превращения:
Zn ZnO
ZnCl2
Фронтальная беседа с классом по вопросам:
А). Где в Периодической системе расположены металлы?
Б). В чем заключается особенность строения атомов металлов? Какие свойства в связи с этим они проявляют?
В). Что показывает ряд напряжений металлов?
Г) Почему нельзя получить медь при взаимодействии натрия с раствором хлорида меди (II)? Составьте уравнение реакции.
Д). Даны сплавы: мельхиор (Cu + Ni + Fe + Mn) и нихром (Ni + Cr + Al). В случае обработки сплавов раствором HCl, какой из сплавов полностью перейдет в раствор?
Е). В каком случае алюминий Al лучше защищен от коррозии, при покрытии его : а) Mg б) Cr?
Ж). В каком случае Fe лучше защищено от коррозии, при покрытии его: а) Cu; б) Cr?
2. Изучение нового материала.
Химия среди всех наук – председатель. Образно говоря, она восседает в центре, по одну сторону от нее – физика, по другую – биология, геология и другие науки. Химия берет у физики фундаментальные, принципиально важные идеи, трансформирует их и затем предлагает другим отраслям знаний, т. е. служит как бы связующим звеном между ними.
На этом уроке мы поведем разговор о простых веществах – металлах, рассмотрим их с точки зрения разных наук.
С глубокой древности люди обратили внимание на металлы, обладающие 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 бронзовому, железному… Металлы легко доказывали свои преимущества перед обработанным камнем во всех сферах человеческой деятельности, даже в домашнем хозяйстве. Без металлов немыслим современный уровень земной цивилизации.
Ребята, давайте мы сейчас определим круг вопросов, которые нам предстоит рассмотреть на этом уроке, сформулируем задачи и цели урока.
Сегодня вы проведете независимое расследование в удивительном мире металлов. Названия трех металлов из тех, которые вы начинаете изучать, зашифрованы в ребусах ( показ рисунка).
Вопросы к классу: 1) Какие это металлы?
2) Дополните эту группу металлов и объясните свой ответ.
3) Как называется эта группа металлов?
4) Почему эти металлы называют щелочными?
Запись темы урока.
Ребята, на столах у всех вас карты независимого расследования. Это стандартные листы бумаги, которые разделены на несколько блоков: «Химия», «История», «Геология», «Биология», «Физика». В ходе работы по мере поступления информации вы должны будете их заполнить.
Для получения достоверных и разнообразных сведений о щелочных металлах в классе созданы оперативные группы физиков, биологов, геологов и историков. Вы, ребята, получаете инструкцию по проведению расследования. Группы работают по инструкции в течение 5 минут.
В блоке «История» помещена незаполненная таблица, которую необходимо заполнить:
Таблица 1
Знак химического элемента | Этимология названия | Год открытия |
В блоке «Физика» помещена таблица:
Таблица 2
Знак химического элемента | Q, кДж | Tпл.0 С | P, г/см3 |
Li | 223 | 180,3 | 0,54 |
Na | 184 | 98 | 0,97 |
K | 197 | 63,5 | 0,86 |
Rb | 180 | 39,5 | 1,52 |
Cs | 190 | 28 | 1,90 |
Q - тепловой эффект взаимодействия металлов с водой.
Инструкция проведения «следственного эксперимента» группой физиков
Цель: выяснить закономерности в физических свойствах металлов.
Порядок действий:
1. Рассмотрите образцы лития и натрия и опишите их внешний вид, а также фрагмент фильма «Калий».
2. По табл. 2 сравните значения температур плавления и плотности щелочных металлов. 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 анализа» группой биологов. Цель: выяснить содержание щелочных металлов в живой природе.
Порядок действий
1. Прочитайте тексты.
2. В блок «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.
В процессе изучения материала учащиеся заполняют карту расследования, которая в результате включает все важнейшие характеристики щелочных металлов. Аналогичная схема впоследствии появляется на экране. По окончании работы группы докладывают о результатах своих изысканий. В это время остальные учащиеся дополняют свои карты расследования новыми сведениями.
Учитель. Настало время провести химическую экспертизу предложенных материалов. Изучая язык природы, ученые понимают, что атомы – это буквы, а молекулы – слова этого удивительного языка. Атомы и молекулы могут располагаться в пространстве в самом причудливом порядке, составлять различные структуры, от строения которых решающим образом зависят свойства твердых тел.
Ответьте на вопросы:
1. Что общего в строении атомов щелочных металлов?
2. Как это отражается на их химических свойствах?
3. С какими веществами взаимодействуют щелочные металлы ( на основании знания общих химических свойств металлов)?
Итак, щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами, с водородом, образуя гидриды, с хлором – хлориды, с серой – сульфиды, с азотом – нитриды. При взаимодействии с кислородом литий образует оксид Li2O, натрий – пероксид Na2O2, калий – надпероксид КО2. Составим уравнения реакций.
Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой, образуя щелочи и восстанавливая воду до водорода, с кислотами, вытесняя из них водород. (Демонстрационный эксперимент: взаимодействие натрия с водой и концентрированной соляной кислотой). Учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций на доске и в тетрадях.
Вопрос к классу.
А как вы думаете, возможно ли взаимодействие щелочных металлов с растворами кислот? Почему?
Но химическая активность щелочных металлов неодинакова.
Ответьте на вопрос: « Как изменяется активность в группе щелочных металлов при переходе от лития к францию? Почему?»
Как объяснить те факты, что химически менее активный литий в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит перед натрием и что только он при обычных условиях взаимодействует с азотом? Почему нет закономерности в изменении значений теплового эффекта реакций этих металлов с водой «табл.2»?
Демонстрируется видеозапись взаимодействия калия, натрия, лития с водой.
Учитель. С размышлений над причинами, вызывающими отклонения проявляющихся в действительности свойств веществ от теоретически предсказанных на основании химических законов, начинается, как показывает история химии, путь к открытиям.
Взаимодействие лития с водой характеризуется самым большим эффектом, однако реакция протекает спокойно. Значения аналогичных величин для остальных металлов близки. Из этого следует, что характер взаимодействия металлов с водой определяется не только термодинамическим фактором.
Вопросы к классу:
Какие металлы тонут в воде?
По табл. 2 сравните значения температуры плавления плотности щелочных металлов.
Какие металлы могут быть расплавлены в воде?
Рубидий и цезий тонут в воде и плавятся в ней. Это приводит к увеличению поверхности соприкосновения веществ и взрывоподобному течению реакции.
Таким образом, характер взаимодействия металлов с водой обусловлен сочетанием их физических свойств, которые в свою очередь зависят от строения металлов.
3. Закрепление нового материала.
1) Тестирование.
1. К группе щелочных металлов относятся
а) Li, Na, K, Cu, Pb, Ag
б) Li, Na, K, Pb, Cs, Fr
в) Li, Be, B, C, N, O
г) Li, Na, Be, Mg, K, Ca
2. Строение внешнего энергетического уровня щелочных металлов отражает электронная формула
а) ns1 б) ns2 в) ns1np6 г) np1
3. Для щелочных металлов характерны свойства
а) окислителей
б) восстановителей и окислителей
в) окислителей и восстановителей
г) восстановителей
4. Щелочные металлы взаимодействуют со всеми веществами группы
a) HCl, H2O, H2, SO3, O2 б) O2, N2, S, H2O, Cu
в) O2, HCl, S, H2O г) КОН, H2, O2, H2O
5.Активность атомов щелочных металлов увеличивается в ряду
а) Li, Na, K, Pb, Cs, Fr
б) Fr, Cs, Rb, K, Na, Li
в) Na, Li, Rb, R, Fr, Cs
г) K, Na, Li, Rb, Cs, Fr
2) Экспресс – опрос
Верно ли, что…
… все щелочные металлы были открыты в XIX в.?
… название цезия произошло от латинского слова «изумрудно - зеленый»?
… франций – единственный щелочной металл, не существующий в естественных условиях?
… от строения кристаллической решетки зависят физические свойства металлов?
… для живых организмов особое значение имеет калий?
Учитель. По результатам вашего расследования писатель – беллетрист написал «досье» на цезий: «Открыт цезий сравнительно недавно, в 1860г., в минеральных водах известных целебных источников в горах Шварцвальд «Баден – Баден и др. За короткий исторический срок прошел блистательный путь от редкого никому не ведомого химического элемента до стратегического металла. Принадлежит к трудовой семье щелочных металлов, но в жилах течет голубая кровь последнего в роде. Впрочем, это нисколько не мешает ему общаться с другими веществами, вступать с ними в контакты и завязывать прочные связи. В настоящее время работает одновременно в нескольких отраслях: в электронике и автоматике, радиолокации и кино, в атомных реакторах и на космических кораблях».
III. Домашнее задание. П.11, стр.58 - 59, № 1 - 5 (письм.).
Напишите досье на любой щелочной металл.
IV. Выставление оценок.
V. Подведение итогов.
Учитель. Природа, частью которой являются щелочные металлы, окружает нас загадками, и попытка их решения принадлежит к величайшей радости жизни.
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!
И если при решении этих загадок ваше мнение отлично от мнения других, то это не значит, что вы заблуждаетесь. Может быть, вы подходите к истине с другой стороны и видите ее другую сторону.
Приложение
Карта независимого расследования
Тема урока: «Щелочные металлы»
«Химия»
Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами, с водородом, образуя гидриды, с хлором - хлориды, с серой - сульфиды, с азотом - нитриды. При взаимодействии с кислородом литий образует оксид лития Li2O, натрий - пероксид натрия Na2O2, калий - надпероксид КО2.
2Na + H2 = 2 NaH 4Li + O2 = 2Li2O
Гидрид оксид лития
натрия
2Na + Cl2 = 2NaCl 2Na + O2 = Na2O2
Хлорид пероксид натрия
натрия
2Na + S = Na2S K + O2 = KO2
Сульфид надпероксид калия
Натрия
6Li + N2 = 2Li3N
Нитрид
лития
Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой, образуя щелочи и восстанавливая воду до водорода.
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
Щелочные металлы взаимодействуют с концентрированной соляной кислотой, вытесняя из нее водород.
2Na + 2HCl = 2NaCl + H2
«История»
Таблица 1
Знак химического элемента | Этимология названия | Год открытия |
Li | камень | 1817 г. |
Na | получен при электролизе едкого натра | 1807 г. |
K | получен при электролизе едкого кали | 1807 г. |
Rb | «рубидис» (лат.) – «темно - красный» | 1861 г. |
Cs | «цезиус» (лат.) - голубой | 1860 г. |
Fr | Назван в честь Родины автора открытия - Франции | 1939 г. |
«Геология»
Li – содержится в земной коре – 3,2 . 10-3 % от ее массы (известно около 30 минералов лития); в морской воде – 7,3 . 10-4%.
Na – содержится в земной коре – 2,5% от массы (входит в состав гранита, базальтов, полевых шпатов, множества минералов); в морской воде - 1,06%. К – содержится в земной коре – 2,5% от массы (входит в состав нескольких сотен минералов); в морской воде – 0,037%.
Rb – содержится в земной коре – 1,5 . 10-5%; в морской воде – 2 . 10-3%. Cs – содержится в земной коре – 3,7 . 10-4% по массе; в морской воде – 5 . 10-6%.
Fr – в поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится около 24,5 г.
«Биология»
Li - в организме человека (мышечная, костная ткани, кровь) - 0,67 мг.
Na - в организме человека (эритроциты крови, сыворотка, пищеварительные соки) - 100 г; в тканях растений.
K - в человеческом организме – 140 г.
Rb - в организме человека – в среднем 680 мг; в морских водорослях, чае, кофе, сахарном тростнике, табаке.
Cs - содержится в человеческом организме.
Fr - в организме человека не содержится.
«Физика»
Таблица 2
Знак химического элемента | Q, кДж | Tпл.0 С | P, г/см3 |
Li | 223 | 180,3 | 0,54 |
Na | 184 | 98 | 0,97 |
K | 197 | 63,5 | 0,86 |
Rb | 180 | 39,5 | 1,52 |
Cs | 190 | 28 | 1,90 |
Q - тепловой эффект взаимодействия металлов с водой.
Щелочные металлы - твердые серебристо - белые вещества, с металлическим блеском; мягкие, легко режутся ножом. С увеличением относительной атомной массы плотность их увеличивается, а температуры плавления уменьшаются. Тепловой эффект взаимодействия с водой уменьшается с увеличением Аr.
Карта независимого расследования
учащегося 9 класса______________________
Тема урока:
«Химия»
«История»
Таблица 1
Знак химического элемента | Этимология названия | Год открытия |
Li | ||
Na | ||
K | ||
Rb | ||
Cs | ||
Fr |
«Геология»
«Биология»
«Физика»
Таблица 2
Знак химического элемента | Q, кДж | Tпл.0 С | P, г/см3 |
Li | 223 | 180,3 | 0,54 |
Na | 184 | 98 | 0,97 |
K | 197 | 63,5 | 0,86 |
Rb | 180 | 39,5 | 1,52 |
Cs | 190 | 28 | 1,90 |
Q - тепловой эффект взаимодействия металлов с водой.
А). Запишите уравнения практически осуществимых реакций между веществами, формулы которых:
а) Cu и HCl. б) Mg и H2SO4. в) Zn и CuCl2. г) Hg и H2O.
Б). Рассмотрите в свете ОВР реакцию, схема которой
Fe + Cl2 FeCl3
В). Задача. Вычислить объем водорода (н. у.), образовавшегося при взаимодействии 13 г цинка с раствором серной кислоты.
Г). Осуществить превращения:
Zn ZnO
ZnCl2
