Волжская Наталья Юрьевна, учитель химии лицея

Волжская Наталья Юрьевна, учитель химии лицея №1571 г. Москвы
Лауреат премии «Лучшие учителя России», премии мэрии Москвы в области образования.
Металлы I,II,III - групп, главных подгрупп
Тип урока: квази - исследование, урок обобщения и систематизации знаний.
Цель урока: обобщить и углубить знания о металлах, расположенных в периодической
системе элементов Д.И.Менделеева.
Задачи урока.



Образовательные: спрогнозировать, экспериментально проверить истинность прогноза, обобщить и систематизировать материал по теме, углубить знания о химических элементах-металлах, расположенных в периодической системе химических
элементов Д.И.Менделеева.
Развивающие: выявить прогностические возможности системы Менделеева, развивать творческие и коммуникативные способности.
Воспитательные: самостоятельность в работе, умение общаться в малых группах,
высказывать свою точку зрения.
Методы обучения: практические, наглядные, проблемно-поисковые, использование информационных технологий, проектная деятельность.
Методы контроля: заполнение рабочего листка с указанием уравнений, признаков реакций, формулировкой выводов.
Оборудование:
- на демонстрационном столе: прибор для демонстрации электропроводности, датчик рН
и температуры – выведен на телеэкран, стеклянные палочки с медной проволокой, химические стаканы (50 мл.), спиртовки, щипцы, спички.
- компьютер, экран, проектор, телевизор.
- реактивы: нитраты натрия, калия, кальция, бария, металлы (натрий , магний, алюминий),
Образцы оксида кальция, гидроксида натрия, хлорида натрия, соляная кислота.
Распределение ролей между учащимися и постановка задач им при подготовке
к данному уроку:
Аналитики – спрогнозировать на основании положения элемента в ПСХЭ, теории строения атомов: формулы соединений, физические свойства простых веществ-металлов и их
соединений, химические свойства, формы нахождения в природе металлов 1,2,3 групп.
Теоретики – подобрать необходимый материал в учебниках и Интернете.
Практики – подобрать опыты, провести их перед учащимися, обращая их внимание на то,
как фиксировать результат.
Совместная работа учащихся и учителя привели к созданию рабочего листка и презентации.
СЦЕНАРИЙ УРОКА
Выступление учителя: В прошлом году исполнились
175 лет со дня рождения
Д.И.Менделеева и 140 лет открытию его знаменитого закона – одному из самых значимых
законов не только для развития, но и для понимания и изучения химии. Известно, что,
когда гроб с телом ученого двигался на Волково кладбище, впереди огромной процессии
несли таблицу Менделеева — символ его бессмертия. Ее сняли со стены университета и
понесли сами студенты - так они выразили благодарность Учителю. Почему так же, как и
сто лет назад, сегодня мы ежедневно обращаемся к этому труду? (Слайд 1)
На нашем уроке мы попытаемся на основе системы Д.И.Менделеева, теории строения атомов предсказать:

физические свойства металлов и их соединений, химические свойства металлов это помогут сделать аналитики.

теоретики, поработавшие с учебной литературой, проанализируют истинность
прогнозов;

практики покажут, как эти представления проверяются практически (практиками
могут быть все ученики класса, ряд опытов по ходу урока проводится ими самостоятельно, материалы коллективного исследования записываются в рабочий листок,
в котором намечен план работы)
В конце урока мы сформулируем общие выводы. (Слайд 1)
л а в н ы х п
о д г р у п п
Металлы гглавных
подгрупп
I, II, III ггрупп
р у п п
М е т а л л ы
 ППрогноз
р о г н о з
Ф
из иче с кие
Физические
– ттеория
е о р и я – п
р а к т и к а :
практика
е та лло в
свойства мметаллов
Ф
и з и ч е с к и е ссвойства
во йс т ва и
х ссоединений
ое д ине ний
Физические
их
 ХХимические
и м и ч е с к и е ссвойства
во йс т ва м
е та лло в
металлов
И
с то рия о
т кры т ия
История
открытия
 ННахождение
а хо жд е н ие в
риро де
в пприроде
с во йс т ва
Выступление аналитика:
Металлы, которые мы рассматриваем сегодня, находятся в 1,2 и 3 группах (А) периодической системы. На последнем энергетическом уровне находятся, соответственно 1, 2
или 3 электрона. Это s- или p – элементы.
Малое количество электронов облегчает их
отрыв от атома и превращение атома в катион.
Мео - n e →
Меn+
Эту схему мы будем использовать и при рассмотрении физических свойств металлов, и при анализе их химических свойств.
Вспомним особенности металлических кристаллических решеток: в их узлах – атомы или катионы, между узлами – свободные электроны, образующие «электронный газ».
Предполагаемые физические свойства, на основании этих данных: металлический блеск,
электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность. (Слайд 2)
р о с т о е в
е щ е с т в о
Металл, как ппростое
вещество
М е т а л л , к а к
0
М
е
Ме
-ne
 11 ггруппа
р у пп а –
+n
М
е
Ме
1
ns
2
 22 ггруппа
р у п п а – ns
2
1
 33 ггруппа
р у п п а – ns np
Ф
и з и ч е с к и е ссвойства
во йс т ва
Физические
м
ет алл о в:
металлов:
1) М
е т а л л и ч е с ки й б
ле с к
Металлический
блеск
2) ЭЭлектропроводность
л е кт р о пр о в о д но с ть
3) ТТеплопроводность
е пл о пр о в о д н о с ть
4) ККовкость
о в ко с ть
5) П
л а с тично с ть
Пластичность
Кристаллическая решетка - металлическая
Зная степени окисления металлов (+ номер группы), можно легко предсказать формулы их
соединений – оксида, гидроксида и хлорида.
Для металлов 1 группы: Me2О, МеОН, МеCl,
2 группы: MeO, Me(OH)2, MeCl2
3 группы: Me2O3 , Me(OH) 3 , MeCl3
В выше названных соединениях присутствует ионная химическая связь и кристаллическая решетка также ионная, что и позволяет предсказать физические свойства соединений металлов: высокую твердость и прочность, тугоплавкость, нелетучесть, электропроводность растворов и расплавов. (Слайд 3)
е т а л л о в
Соединения мметаллов
С о е д и н е н и я
+1
М
е
Ме
Me2О
еО Н
О,, М
МеОН
М
е Cl
Ме
-1е
0
М
е
Ме
-2е
Физические
свойства
соединений
металлов:
+2
М
е
Ме
MeO, Me(OH)
2
MeCl2
-3е
+3
М
е
Ме
1) Высокая твердос ть и
прочнос ть
2) Тугоплавкие,
нелетучие
3) Растворы
электропроводны
Me2O3 , Me(OH) 3
MeCl 3
– иионная,
о нна я,
ккристаллическая
р и с т а л л и ч е с ка я р
е ш е т ка – и
о нна я
решетка
ионная
Х
и м и ч е с к а я ссвязь
в язь
Химическая
Можем ожидать, что в соответствии с закономерностями изменения свойств, металлические свойства (восстановительная активность) усиливается по группе с увеличением, а по
периоду – с уменьшением порядкового номера элемента. В электрохимическом ряду
напряжений активность металлов усиливается справа налево.
(Слайд 4).
о
Изменение химической активности Ме ппо
п
е р и о д и ч е с к о й ссистеме.
ис т е ме .
периодической
И з м е н е н и е х и м и ч е с ко й а кт и в н о с т и М е
активность
активность
ЭХРН
восстановитель ная активность
окислитель ная активность
Выступление практика:
Итак, посмотрим, насколько верен прогноз.
В рабочем листке оформим:
Опыт1. Изучение образцов лития, натрия, калия, бериллия, алюминия
рассмотрев фотографии образцов металлов (Слайд 5).
е т а л л ы
Некоторые мметаллы
Н е к о т о р ы е
натрий
литий
алюминий
кальций
бериллий
Надо дополнить, что для всех щелочных металлов характерны малая плотность, низкая
температура кипения и плавления, незначительная твердость. С увеличением порядкового
номера возрастает плотность металлов, а твердость, температура плавления и кипения
уменьшаются. Бериллий легкий, очень твердый, но хрупкий, теплостойкий, коррозионноустойчивый.
Все щелочные металлы, а также кальций, стронций, барий (щелочноземельные) хранят в ампулах или под слоем керосина. В рабочем листке укажите физические свойства и
особенности хранения металлов.
Опыт 2. Изучение физических свойств алюминия.
Рассмотрим алюминиевую проволоку (гнет ее в разные стороны, демонстрируя пластичность). Поместим ее в прибор для изучения электропроводности (помещает на
электроды в прибор для изучения электропроводности) и сделаем выводы
Пластичность __________высокая_______
Электропроводность ______высокая_____
Опыт 3. Изучение образцов соединений металлов главных подгрупп I, II, III групп.
Практик
демонстрирует агрегатное состояние, цвет образцов
CаО, NaОН,
NaCl; растворимость в воде гидроксида натрия и поваренной соли, а также электропроводность их растворов.
Учащиеся оформляют таблицу.
Опыт4. Определение цвета пламени солей металлов главных подгрупп I, II, III
групп.
Практик смачивает прокаленную, выдержанную в соляной кислоте медную проволоку
солями натрия, калия, кальция, бария(лучше – нитратами), вносит их в пламя спиртовки
и демонстрирует изменение цвета пламени.
Учащиеся оформляют таблицу.
Выступление аналитика:
Проанализируем возможные химические свойства металлов. (Слайд 6).
и м и ч е с ки х
Прогноз ххимических
ссвойств
в о й с т в м
е т а л л о в
металлов
П р о г н о з
+F2 Cl2 Br2 I 2
 +O2
 +N2
o
 +S; P; t
o
 +H2; t
o
 +C; Si; t
 +H2O
 +HCl

Me
+Nгр
гр
- (8 -Nгр
гр)
Ме Э
М
е
Э
М
е (OH)n
Ме
n + H2
MeCln + H2
Предположим, что активные металлы 1,2 и 3 группы будут взаимодействовать с галогенами, кислородом, азотом, водородом и другими неметаллами, а также водой и кислотами. При этом в соединениях они будут проявлять положительную степень окисления, соответствующую номеру их группы.
Выступление теоретика:
В основном все так, однако из щелочных металлов только литий окисляется с образованием оксида, все остальные дают перокисиды (Na2O2
супероксиды -
K2O4 K-O-O-O-O-K. (Слайд 7)
Na-O-O-Na) или
 Na2 O2
 K2O4
 +O2
Na-O- O- Na
K-O- O-O- O-K
 ААлюминий
лю м ини й п
о кр ы т п
л ё н ко й
покрыт
плёнкой
Al2O3
Me
Rb; Cs – сс ввзрывом
з р ы во м
o
 Mg – ппри
ри t
 Al – вв аамальгаме
м а л ь га м е

 +H2O
Рубидий и цезий на воздухе самовозгораются. (Их хранят в вакууме в запаянных ампулах)
Алюминий покрыт плёнкой оксидной Al2O3 , которая предохраняет его от возгорания и
активного взаимодействия с водой.
Некоторые особенности металлы проявляют и при взаимодействии с водой: Rb; Cs
реагируют со взрывом, Mg – при нагревании. Можно увидеть и взаимодействие алюминия, если алюминий процарапать под ртутью и внести в воду.
Опыт 5. Взаимодействие Na с водой.
Выступление практика: Взаимодействие натрия с водой мы будем наблюдать, используя датчик температуры и датчик рН. (Датчик опущен в кювету для проведения опыта, кинокамера, направленная на него, подсоединена к телевизору и учащиеся могут
наблюдать, как изменяется температура и рН. Опыт проводится с небольшим кусочком
заранее приготовленного натрия, учитель подает его практику).
Обязательна защитная маска!
Начальная температура 21о , после проведения опыта 24о, рН = 7 в начале опыта,
после взаимодействия натрия с водой рН = 9,2. Запишите уравнение реакции, укажите её
признаки.
Опыт 6. Сравнить активность щелочных металлов.
Выступление практика: Сравним относительную активность взаимодействия щелочных металлов с водой. (Демонстрируется видеофрагмент) Сделайте вывод, составьте
уравнения реакции.
Опыт 7. Горение Mg стружки.
Выступление практика: Посмотрим, как магниевая стружка горит на воздухе (разжигает магний в пламени спиртовки, демонстрирует яркую вспышку).
Опыт 8. Горение Al-пыли
Выступление практика: Мы помним, что алюминий покрыт оксидной планкой, которая обеспечивает его коррозионную устойчивость. Однако, если рассыпать алюминиевую
пыль над спиртовкой (демонстрирует), можно увидеть вспышки, сопровождающие его
горение.
Опыт 9. Взаимодействие Мg и Al c HCl.
Выступление учителя: На данном этапе урока, каждый из учащихся класса выполнит
роль практика.
Проведем лабораторный опыт:
«Взаимодействие Мg и Al с соляной кислотой».
В одну пробирку положите стружку магния, в другую – алюминия. Прилейте по миллилитру соляной кислоты. Сравните относительную активность металлов. Составьте уравнения в рабочем листке, отметьте признаки реакции.
Информацию об открытии и получении чистых металлов нам предоставит историк.
Выступление историка:
 В 1817 г шведский химик Ю.А. Арфведсон произвел анализ петалита (алюмосиликат) и обнаружил литий. Металлический литий был получен год спустя Г.Дэви.
 В 1807 г. Гемфри Дэви путем электролиза расплавов щелочей получил свободные металлы - калий и натрий,
 В 1808 г. Дэви, получил немного нечистого металлического магния и кальция.
 В 1807 г. Дэви путем электролиза расплавов получил свободные металлы - калий
и натрий,
 Рубидий и цезий были открыты немецкими учеными Р.В.Бунзеном и Г.Р. Кирхгофом в 1860-1867 гг. с помощью разработанного ими метода спектроскопии.
 В 1939 г. Маргарита Пере из института Кюри в Париже занималась очисткой препарата актиния от разнообразных продуктов радиоактивного распада. Она открыла
элемент, проявляющий необычное излучение. В 1946 г. Пере предложила назвать
элемент 87 францием в честь ее родины.
 Впервые несколько миллиграммов алюминия были получены действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути, знаменитым ученым Гансм Христиан Эрстедом в 1825 году, а в 1827 году Фридрих Вёлер смог выделить крупинки алюминия. В то время алюминий стоил дороже золота.
Минералог демонстрирует образцы минералов из школьного музея и слайды с
формулами и названиями минералов.

Li
LiCl – лепидолит
LiAl[Si2O6] – сподумен

Na
NaCl – галит
Na2SO4*10H2O – мирабилит
Na2SO4*6H2O – глауберовая соль
NaNO3 – чилийская селитра

K
NaCl*KCl – сильвинит
KCl – сильвин
KCl*MgSO4*12H2O – каинит

Rb; Cs –

Be
Be3Al2(SiO3)6 – берилл;

Ca
CaCO3* MgCO3 – доломит;
примеси
CaCO3- мел; известняк; мрамор;
CaSO4 * 2H2O – гипс;
CaF2 – флюорит;
Ca5(PO4)3 (F, CL, OH) – апатит;

Ba -

Al
BaSO4 – барит;
Na3AlF6 – криолит
Al2O3*nH2O – бокситы
Al2O3*2SiO2*2H2O – каолинт; глина;
Выступление учителя:
Давайте снова возьмем рабочие листы и сформулируем общий вывод:
1. Физические свойства простых веществ металлический блеск, электро- и
теплопроводность,
ковкость,
пластичность.
(_металлическая
крист.решетка),
2. Физические свойства оединений высокие твердость и прочность, тугоплавкость,
нелетучесть,
электропроводность
растворов
вов.(__ионная___крист.решетка).
3. Активно реагируют с_неметаллами,_водой , кислотами..
4. В реакциях проявляют степени окисления + номер группы
и
распла-
5. В окислительно-восстановительных процессах являются восстановителями
6. Активность металлов с увеличением порядкового номера
по группе (Li, Na, K)__увеличивается. по периоду (Mg, Al) _уменьшается.
7. Простое вещество получают методом_электролиза расплава
8. В природе встречаются в виде соединений
Учитель проверяет правильность выводов и подводит итоги урока:
Сегодня мы убедились в том, что одно из главных значений периодического закона – возможность прогнозировать физические свойства простых веществ и их соединений, химические свойства металлов, предсказывать их относительную активность.
Эти прогнозы мы проверили на практике и еще раз убедились в том, что сформулированный 140 лет назад закон и система, созданная на его основе, помогает в изучении и
понимании химии.