Практический подход в обучении химии. Урок: "Общие химические свойства металлов"

Разделы: Химия

Цель

  • Дать понятия об общих химических свойствах металлов и их восстановительных способностях.

Задачи

Образовательные

  • Дать понятия об общих химических свойствах металлов;
  • Закрепить представления об окислительно-восстановительных реакциях;
  • Научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений окружающей среды;
  • Научить грамотному использованию металлических изделий;
  • Проверить знания о строении металлов и их физических свойствах.

Развивающее

  • Развить умения проведения химического эксперимента с соблюдением правил Техники безопасности;
  • Развить умение проектирования химического эксперимента с учётом его наглядности и доказательства характера образующихся продуктов реакции.

Воспитательные

  • Воспитание чувства собственного достоинства;
  • Логического и образного мышления;
  • Воспитание коллективизма – способность работать в группе.

Тип урока

  • Изучение нового материала.

Методы и приёмы

  • Элементы проблемно-модульного обучения;
  • Приём «выход за рамки урока» – при опросе используются видеофрагменты;
  • Проектная деятельность;
  • Опережающее задание группам учащихся;
  • Групповая деятельность;
  • Элементы деловой игры «заседание научного общества»;
  • Обсуждения акварельных рисунков и картины.

Химический эксперимент

  • Ученический демонстрационный эксперимент;
  • Решение экспериментальных задач 1-4 типа;
  • Лабораторные опыты с применением полу микро метода.

Оборудование

  • Проблемный модуль «Общие химические свойства металлов»;
  • Фрагменты популярных видеофильмов,в которых используются металлические изделия(«Подводная лодка»,«Властелин колец», «Титаник»,«Один дома-2».
  • Картина «Роль металлов в ОВР»;
  • Оборудование для демонстрационного эксперимента каждой группе вписано в проблемный модуль;
  • Оборудования для лабораторных опытов:
    пластинка для капельного анализа,
    ч/б экран, гранулы Zn, стружки Cu, растворы H4 и HCl, растворы CuCl2, FeCl3, железная скрепка на медной проволочке, пробирка.

Подготовка к уроку

  • За неделю до урока учащимся предлагается принести касеты с любимыми видеофильмами, в которых используются металлы и изделия из них.
  • За неделю до урока класс делится на восемь экспериментальных групп, каждой из которых дается задание выполнить 1 учебный элемент из проблемного модуля (рис. 1, 2).
  • Учащимся, умеющим рисовать, предлагается нарисовать картину «Роль металлов в О.В.Р.» (рис. 3).

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

I. Вводное слово учителя

На прошлом уроке вы познакомились со строением и общими физическими свойствами металлов. Цель сегодняшнего урока познакомиться с общими химическими свойствами металлов и их ролью в окислительно-восстановительных реакциях.

Девиз урока: «Единственный путь, ведущий к знанию, - это деятельность». (Б. Шоу)

Поэтому для лучшего усвоения темы урока мы будем действовать не только головой, но и руками.

II. Проверка домашнего задания

В качестве проверки домашнего задания предлагаю вам видеоопрос: («Прием выхода за рамки») «Фантазия или реальность». Я показываю фрагмент фильма, в котором используются металлические изделия. А вы объясняете, возможно ли такое явление в действительности и на каком свойстве основано применение металлов в данном фрагменте.

(Возможные ответы: ковкость, пластичность, прочность, металлический блеск, тепло- и электропроводность, долговечность, твёрдость, эстетичность.)

– А теперь найдите ответы на вопросы, которые нельзя отобразить визуально:

  • Почему нельзя использовать нож из алюминия?
  • Литий – самый лёгкий металл, почему нельзя из него сделать самолёт?
  • Почему в оцинкованном ведре нельзя варить борщ или щи?

III. Изучение нового материала

Полученные ответы свидетельствуют о том, что для рационального использования металлов следует учитывать не только физические, но и химические свойства металлов.

Для каждого металла характерны как индивидуальные, так и общие с другими представителями этого класса веществ, свойства. Задача нашего урока выявить общие химические свойства металлов и их роль в окислительно-восстановительных процессах. Сделаем это в форме заседания учёного совета. За неделю до урока вы разделились на творческие экспериментальные группы. В каждой группе есть свой теоретик (он же научный руководитель), лаборант (экспериментатор) и ассистенты. У нас получилось 8 групп. Каждая группа получила задание – изучить одно из химических свойств металлов и спроектировать безопасное, наглядное и доказательное проведение демонстрационного эксперимента. Сегодня мы заслушаем результаты вашей работы, посмотрим эксперимент, выполним лабораторные опыты и сделаем вывод.

Путеводителем в сегодняшнем заседании будет фрейм проблемы, который у каждого из вас лежит на столе. На листе фрейма вы видите, кроме цели урока и решаемой проблемы, опорный конспект по химическим свойствам металлов.

Далее слово предоставляется творческим группам учащихся, которые выполняют учебные элементы с 1 по 8. (Смотри проблемный модуль рис. 1, 2).

Краткое содержание ответов экспериментальных групп

Учебный элемент № 1.

Выполнение опыта

Демонстрируется медная пластинка на фоне черно-белого экрана; затем пластинку нагревают на пламени спиртовки до появления черного налета. После нагревания пластинка также демонстрируется на белом фоне.

Уравнение реакции

Вывод

Активные металлы,находящиеся в левой части ряда металлов окисляются кислородом воздуха при н.у. до образования оксидов и пероксидов.

Металлы средней активности, находящиеся в средней части ряда металлов окисляются кислородом воздуха как при н.у., так и при нагревании с образованием оксидов.

Благородные металлы находящиеся в конце ряда не окисляются кислородом воздуха.

Значение реакции

Вред: окисление металлов приводит к их разрушению, в следствии чего металлические изделия приходят в негодность и требуют замены.

Польза: Некоторые металлы покрываясь сверху оксидной пленкой сами защищают себя от дальнейшего окисления, поэтому изделия из них служат гораздо дольше (например: Al, Zn и др.)

Учебный элемент № 2.

Выполнение опыта

В фарфоровую чашку насыпать щепотку цинковой пыли и порошка серы, тщательно перемешать и растереть смесь пестиком.С помощью ложки для сжигания нагреть смесь на пламени спиртовки. Появляются искры, свидетельствующие о течении реакции цинка с серой.

Уравнение реакции

Вывод

Возможность взаимодействия металлов с различными неметаллами зависит от химической активности тех и других, а от условий их проведения. Продуктами таких реакций являются соли.

Применение

Соли полученные в таких реакциях широко применяются в различных областях деятельности человека: удобрения в сельском хозяйстве, мед.препараты, в строительстве и т.д.

Учебный элемент № 3.

Выполнение опыта

На подставке закрепляется асбестовая сетка; на нее горкой укладываются древесные стружки, поверх которых помещается кусочек натрия. Точно на натрий наносится 2-3 капли воды. В результате выделения тепла и света в начале реакции происходит воспламенение опилок и они быстро сгорают.

Уравнение реакции

Вывод

Активные металлы, находящиеся в ряду активных до Mg, реагтруют с водой с образованием щелочи и водорода при нормальных условиях. Металлы средней активности от Al до H2 реагируют с водой в более жестких условиях и образуют при этом оксиды и водород. Металлы после Н2 с водой не реагируют и водород не вытесняют.

Значение

Использовать приведенную реакцию для получения водорода и щелочи в лаборатории не рационально, так как данный эксперимент относительно опасен, а также стоимость щелочных металлов очень высока для использования их в качестве исходных продуктов.

Учебный элемент № 4.

Выполнение опыта

В стакан налить 1/3 воды, добавить несколько капель фенолфталеина и положить кусочек натрия. Сверху стакан накрыть перевернутой воронкой. При появлении из отверстия воронки густого дыма поднести к нему горящую спичку. При этом раздается резкий звук «пах», а раствор окрашивается малиновый цвет. Это доказывает образование щелочи и выделение водорода.

Уравнение реакции: (см. учебный элемент № 3).

Вывод

Так как активные металлы являются очень активными и реагируют с кислородом и водой, содержащихся в воздухе, поэтому хранят их под слоем керосина.

Нахождение в природе

Активные и средне активные металлы находятся только в соединениях, так как легко окисляются окружающей средой.

Учебный элемент № 5.

Выполнение опыта

А) (Одновременно с учащимися на местах) на пластинку для капельного анализа поместить 2 гранулы Zn и 2 медных стружки отдельно в 4 углубления. Нанести на каждый кусочек металла растворы серной кислоты и соляной кислоты (также отдельно).

Вывод

Цинк реагирует как с серной, так и с соляной кислотой, выделяя бесцветный газ; медь не реагирует с растворами кислот.

Б) В пробирку с газоотводной трубкой поместить гранулы цинка и налить раствор соляной кислоты. Закрыть пробкой. Выделяющийся газ собрать в другую пробирку, перевернутую вверх дном. Через некоторое время поднести горящую спичку к отверстию пробирки с собранным газом. Раздается звук «пах», который доказывает образование в реакции водорода.

Вывод

Металлы, стоящие в ряду активности металлов левее водорода, реагируют с растворами кислот с образованием соли и водорода.

Применение

Раствор соли, полученный действием Zn на раствор соляной кислоты, используется для обработки металлов перед пайкой.

Учебный элемент № 6.

Выполнение опыта

В стаканчик налить слабый раствор щелочи с фенолфталеином. В пробирку поместить медные стружки и залить концентрированным раствором серной кислоты, закрыть пробкой. Газоотводную трубку направить в раствор щелочи.

Выделяемый в реакции газ в момент пропускания его через раствор щелочи с фенолфталеином делают окраску раствора более бледной или она совсем исчезает.

Zn +2 H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O + SO2

SO2 + Na OH = NaHSO3

SO2 + Na+ +  OH- = Na+ + HSO3-

SO2 + OH- = HSO3-

Вывод

  1. При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами в роли окислителя выступает атом серы со степенью окисления +6, поэтому в результате реакции кроме соли образуется не водород, а соединения серы и вода;
  2. Количество электронов присоединяемой серой зависит от активности металла.

S+6 + 2e =S+4

S+6 +6e =S0

S+6 + 8e =S-2

Учебный элемент № 7.

Выполнение опыта

Медную проволочку продеть через пробку и закрутить длинный конец в спираль, в пробирку налить концентрированный раствор азотной кислоты и опустить в нее закрученную в спираль медную проволочку и закрыть пробкой. Если реакция не протекает, нагреть пробирку с содержимым на пламени спиртовки до появления бурого газа. Когда пробирка наполнится этим газом, вытянуть медную проволоку через отверстие в пробке, прекращая тем самым соприкосновение меди с азотной кислотой.

Cu + 4 HNO3 (k) = Cu(NO3 )2 + 2H2 O + 2NO2

Вывод

При взаимодействии металлов с азотной кислотой никогда не выделяется водород, так как окислителем является атом азота со степенью окисления +5. В зависимости от активности металла и концентрации раствора кислоты азот может присоединять от 1 до 8 элементов (см. кластер, который был составлен на уроке «Специфические свойства азотной кислоты»)

Учебный элемент № 8.

Выполнение опыта: (одновременно с классом).

(См. в модуле учебный элемент № 8).

Вывод

Признаки химической реакции наблюдаются в стакане с хлоридом меди (||) и железным гвоздем. Металлы реагируют с растворами солей, если замещающий металл активнее того, что находится в соли. Определить это можно по вытеснительному ряду или ряду активности металлов, или электрохимическому ряду металлов, составленному Бекетовым на основе способности металлов вытеснять друг друга из солей.

Fe+ CuCl = FeCl + Cu

IV. Выводы

«Итак, мы заслушали отчёты экспериментальных групп и можем сделать некоторые выводы. Посмотрите на картину «Роль металлов в ОВР» (рис. 3). – Какова роль атомов металлов в ОВР? Какие частицы могут являться окислителями металлов?»

V. Домашнее задание

Мы ответили на вопросы поставленные в начале урока. Дома вам предстоит закрепить полученные знания с помощью § 44 и упр. 11 на стр. 120