Урок-семинар по теме "Строение атома и химическая связь", 11-й класс

Цель: Обобщить и систематизировать знания по теме: “Строение атома и химическая связь”.

Задачи:

1. Выявить зависимости свойств вещества от его строения, валентных возможностей и видов химической связи от строения атома.
2. Проанализировать периодическое изменение свойств элементов и их соединений.
3. Развивать интеллектуальные умения (анализ, синтез и обобщение, пространственное мышление).
4. Развивать рефлексивные умения в коллективно-распределенной деятельности.

Основные понятия темы: атом, его электронное строение, электроотрицательность, молекула; виды, характеристики, механизмы образования химической связи; типы кристаллических решеток, валентные возможности атомов в основном и возбужденном состоянии; типы гибридизации атомных орбиталей.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, модели молекул, плакаты: “Распределение электронов в атомах элементов малых периодов”, “Электроотрицательность элементов I-III периодов”, мультимедийный проектор.

Оформление доски Записана тема урока, эпиграф: “Разум с помощью науки проникает в тайны вещества, указывает, где истина. Наука и опыт - только средства, только способы собирания материалов для разума” (М.В. Ломоносов).

По ходу урока учащимися записываются ответы на задания карточек.

Учитель: Вопрос о строении окружающего мира всегда волновал человека. Начало современной науке о строении вещества было положено в античном мире. Демонстрирует слайды презентации (см. Приложение 1). Попробуйте определить, к какому периоду истории относятся следующие высказывания:

1. “Из ничего не происходит ничего. Ничто существующее не может быть разрушено. Все изменения происходят благодаря соединению и разложению частей” (Демокрит около 460-370 гг. до н.э.).
2. “Каждая частица воды… в точности похожа на любую другую частицу воды; каждая частица водорода в точности похожа на любую другую частицу водорода и т. д. Химическое разложение и химическое соединение означают лишь то, что атомы удаляются друг от друга или же снова сцепляются вместе. Но химик не способен уничтожить материю или создать ее вновь. Пытаться создать или уничтожить хотя бы один атом водорода так же безнадежно, как пытаться прибавить еще одну планету к Солнечной системе или уничтожить какую-нибудь из существующих планет. Все, что мы можем сделать, - это разъединить атомы, соединившиеся или сцепившиеся друг с другом, или же соединить те атомы, которые сейчас находятся на большом расстоянии друг от друга” (Дальтон “Новая система химической философии”,1808 г.).
3. “…в пустом пространстве все частицы движутся с одинаковой скоростью. Но в некоторые моменты самопроизвольно возникают случайные небольшие отклонения той или иной частицы от прямолинейного пути” (Эпикур, 341-270 гг. до н. э.).
4. Современная техника позволяет нам только косвенно “наблюдать” свойства атомов и других частиц, следовательно, “познавать” субатомный мир. Но эти знания в корне отличаются от наших знаний о том, что окружает нас в повседневной жизни. Они уже не определяются чувственным восприятием, и поэтому обычный язык не годится для описания исследуемых явлений. Как согласуются представления древних о строении вещества с современными? Что нужно знать для ответа на этот вопрос? Совместно с учащимися учитель формулирует цель урока: “Обобщить и систематизировать знания по теме: “Строение атома и химическая связь” с помощью анализа периодического изменения свойств элементов их валентных возможностей, выявления зависимости свойств веществ от строения”.

II этап. Обсуждение вопросов по теме (15 мин.).

Цель и задачи этапа: выявить затруднения и, по возможности, их устранить. Развивать умения анализировать данные и выделять главное.

Учитель проводит краткий анализ затруднений по данной теме, проводит инструктаж по работе в группах. Каждой группе выдает карточку, в которой курсивом выделены задания обязательные для подготовки устного ответа. Корректирует работу групп.

Учащиеся распределяют роли, работают по карточкам с заданиями в течение 15 минут:

Строение атомов и их валентные возможности (группа 1).

1. В большинстве неорганических соединений, образованных ковалентными связями, валентность и степень окисления элемента численно равны. Однако в некоторых соединениях это не так. Объясните, в каких случаях валентность и степень окисления элемента численно не совпадают. Приведите примеры таких соединений.
2. Что является причиной образования любой химической связи? Каким энергетическим эффектом сопровождается этот процесс?
3. Сравните: а)максимальные валентности; б)минимальные степени окисления;
4. в) максимальные степени окисления кислорода и селена. Объясните причины сходства или различия этих характеристик на основании строения атомов этих элементов.
5. Составьте электронные формулы ионов Аs⁵⁺ и Аs^3-. Укажите число валентных электронов у этих ионов.
6. Какие валентности может проявлять олово? Поясните.

Изменение свойств элементов и их соединений (группа 2).

1. Исходя из положения селена в периодической системе, дайте характеристику этого элемента. Ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций, характеризующих свойства важнейших соединений этого элемента (водородного соединения, высшего оксида, высшего гидроксида).
2. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов s- и p-элементов в периоде? Объясните причину и покажите различие в свойствах первого и предпоследнего элемента 3-го периода.
3. Сравните изменение свойств p- и d-элементов в периоде и в пределах группы. Чем объяснить сходство: а) d-элементов III группы с p-элементами той же группы, б) лантаноидов, в) актиноидов.
4. Укажите основные черты различия в свойствах двух элементов: а) одного и того же периода: калия и брома, калия и меди, б) одной и той же группы: хлора и марганца.
5. Почему гидроксид лития по силе основных свойств, растворимости и способности отщеплять воду при нагревании проявляет сходство с гидроксидами магния и кальция? Почему основные свойства гидроксида галлия выражены не сильнее, а слабее основных свойств гидроксида алюминия?

Строение атомов и виды химической связи (группа 3).

1. Может ли один и тот же химический элемент образовывать связи разных видов? Если да, подтвердите ответ примерами.
2. Покажите схемами два возможных механизма образования ковалентной связи. При какой структуре электронных оболочек атомов возможен тот и другой случай? Влияет ли механизм образования ковалентной связи на ее свойства?
3. Какие виды химической связи присутствуют в веществах: С₆Н₆, КNO₃, NH₄CL, N₂? Постройте структурные формулы веществ.
4. Покажите образование связей в веществах: СL₂, С₂СL_4, ВаCL_2. Дайте характеристику этим связям: вид, полярность, кратность, механизм образования, способ перекрывания электронных облаков.
5. Почему при наличии одной связи между атомами она может быть только -связью При каких условиях образуются - и -связи? Для каких форм электронных облаков возможно образование этих связей?
6. Сколько - и -связей содержат молекулы: SF₆, CCL₄, SO₃, POCL₃, C₂H₄, C₂H₂? Изобразите структурные формулы молекул.

Какую форму имеют молекулы: SO₂, CO_2, BCI_3, PCI₃ ? Поясните, используя знания о гибридизации АО.

Как изменяется агрегатное состояние водородных соединений элементов VI А группы периодической системы Н₂О, Н₂S, H₂Se, H₂Te? Почему вода при стандартных условиях – жидкость? Приведите другой ряд (ряды) водородных соединений, где наблюдается такая же картина.

Основываясь на значениях относительных электроотрицательностей атомов, сделайте заключение о том, какая из образованных ими молекул должна быть более устойчивой: а) Н₂О или Н₂S; б) NH₃ или РН₃; в) ВF₃ или ВI_3.

Учащиеся, работая в группе, осуществляют самоконтроль, взаимоконтроль, готовят устные ответы и письменные отчеты. Отметки за работу выставляются в контрольные листы учащимися в графу “самооценка” и учащимся-экспертом группы в графу “экспертная оценка” (см. Приложение 2).

III этап. Представление результата работы групп (30 мин).

Учитель: В путешествии в мир бесконечно малого самым важным шагом был первый — шаг в мир атомов. Вот примеры некоторых высказываний Демокрита об атомах:
“Ничего не существует, кроме атомов и пустого пространства; все прочее — мнение”.
“Атомы бесконечны в числе и бесконечно различны по форме...”.
“Различие всех предметов зависит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке; качественного различия атомов не существует”. Соответствуют ли эти высказывания современным представлениям? Ответ обоснуйте.

Предоставляет слово первой группе учащихся, дополняет, задает вопросы. Предоставляет слово второй группе учащихся и т.д. Корректирует ответы, иллюстрирует их, используя мультимедийную презентацию. Поощряется не только массовость представления результата работы группы, но и согласованность, логическая последовательность.

Учащиеся представляют результат работы групп, отвечая на вопросы:

1. Строение атомов и их валентные возможности.
2. Изменение свойств элементов и их соединений.
3. Строение атомов и виды химической связи.
4. Строение молекул и свойства веществ.
5. Построение моделей молекул.

Один учащийся устно раскрывает содержание предложенного вопроса, второй разбирает на доске письменное задание, третий анализирует работу группы. После выступления первой группы учащиеся других групп дополняют, задают вопросы, заполняют контрольный лист (графа “взаимооценка”, см. Приложение 2).

IV этап. Самоконтроль, самооценка (20 мин).

Учащиеся выполняют задания теста, по возможности интерактивно (см. Приложение 2).

Учитель собирает работы, с помощью проектора демонстрирует правильные ответы к тесту.

Учащиеся проверяют правильность ответов и выставляют отметки в контрольные листы, пользуясь критериями (см. Приложение 2).

Учитель беседует с учащимися, характеризует эффективность их работы, выясняет причины успеха (неуспеха) работы групп. Совместно с учащимися делает выводы о том, какой из этапов вызвал наибольшие затруднения, какой больше всего понравился и т.д.

Дифференцированное домашнее задание: для всех - повторить §§ 2-6, выполнить другой вариант теста, по желанию – задания, вызвавшие наибольшие затруднения.

Учащимися делается вывод о том, что представленный на уроке материал позволяет осознать взаимосвязь между строением и свойствами простых веществ и их соединений с помощью анализа периодического изменения свойств элементов и их валентных возможностей.

Перечень используемой литературы, цифровых ресурсов и программных средств на уроке:

1. Габриелян О.С. Единый государственный экзамен: Химия: Сб. заданий и упражнений. – М.: Просвещение, 2004.
2. Химия. 11 класс: Учебн. для общеобразоват. учреждений/ О.С. Габриелян и др. – М.: Дрофа, 2003.

Водородная связь http://schoolchemistry.by.ru/material/p5.htm#5

Модели молекул http://chemicsoft.chat.ru/kvant10.htm http://prognauka.narod.ru/Hc502.rar

Материалы компакт-дисков:

“Открытая химия” (Физикон); “Химия: базовый курс. 8-9 класс” (Лаборатории систем мультимедиа, МарГТУ); “Общая и неорганическая химия: 10-11 класс” (Лаборатории систем мультимедиа, МарГТУ); “Репетитор по химии” (Кирилл и Мефодий); “1С: Репетитор. Химия + Варианты ЕГЭ.2005” (1С); “Химия” (Просвещение-медиа).