Цель: рассмотреть строение атома, выяснить тип химической связи, вид кристаллической решётки, связать данные с физическими свойствами металлов, а также выяснить влияние металлов на здоровье человека.
Оборудование: таблица Д.И. Менделеева, коллекция металлов, карточки-задания для класса, разные модели и таблицы металлической кристаллической решётки.
Оформление доски: тема урока, термин «аллотропия», «полиморфизм», вид самостоятельной работы, домашнее задание.
I. Подготовительный этап: двум ученикам даётся индивидуальное домашнее задание. Подготовить информацию по следующим вопросам:
- Физические свойства металлов, и их использование.
- Влияние металлов на здоровье человека, и значение в современной жизни.
Подготовленный материал оформить через компьютер в виде отдельных файлов.
II. Организационный момент.
Здравствуйте, ребята! Тема нашего урока: «Металлы. Их роль в жизнедеятельности человека». Наша задача, используя таблицу Д.И. Менделеева вспомнить положение металлов в таблице, строение металлов, объяснить образование химической металлической связи и соответственно тип кристаллической решётки, связав их с физическими свойствами металлов, а также применение и роль металлов в жизни человека.
Вопрос 1. Где в периодической системе находятся металлы?
Вопрос 2. Сколько е у металлов на внешнем энергоуровне?
Вопрос 3. Как называются элементы 1 группы главной подгруппы?
Вопрос 4. Как называются элементы 2 группы главной подгруппы?
Вопрос 5. Почему в земной коре не могут встречаться в свободном состоянии щелочные металлы, их оксиды и гидроксиды? В 1 вопросе учитель ожидает получения однозначного ответа об активности щелочных металлов, взаимодействия их с водой и химических свойствах их соединений. Учащиеся на основании положения щелочных металлов в ПСХЭ делают вывод об их большой активности и высокой скорости протекания реакции с водой, а также о протекании реакции оксида и гидроксида щелочного металла с кислотными оксидами и кислотами. Учащиеся делают вывод о нахождении в земной коре щелочных металлов только в виде солей (Опыт 1. Литий + вода).
Вопрос 6. Смесь двух металлов второй группы главной подгруппы растворили в воде. Один из этих металлов в воде не растворился. Эти элементы называют «элементами жизни». Какие это металлы? Ответ на данный вопрос предполагает сравнение активности металлов (магния и кальция), а также их соединений. Если учащиеся не отвечают на поставленный вопрос, то еще раз уточняется условие взаимодействия металла с водой (металл реагирует с водой, образуя растворимое основание и водород). Пользуясь таблицей растворимости, учащиеся убеждаются в том, что магний растворяться в воде не будет, т.к. его гидроксид является нерастворимым в воде.
Вопрос 7. Новый цинковый бак, в котором приготовили раствор медного купороса для опрыскивания растений, вскоре прохудился. Объясните причину разрушения стенок бака.
Вопрос 8. Для тепловозов, имеющих двигатели с чугунными и стальными блоками, в системе охлаждения используется вода с рН 11-12, а для дизельных поездов, имеющих двигатели с алюминиевыми блоками вода с рН 7-8. Чем это вызвано?
При поиске ответов на вопросы 5, 6, 7 учащимся необходимо найти решение путем выявления противоречия в содержании. Для сосредоточенности внимания учащихся на магнитной доске вопросы 3,4,5 изображены в виде схем – рисунков. При ответе на вопрос 5 учащиеся сравнивают активность металлов в электрохимическом ряду напряжений и делают вывод о протекании реакции растворимой соли с более активным металлом. Сравнивая активность металлов в электрохимическом ряду напряжений, учащиеся делают вывод о протекании реакции замещения активным металлом более слабого в растворимой соли, вследствие чего происходит разрушение стенок бака. Ответ на 6 вопрос должен уточнить наличие разной среды растворов, а также проявление металлами свойств амфотерности. При затруднении ответа на 6 вопрос учитель обращает внимание учащихся на стенд, в котором изображена шкала значений рН и её соответствие среде раствора. Анализируя значения рН, учащиеся делают вывод о разной среде растворов и невозможностью нахождения алюминия в щелочной среде раствора, т.к. будет протекать его взаимодействие со щелочью. Показывая связь предыдущего вопроса, о том, что алюминий и его соединения (оксидная пленка на поверхности металла) амфотерные, учащиеся приходят к выводу о щелочной среде раствора соды, образованной в результате гидролиза.
III. Проблемно-поисковый этап
Ученики класса разбиты на творческие группы, каждая из которых получает задание и необходимые реактивы для проведения эксперимента. Необходимо провести исследование, каждому предоставляется возможность самостоятельного приобретения знаний. Учащиеся, получив задание, осмысливают содержание и последовательность его выполнения. В исследовании каждой из групп учителем созданы проблемные ситуации противоречия теоретического материала и практически проведенного эксперимента. В процессе работы учащиеся заполняют протокол исследования.
Инструктивные карты см. в Приложении 1.
Работа 1 группы – практики.
Цель: изучение протекания химических реакций при взаимодействии металлов с растворами солей.
А). Медь + нитрат серебра
Б). Железо + сульфат меди
Согласно теории протекает вытеснение активным металлом более слабого из раствора его соли с образованием металлического осадка. Проведённый эксперимент свидетельствует о вытеснении серебра, как менее активного металла из его соли медью. Обобщают полученные результаты и формулируют выводы, записывают уравнение реакции.
Металл + раствор соли
Работа 2 группы – теоретики.
Цель: изучение физических свойств металлов, на примере металлов меди и алюминия с использованием электронной энциклопедии «Википедии».
Материал из электронной энциклопедии:
Алюминий — металл серебристо-белого цвета, лёгкий, плотность — 2,7 г/см3, температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C, удельная теплота плавления — 390 кДж/кг, температура кипения — 2500 °C, удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг, временное сопротивление литого алюминия — 10-12 кг/мм2, деформируемого — 18-25 кг/мм2, сплавов — 38-42 кг/мм2.
Твёрдость по Бринеллю — 24-32 кгс/мм2, высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу.
Алюминий обладает высокой электропроводностью (0,0265 мкОм*м) и теплопроводностью (1,24*10-3 Вт/(м*К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражательной способностью.
Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Имеет два стабильных изотопа — 63Cu и 65Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, 64Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.
Существует ряд сплавов меди: латунь — сплав меди с цинком, бронза — сплав меди с оловом, мельхиор — сплав меди и никеля, и некоторые другие.
Работа 3 группы – проектировщики.
Цель: создание проекта в форме слайд презентации по теме «Значение металлов в жизни и деятельности человека».
Работа 4 группы – конструкторы – модельеры.
Цель: создание модели кристаллических решеток меди и алюминия.
Работа 5 группы – экспериментаторы.
Цель: в ходе химического эксперимента проанализировать процессы, протекающие в разных средах, назвать процесс, дать определение?
IV. Подведение итога работы групп
Констатация достижения учащимися поставленных целей, они развивают умения публичного выступления и обмениваются с другими учащимися результатами выполненного исследования.
Отчет групп учащихся поддерживается мультимедийной презентацией проведенного исследования.
V. Контроль знаний
Учащимся предлагается индивидуальная работа программированный тест на компьютерах.
Компьютерная программа позволяет учащимся проверить уровень усвоения материала, показывает результаты тестирования и оценку.
VI. Рефлексия
Учащиеся выполняют рефлексивный тест, который не подписывают. В случае согласия с утверждением ставят знак «+» напротив него.
Рефлексивный тест:
- Мне это пригодится в жизни.
- На уроке было над чем подумать.
- На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы.
- На уроке я поработал(а) добросовестно.
VII. Домашнее задание.
Первый уровень.
Закончите уравнение:
- Натрий + этиловый спирт
- Магний + уксусная кислота
- Цинк + соляная кислота
- Алюминий + сера
Второй уровень.
Осуществите превращение: Натрий → пероксид натрия → оксид натрия → гидроксид натрия → гидроксид натрия → сульфат натрия
Третий уровень.
Выполнить кроссворд по теме «Металлы».
VIII. Подведение итогов урока, выставление оценок
Интерактивная таблица Менделеева в Приложении 2.