Конспект урока по химии на тему "Сплавы металлов"

Класс     11-А                                 Урок № 32                               Дата проведения    14.02.2019

Тема урока «Сплавы металлов»

Цели урока:

а) образовательная: углубить понятие о сплавах, познакомить с их классификацией и свойствами; познакомить с важнейшими сплавами их значением в жизни общества и преимуществом сплавов перед чистыми металлами;

б) развивающие: продолжить развитие у учащихся познавательных способностей, умение находить и устанавливать причинно-следственные связи; формировать самостоятельность мышления, умения логически рассуждать, обобщать и делать выводы из полученных знаний, развивать кругозор, навыки делового общения, а также умение самостоятельного поиска необходимой информации.

в) воспитательная: воспитывать коммуникативные навыки, познавательный интерес к изучению химии.

Оборудование и материалы: учебник, ПСХЭ Д.И.Менделеева, иллюстративный материал, образцы изделий из сплавов (монеты, лампа, столовые приборы, скальпель).

Базовые понятия и термины: металлы, сплавы, чугуны, стали, интерметаллид, бронза, чугун, сталь, латунь.

Методы и приемы: мозговой штурм, игра «верно-неверно», ассоциативный куст, постановка проблемных вопросов, работа в группах (поиск ответов на вопросы), представление результатов мини-проектов, динамическая пауза, решение задачи по алгоритму, поисковая деятельность.

Тип урока: урок-семинар (с элементами проектной деятельности, проблемного обучения).

Ход урока

I.                   Организационный момент

Итак, друзья, внимание –

Ведь прозвенел звонок.

Садитесь по удобнее –

Начнем скорей урок!

II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности

Учитель: Сегодня мы с Вами совершим увлекательное путешествие в область Металлургию страны Химии. А что нам нужно ребята, чтобы полет был успешным? (ответы учащихся: хорошее настроение, знания, капитан, средство передвижения).

® Смайлики (делимся хорошим настроением)

® Представление пилота (учащийся класса)

Обнимает небо крепкими руками

Летчик набирает высоту

Он с детства дружит с веществами

И любит химии страну

Пилот: А вот и средство нашего путешествия (показывает макет самолета). А сейчас узнаем с каким багажом знаний вы отправляетесь в путешествие.

v Мозговой штурм

1.      Сформулируйте понятие «металлы».

2.      Сформулируйте понятие «металлические элементы».

3.      Сколько электронов на внешнем энергетическом уровне?

4.      Назовите вид кристаллической решетки в металлах.

5.      Назовите тип химической связи в металлах.

6.      Что происходит с электронами в атомах металлов?

7.      Какой радиус у металлов?

8.      Кто открыл ряд активности металлов?

9.      Назовите металлы после водорода.

10.  Назовите металлы до водорода.

11.   Назовите № периода, где нет металлических элементов.

12.  Назовите № периода, где расположены только металлические элементы.

13.  Самый активный металлический элемент.

14.   Металлический элемент пресной воды.

15.  Металлический элементы морей и океанов.

16.  Самый распространенный элемент литосферы.

17.  Элемент костей и зубов человека.

18.  С кем взаимодействуют металлы?

Учитель предлагает записать в тетрадь ответ на вопрос, что вызвал сложность.

v Игра «Верно-неверно» (выполняется в тетради +  смайлик)

1.     «Самый-самый… твердый (хром)»    (да)

2.     «Самый-самый…  тугоплавкий барий» (нет, вольфрам)

3.     «Самый-самый… жидкий (ртуть)»      (да)

4.     «Самый-самый…  легкий (литий)»      (да)

5.     «Самый-самый… мягкий кальций»     (нет, натрий, калий, индий)

6.     «Самый-самый… тяжелый (осмий)»    (да)

v Ассоциативный куст

Пилот: «Давайте подумаем, с чем ассоциируется у вас слово «сплав»? (сплавление чего–либо между собой).

v Постановка проблемных вопросов

−        «Как вы думаете, как получают сплавы? (Смешиванием различных металлов в расплавленном состоянии). 

−        «Почему с течением времени человечество перешло от использования чистых металлов к использованию сплавов?» 

Пилот: Вижу, что мы можем отправляться в путешествие с целью поиска ответов на интересующие нас вопросы, с нами сегодня на борту: команда теоретиков, команда историков, команда практиков, команда металлургов и даже нумизматы. Прошу занять Ваши места.

v Формулировка темы, цели урока

III. Изучение нового материала

v Представление мини-проектов

А. Выступление команды химиков-теоретиков.

Учитель: задача учащихся записать понятие «сплавы», способы их получения.

Сплавы металлов - твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Термин «Сплавы первоначально относился к материалам с металлическими свойствами. С середины 20 в. в связи с бурным развитием физики и техники понятие Сплавы металлов расширилось и распространилось на Сплавы металлов элементарных полупроводников и полупроводниковых соединений.

В большинстве случаев сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их чистые металлы. У бронзы, например, прочность выше, чем у составляющих ее меди и олова. Сталь и чугун прочнее технически чистого железа. Помимо большей прочности многие сплавы обладают большей коррозионной стойкостью и твердостью, лучшими литейными свойствами, чем чистые металлы. Помимо более высоких механических качеств сплавам присущи свойства, которых нет у чистых металлов. Примерами могут служить получаемая на основе железа нержавеющая сталь- материал с высокой коррозионной стойкостью даже в агрессивных средах и с высокой жаропрочностью, магнитные материалы, сплавы с высоким электрическим сопротивлением.

Вопросы от команды химиков-теоретиков?

ü  Почему человечество чаще использует сплавы металлов, чем их составляющие – чистые металлы? (сплавы обладают более полезными свойствами, чем составляющие их чистые металлы)

ü  Приведите примеры таких сплавов (бронза, сталь, чугун)

ü  Почему растет научный интерес к сплава металлов? (сплавы на основе железа – дешевый и доступный материал, создание новой техники)

v Динамическая пауза «Дыхательная медитация»

Сядьте прямо, закройте глаза. Представьте, что вы вдыхаете аромат цветка. Нежный аромат цветка. Старайтесь вдыхать его не только носом, но и всем телом. Вдох. Выдох. Тело превращается в губку.

Вдох. Выдох.

Б. Выступление команды историков

Учитель: задача учащихся заполнить таблицу.

Эпоха развития человечества, выделяемая на основе данных археологии, включала медный век, бронзовый век и железный век.

Энеолит или Медный век — последний период каменного века. Охватывает период IV—III тысячелетия до н. э. До энеолита главным орудием человека являлись такие материалы, как камень, кость и дерево. Из этих материалов изготавливались предметы охоты и труда. В энеолите к этим материалам прибавилась медь. Современные учёные считают, что открытие меди древними людьми произошло через самородки. Человек принимал такие самородки за камни и пытался их обработать для получения предметов охоты и труда. Однако медные самородки не раскалывались, как камни, а деформировались.

Бронзовый век продолжался от 3500 лет до 1100 лет до н. э. После открытия меди и олова, человек научился создавать их сплав (бронзу), что дало новый толчок к развитию и усовершенствованию предметов труда и охоты.

Всего выделяют три этапа бронзового века — ранний, средний и поздний.

На раннем этапе металлургию с использованием бронзы, превратили повсеместную. Судя по археологическим данным, первые изделия из меди с примесью олова обнаружены в Ираке и Иране. Данные находки датируются IV тысячелетием до н.э. Также древние бронзовые изделия, датирующиеся примерно тем же временем, найдены на Северном Кавказе и в Анатолии.

В обществе заметны всё большие различия между богатыми и бедными. Растёт количество крупных городов. Помимо ремёсел активно развивается торговое дело, а также производство изделий из меди и бронзы. Скупка и продажа изделий из металла, а также самих материалов приобрела значительных размах. Помимо изделий, которые изготавливались из практичных соображений, то есть для труда и охоты, большое распространение получили предметы украшений.

Железный век наступил сразу после бронзового и продолжался по времени с 1200 лет до н.э. до 340 лет н.э.

Изделия из железа встречаются гораздо раньше наступления железного века, однако ранее они использовались очень редко. Первые находки датируются VI—IV тысячелетие до н. э. Найдены в Иране, Ираке и Египте. Железные изделия, которые датированы III тысячелетием до н.э., найдены в Месопотамии, Южном Урале, Южной Сибири. В это время железо было преимущественно метеоритным, однако его было очень мало, и предназначалось оно в основном для создания предметов роскоши и ритуальных предметов.

Древние люди в железном веке стали использовать железо вместо бронзы, так как  бронза является более твёрдым и долговечным металлом, однако уступает железу тем, что является хрупким. В том, что касается хрупкости, железо явно выигрывает, однако у людей с обработкой железа были большие сложности. Дело в том, что железо плавится при гораздо более высоких температурах, чем медь, олово и бронза.

Вопрос от команды историков

ü  За что приняли древние люди медь, благодаря чему и узнали её свойства? (за камень)

ü  Где по археологическим данным первые обнаружены изделия из меди с примесью олова?

          (в Ираке и Иране).

В. Выступление команды нумизматов

Учитель: задача учащихся записать сплавы металлов современных монет

Монетные металлы — металлы и их сплавы, используемые для чеканки и литья монет и медалей. Потин — древний сплав меди с большим содержанием олова, свинца и иногда цинка с примесями других металлов. Сплав, как правило, серого цвета. Использовался для изготовления монет во Франции, Индии и Египте. При этом монеты из потина чаще всего отливались, а не чеканились.

Уже с древних времен бронза была в употреблении в монетном деле. Почти вся так называемая «медная монета» античного мира на самом деле — бронзовая. Достоинства бронзовой монеты: твердость; легковесность; красота; невыгодна для вывоза за границу, вследствие её невысокой цены. Однако при частом употреблении монета скоро портится, на поверхности её образуются слои, и она начинает издавать запах меди и пачкать руки. 

Из каких же металлов и сплавов делают современные монеты?

·         Биметалл: медь, плакированная мельхиором

·         Латунь (сплав на основе меди с добавлением цинка)

·         Сталь с латунным гальванопокрытием — 10 рублей

·         Сталь с никелевым гальванопокрытием- 1, 2, 5 рублей

·         Медно-никелевый сплав — 1, 2 рубля (до 2009г)

Вопрос от команды нумизматов?

ü  Как известно, после Бородинского сражения (26.08.1812 года) главнокомандующий русской армией генерал – фельдмаршал М.И.Кутузов (1745-1813 г.) принял очень нелегкое решение сжечь Москву: «Мы оставим Москву, но спасем армию, а значит, и всю Россию». Москва горела шесть дней. Погибло три четверти построек. Пожар уничтожил и монетный двор. Впоследствии, при разборке пожарища были обнаружены медяки, покрытые черным налетом. Объясните причину образования черного налета на медных монетах? Можно ли его смыть? Если да, то как? (произошло окисление, раствор лимонной кислоты).

v Динамическая пауза «Лягушки»

На болоте две подружки,

Две зеленые лягушки,

Утром рано умывались,

Полотенцем растирались.

Ножками топали,

Ручками хлопали.

Вправо, влево, наклонялись

И обратно возвращались

Вот здоровья в чем секрет.

Всем друзьям физкультпривет!

v Решение задачи по алгоритму химиками-практиками

Учитель: задача учащихся решить задачу по алгоритму, с целью узнать % содержание металлов в сплаве.

При действии избытка соляной кислоты на 60 граммов сплава меди и цинка выделился газ объемом 1,12 литра. Найдите массовые доли металлов в сплаве.

Алгоритм:

1.      Составить схемы химических реакций (ряд активности металлов)

2.      Определить массу 1-го металла

3.      Вычислить массовую долю элементов

Дано:

m(Cu;Zn) = 60 г

V(H₂) = 1,12 л

W(Cu;Zn) — ?

Решение

Cu + HCl ≠

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

x/65 г = 1,12 л /22,4 л

x = (65*1.12)/22.4 = 3.25 г

W(Zn) = (3.25/60)*100 = 5.4%

W(Cu) = 100% - 5.4% = 94.6%

Ответ: W(Zn) = 5,4%,  W(Cu) = 94,6%

Г. Выступление команды металлургов

Учитель: составить схему «Виды сплавов металлов»

В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы. Подавляющее большинство черных сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.

Чугун-сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, обычно он очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления различных массивных деталей методом литья. Различают серый и белый чугун.

Сталь-сплав на основе железа, содержащий менее 2% углерода. По химическому составу стали делят на углеродистую сталь представляет собой сплав железа главным образом с углеродом, но, в отличие от чугуна, содержание в ней углерода. Из мягкой и средней твердости стали делают детали машин, трубы, гвозди, скрепки, а из твердой - инструменты. Легированная сталь - это тоже сплав железа с углеродом, только в него введены еще специальные, легирующие добавки: хром, никель, вольфрам, молибден и др.

Легирующие добавки придают сплаву особые качества. Так, хромоникелевые стали очень пластичные, прочные, жаростойкие, кислотоупорные, устойчивые против коррозии. Они применяются в строительстве, а также для изготовления нержавеющих предметов домашнего обихода (ножей, вилок, ложек), всевозможных медицинских и других инструментов. Стали - это основа современного машиностроения, оборонной промышленности, ракетостроения и других отраслей промышленности.

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Бронза - сплав на основе меди с добавкой (до 20%) олова. Бронза хорошо отливается, поэтому используется в машиностроении, где из нее изготавливают подшипники, поршневые кольца, клапаны, арматуру и т. д. Используется также для художественного литья. Виды бронз: алюминиевые (дюралюминий), свинцовые, кремниевые, бериллиевые, кадмиевые.

Сплав мельхиор содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). Температура плавления мельхиора составляет 1170 °С. Он имеет красивый внешний вид. Из мельхиора изготавливают посуду и украшения, чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав - нейзильбер - содержит, кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют для изготовления художественных изделий, медицинского инструмента (скальпель).

Вопросы от команды металлургов

ü  Из какого цветного сплава отлиты знаменитые Царь-пушка и Царь-колокол в Московском Кремле?  (из сплава меди с оловом)

ü  Как называется сплав металла из которого изготовлен цоколь лампочки? (латунь)

ü  Почему чугунные вещи изготавливают только литьем? (потому что чугун хрупкий – ни молотом его нельзя ковать, ни на станке обтачивать)

IV. Обобщение и систематизация знаний

v Объясните понятие «интерметаллид» (химическое взаимодействие расплавленных металлов. Например, цинк и медь).

v Почему изделия из чистой меди и железа недолговечны? (медные - мягкие, деформируются; из железа – ломаются и коррозируют).

v Вставьте пропуски

Cu + Zn = ? ?  +Sn = бронза Cu + ? = мельхиор ? + C (1%) = сталь Fe + C (4,5%) =  ?

v Работа с учебником (§ 33 учебника , с.152-153). Сравни чугун и сталь, укажи общее и отличия

v А теперь попробуйте ответить на основной вопрос нашего урока: «Почему же люди стали использовать сплавы?» Учащиеся высказывают различные предположения, но в конечном итоге должны сделать следующие выводы:

1. Сплавы обладают различными свойствами, поэтому есть возможность создать сплав с нужными свойствами.

2. Не смотря на то, что в состав сплавов входят металлы, обладающие определенным набором свойств (металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность), но свойства сплава сильно отличаются от свойств компонентов, входящих в него, что особенно ценно.

VI. Домашнее задание

−       Изучить § 33 учебника, с. 154 вопросы устно.

−       Составить синквейн, ребус, кросворд.

−       Подготовить сообщение «Использование сплавов в автомобиле– и самолетостроении).

VI. Итог урока

v Оценивание работы учащихся на уроке

v Рефлексия

На столах вырезанные фигурки-сердечки (красные и серые). Выплавили ли мы с Вами новые сплавы знаний? (красные – «да», серые – «нет»).

Хронометраж урока

I. Организационный момент	1 минута
II. Актуализация знаний и мотивация учебной деятельности	13 минут
III. Изучение нового материала	20 минуты
IV. Обобщение и систематизация знаний	8 минут
V. Домашнее задание	1 минута
VI. Итог урока	2 минуты