Общая характеристика

элементов I группы главной подгруппы

Цель урока: дать общую характеристику щелочных металлов в свете трех форм существования элементов: атомов, простых веществ и сложных веществ. На химии элементов этой группы повторить основные закономерности изменения свойств элементов в Периодической системе химических элементов (далее - ПСХЭ) по вертикали (в группе), металлическую связь и металлическую кристаллическую решетку, физические и химические свойства металлов.

·         Задачи урока:                                                                                               Обучающие: научить давать характеристику элементов – щелочных металлов по их положению в ПСХЭ, уметь записывать уравнения реакций, характеризующие химические свойства щелочных металлов, углубить знания о физических свойствах этих веществ.

• Развивающие: развивать внимание, память, мышление, логические операции, умение владеть химическим языком.
• Воспитательные: воспитывать коллективизм, ответственность, сообразительность, творческую активность, умение выслушивать одноклассников, прививать интерес к химии.

Оборудование и реактивы: образцы щелочных металлов (Na и Ka), фенолфталеин, кристаллизатор с водой, карточки с символами металлов, таблицы «Физические величины щелочных металлов», презентация.

ПЛАН УРОКА

1.     Сообщение цели и темы урока.

2.     Повторение ранее изученного материала. Разминка.

3.     Изучение нового материала:

·        Строение атомов элементов I группы главной подгруппы. Степень окисления.

·        Простые вещества. Физические свойства.

·        Химические свойства щелочных металлов.

·        Нахождение в природе.

·        Получение щелочных металлов.

·        Применение щелочных металлов.

·        Открытие щелочных металлов.

4.     Закрепление изученного.

5.     Комментарии оценок.

6.     Домашнее задание.

ХОД УРОКА

СООБЩЕНИЕ ТЕМЫ И ЦЕЛИ УРОКА.

Учитель: Мы с вами изучили общие свойства металлов. Теперь переходим к изучению более конкретного материала, а именно, разбирать свойства отдельных групп химических элементов. При этом мы будем обобщать, и развивать полученные ранее знания. Начнем с элементов, расположенных в I группе главной подгруппы ПСХЭ. Запишите тему урока «Общая характеристика элементов I группы главной подгруппы». (слайд 1,2)

ПОВТОРЕНИЕ РАНЕЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА. РАЗМИНКА:

Индивидуальный опрос: Работа с карточками быстрого ответа. Найти соответствие по темам «Сплавы», «Нахождение металлов в природе».

Фронтальный опрос: учащиеся получают карточки с символами химических элементов – металлов.

Учитель дает характеристику элемента, учащиеся должны угадать о каком металле идет речь и поднять нужную карточку. Второй вопрос – дополнительный. (слайд 3)

1.     Самый распространенный металл в земной коре (Al)?

2.     Какой характер имеют оксид и гидроксид алюминия?

3.     Самый твердый металл (Cr)?

4.     Какой тип химической связи у металлов?

5.     Химический элемент – простое вещество – самый сильный металл (Fr)?

6.     Объясните, почему франций самый активный металл?

7.     Самый легкий металл (Li)?

8.     Какой тип кристаллической решетки у лития?

9.     Самый тяжелый металл (Os)?

10. Охарактеризуйте положение осмия в ПСХЭ?

11. Один из драгоценных металлов (Au)?

12. Назовите еще известные Вам драгоценные металлы, в каком виде они встречаются в природе?

13. Какой металл является компонентом чугуна и стали (Fe)?

14. Какой еще элемент обязательно входит в состав чугуна и стали?

15. Этот металл используют для изготовления ламп накаливания (W)?

16. Какое физическое свойство вольфрама используют при этом?

17. Этот металл находится во II группе главной подгруппы и IV периоде ПСХЭ (Ca)?

18. Каков его порядковый номер и сколько электронов у него на внешнем слое?

19. На основе этого металла изготовляют сплавы: бронза, мельхиор, латунь (Cu)?

20. Какая (хорошая или плохая) проводимость у меди?

21. Этот элемент отличается от других металлов своим агрегатным состоянием (Hg)?

22. Будет ли ртуть реагировать с растворами кислот?

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА:

Учитель: Посмотрите, какие элементы расположены в I группе главной подгруппы ПСХЭ. Давайте назовем эти элементы и запишем их знаки в тетради. (слайд 4)

Ученик: Li – литий, Na – натрий, K – калий, Rb – рубидий, Cs – цезий, Fr – франций.

Учитель: начнем изучение данных элементов со строения их атомов.

1. Строение атомов элементов I группы главной подгруппы. Степень окисления:

Учитель: три ученика выйдут к доске и зарисуют схемы строения атомов Li, Na, K. Остальные зарисовывают в тетради. (слайд 5)

Учитель: что общего в строении этих атомов?

Учитель: что изменяется в строении атомов с ростом порядкового номера?

Учитель: какой вывод о свойствах этих элементов можно сделать на основании сказанного?

Учитель: какую степень окисления они проявляют в соединениях? (слайд 6,7)

Учитель: как изменяются восстановительные свойства от Li до Cs?

Учитель: атом цезия способен превращаться в положительный ион уже под действием света. Это свойство используют в фотоэлементах.

Ученик (подготовлен):

Электрон на внешнем слое
Еле держится у нас
Отдаем его спокойно
Кто захочет, в сей же час.

Учитель: далее мы поговорим о простых веществах, образованных этими элементами, т.е. о металлах: литии, калии, натрии, рубидии, цезии, франции.

2. Простые вещества. Физические свойства (слайд 8)

Учитель: простые вещества Li, K, Na, Rb, Cs, Fr – типичные металлы. Давайте вспомним, какая кристаллическая решетка характерна для них?

Учитель: какой тип химической связи характерен для металлов?

Учитель: давайте дадим определение металлической связи, укажем, какие части соединяются и за счет чего.

Учитель: металлическая кристаллическая решетка и металлическая связь определяют физические свойства металлов. Давайте назовем эти свойства.

Ученик: тепло – и электропроводность, т.к. электроны подвижны и способны переносить тепло и направленно двигаться под действием электрического напряжения.

Ученик: пластичность, т.к. электроны подвижны и поэтому при ударе слои атомов – ионов в металле смещаются, как бы скользят без разрыва связей.

Учитель: кроме этих физических свойств, для каждого металла характерна своя температура плавления, температура кипения, плотность и твердость. Щелочные металлы мягки (режутся ножом), температуры кипения и плавления уменьшаютсяот Li к Cs. Так цезий плавится на ладони руки. Плотность же возрастает от Li к Cs. (Только есть отступление от этого правила – плотность натрия больше, чем у калия). Li, Na и K легче воды.

Теперь переходим к рассмотрению химических свойств щелочных металлов.

3. Химические свойства щелочных металлов

Учитель: как мы уже выяснили, в химических реакциях щелочные металлы проявляют ярко выраженные восстановительные свойства, возрастающие от Li к Cs. (слайд 9)

Запишите в тетрадях первое химическое свойство: щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами, например, с галогенами, серой, фосфором, водородом. Давайте напишем уравнения реакций между литием и серой, натрием и фосфором, калием и хлором.

2Li + S = Li₂S (сульфид лития)

2K + Cl₂ = 2 KCl (хлорид калия)

3 Na + P = Na₃P (фосфид натрия)

Учитель:

• К какому типу относятся данные реакции?
• Какой тип связи характерен для соединений – продуктов реакций?
• Почему гидриды щелочных металлов не занесены в графу водородных соединений ПСХЭ?
• Назовите продукты реакций?

Первую реакцию разбирают вместе с учителем, а аналогичные - самостоятельно, с последующей самопроверкой. (слайд 10)

Учитель: итак, в результате взаимодействия щелочных металлов с неметаллами образуются бинарные соединения – сульфиды, хлориды, фосфиды и другие. А сейчас отдельное внимание уделим взаимодействию с кислородом. (слайд 11) Литий образует нормальный основной оксид.

4 Li + O₂ = 2 Li₂O (оксид лития)

Остальные щелочные металлы образуют при взаимодействии с кислородом пероксиды и надпероксиды. (слайд 12)

2 Na + O₂ = Na₂O₂ (пероксид натрия) (слайд 13)

При этом в обоих случаях атом щелочного металла отдает один электрон, т.е. степень окисления не изменяется, а кислород изменяет свою степень окисления: – 2 в оксидах и – 1 в пероксидах.

Ученик (подготовлен):

Кислород мы сильно любим
На контакт мы с ним идем,
Но от этого явленья
Потускнеем мы потом.

Учитель: Теперь перейдем к следующему, одному из самых значимых химических свойств щелочных металлов – это взаимодействие их с водой. (слайд 14)  Щелочные металлы окисляются молекулами воды, при этом образуются щелочи, отсюда и произошло их название – щелочные. Причем скорость реакции будет расти от Li к Cs, т.к. растет их химическая активность. Так рубидий и цезий реагируют с водой так быстро, что происходит взрыв. Посмотрите, как реагирует с водой, например, натрий.

2 Na + 2 H₂O = 2 NaOH + H_{2 ^}

Демонстрация опыта.

Достаю кусочек натрия, при этом поясняю, что натрий надо беречь не только от кислорода, но и от воды. Щелочные металлы хранят очень тщательно в стеклянной банке с плотной крышкой, потом в железной. Напоминаю правила безопасности: нельзя вещества трогать руками, не приступать к выполнению опыта не зная, что и как нужно делать, работать с малыми дозами реактивов. На столе стоит кристаллизатор с водой. В воду заранее добавлен индикатор – фенолфталеин, о чем сообщаю учащимся. Отрезаю ножом кусочек натрия и бросаю в воду.

Учитель:

• Почему индикатор изменяет свой цвет?
• Какой газ выделяется в ходе реакции?
• К какому типу относится данная реакция?

Учитель: какому элементу натрий отдает электроны, сколько?

Покажите это на уравнении реакции.

Первую реакцию разбирают вместе с учителем, а аналогичную - самостоятельно, с последующей самопроверкой. (слайд 15)

Учитель: Аналогично с водой реагируют и все остальные щелочные металлы.

Ученик (подготовлен):

Мы с водою в соединении
Щелочи всегда даем
С хлором, фтором, бромом, йодом
Дружненько в солях живем.

Учитель: Щелочные металлы очень легко окисляются. Им достаточно и кислорода содержащегося в воздухе, поэтому их хранят под керосином, а литий в вазелине, т.к. он очень легок и в керосине всплывает. Также щелочные металлы надо беречь не только от кислорода, но и от воды. (слайд 16)

Учитель: итак, мы рассмотрели химические свойства щелочных металлов. Скажите, почему мы не рассматриваем взаимодействие щелочных металлов с растворами солей и кислот?

Ученик: так как в растворе щелочные металлы сначала энергично прореагируют не с кислотой и с солью, а с водой.

4. Нахождение в природе. (слайд 17)

Учитель: Щелочные металлы в природе встречаются только в форме соединений. Почему?

Ученик: Так как щелочные металлы очень легко и быстро окисляются. Они вступают в реакцию с кислородом, водой.

Учитель: Натрий и калий являются постоянными составными частями многих весьма распространенных силикатов. Из отдельных минералов натрия важнейший–поваренная соль (NaCl) –входит в состав морской воды и на отдельных участках земной поверхности образует под слоем наносных пород громадные залежи так называемой каменной соли. В верхних слоях подобных залежей иногда содержатся и скопления солей калия в виде минералов сильвинита (KCl–NaCl), карналлита (KCl·MgCl₂ ·6Н₂ О). Для лития известен ряд минералов (например, сподумен – LiAl (SiO₃ ) ₂ ), но скопления их редки. Рубидий и цезий встречаются почти исключительно в виде примесей к другим щелочным металлам. Следы франция всегда содержатся в урановых рудах.

5. Получение щелочных металлов. (слайд 18)

Учитель: Для получения щелочных металлов используют в основном электролиз расплавов их галогенидов, чаще всего — хлоридов, образующих природные минералы:

2NaCl _{(расплав)} ток —>  2Na + Cl₂

катод: Na⁺ + 1e > Na⁰

анод: 2Cl^– — 2e > Cl₂

6. Применение щелочных металлов. (слайд 19)

Учитель: Металлический натрий, с тех пор как его изготовление стало дешевым, находит широкое техническое применение. Его используют в качестве исходного продукта при производстве перекиси натрия и других соединений. Его используют также в больших количествах в органических синтезах (например, в красильном производстве). Металлический калий также иногда употребляют в лаборатории. Кроме того, калий и прежде всего цезий применяют в фотоэлементах. Металлический литий используют в сплавах, так как небольшие добавки этого металла существенно улучшают свойства многих сплавов. Также щелочные металлы используют в качестве катализаторов.

7. Открытие щелочных металлов. (слайд 20)

Учитель: в заключение нашего урока я попрошу учащихся, которым было дано задание, подготовить сообщение о том кто и когда открыл некоторые щелочные металлы, а также этимологию их названий.

Ученик: соединения натрия и калия были известны очень давно, их соли (сода, поташ, поваренная соль) широко применялись. Однако сами металлы известны не были. В 1807 г. в Лондоне с помощью электролиза едких щелочей Гемфри Дэви получил два щелочных металла. Один из них назвали “натрий” от арабского “натрун” - сода, которую используют как моющее средство с давних времен, другой назвали “калием”, от арабского “алкали” - щелочь.

Ученик: литий был открыт в 1817 г. шведом Арфвейдсоном и назван, по предложению Берцеллиуса – литием. “Литий” - от греческого “литос” - камень, т.к. был обнаружен в твердом камне, в отличие от других щелочных металлов, которые находили только в золе.

Учитель: итак, мы рассмотрели все вопросы, запланированные нами. На следующем уроке мы поговорим подробнее о соединениях, которые образуют щелочные металлы: оксиды, щелочи, соли.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО (слайд 21-23)

Выполнений заданий с выбором ответа, заданий на соответствие, заданий с множественным выбором ответов из предложенного перечня.

КОММЕНТАРИИ ОЦЕНОК

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ  (слайд 24)

1. § 11

2. Выполнить цепочку химических превращений:

Na →Na ₂O ₂→Na ₂O→Na ₂ CO ₃

NaOH → NaCl