Методическая разработка урока по химии в 11 классе в контексте подготовки к ЕГЭ на тему "Металлы и их соединения в жизни человека"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение 

средняя общеобразовательная школа с. Буюклы

муниципального образования городской округ «Смирныховский»

Сахалинской области

Сценарий урока химии для 11 класса

Металлы и их соединения в жизни человека.

(Методическая разработка урока по химии в 11 классе

в контексте подготовки к ЕГЭ)

Выполнила: Червонная

Василина Владимировна

с. Буюклы, 2016

Тема урока: Металлы в природе и в жизни человека. Получение и применение.

(по УМК О.С. Габриеляна)

Эпиграф к уроку:

Химия создала свой предмет.

Эта творческая способность, подобная

 искусству, коренным образом отличает её от

остальных естественных и гуманитарных наук.

М. Бертло

Целевая аудитория: 11 класс.

Тип урока:

По изучению нового материала: Комбинированный.

По типу деятельности учащихся: Частично-поисковый с использованием индивидуальных и групповых работ.

Цели урока:

Образовательные: повторение и изучение новых знаний по теме «Металлы» в рамках подготовки к ЕГЭ по химии.

Коммуникативные: развитие универсальных учебных действий, умения работать с различными источниками информации.

Личностные: развитие познавательного интереса к предмету, развитие логического мышления, пополнения «багажа знаний»  как результат подготовки к ЕГЭ, овладение умениями решения заданий ЕГЭ по химии.

Задачи урока:

1. Систематизировать знания по теме «Металлы».

2. Изучить новую информацию по теме «Металлы».

3. Научиться практическому применению знаний по теме «Металлы».

4. Используя Метапредметные связи с историей и биологией, расширить знания о металлах.

Планируемые результаты:

Предметные: получение знаний по теме «Металлы», необходимых для сдачи ЕГЭ по химии.

Метапредметные: формирование понятий по теме «Металлы», обобщение и систематизация знаний по теме, развитие представлений о межпредметных связях.

Личностные: формирование ценностного отношения к предмету химии, в частности к металлам, определение значимости металлов в своей жизни.

Оборудование (техническое оснащение): интерактивная доска, компьютер, вытяжной шкаф, реактивы.

Ход урока:

I.                   Организационный этап. (2 минуты).

Учитель: Добрый день, дорогие учащиеся и гости нашего сегодняшнего урока! Я рада приветствовать вас на уроке химии. Прежде, чем начать урок, мне хотелось бы процитировать слова известного химика:

Химия создала свой предмет.

Эта творческая способность, подобная

 искусству, коренным образом отличает её от

остальных естественных и гуманитарных наук.

М. Бертло

Эти слова будут эпиграфом нашего сегодняшнего урока. А как вы можете объяснить это? Как вы думаете, что имел ввиду учёный М. Бертло? В чём заключается творческая способность химической науки?

(Учащиеся анализируют высказывание, приходят к выводу, что знание химических свойств элементов можно использовать при изготовлении различных веществ, которые используются в искусстве (красок, эмалей, покрытий), параллельно с развитием химии, появляется возможность создавать более сложные и изощренные произведения искусства, сплавы, новые материалы, полимеры, которые широко используются в различных сферах деятельности человека).

Учитель: На прошлом уроке мы с вами изучали химические и физические свойства металлов. В продолжение развития наших знаний о металлах, как бы нам следовало назвать наш сегодняшний урок, чтобы наиболее полно раскрыть содержание эпиграфа к уроку?

(Учащиеся предлагают тему урока: «Металлы в жизни человека», «Творческая роль металлов», «Металлы на службе человечества», «Применение металлов» и т.д.)

Учитель: Мы расширим немного тему и рассмотрим не только применение металлов, но и их значение в природе, а также способы получения металлов.

 Целью нашего сегодняшнего урока станет доказательство того, что металлы являются необходимым компонентом как живой, так и неживой природы. Сегодня мы подробно рассмотрим значение и применение лишь некоторых из них. А вы, дорогие учащиеся, используя свои знания по химии, предположите способ их получения.

II. Основной этап.

1. Работа с источниками информации (15 минут).

Учитель: Итак, начнём! Я предлагаю каждому из вас поработать. У вас на столах лежат карточки с заданиями. Необходимо прочитать текст и ответить на 3 вопроса (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).

Выполнение предложенных заданий самостоятельно (индивидуальная работа).

Обсуждение результатов.

Учитель: А теперь давайте запишем, где же всё-таки используют металлы. У вас на столах рабочие листы. Давайте вместе заполним таблицу применения металлов и их сплавов (ПРИЛОЖЕНИЕ 2).

(Учащиеся называют области применения металлов, ещё раз анализируют текст).

Учитель: Какие же свойства позволяют так широко использовать металлы? И с чем это связано?

(Учащиеся называют свойства, говорят о металлической связи, заполняют соответствующий пункт в рабочем листе).

Учитель: Как мы видим, металлы в нашей жизни используются повсеместно, благодаря их физическим свойствам. А как вы думаете, что может ограничивать использование металлов человеком?

(Учащиеся называют сложность их обработки, добычи, наличие других отрицательных эффектов (свойств): подверженность коррозии, токсичность и т.д.)

Учитель: В качестве примера сказанному, следует отметить, «что использовавшиеся с древности свинцовые белила – 2PbCO₃*Pb(OH)₂- очень токсичны. Зато они обладают высокой кроющей способностью. Ни мел, ни известь, ни различные оксиды белого цвета не отвечали требованиям, предъявляемым к пигментам красок. Полагают, что великий испанец Франсиско Гойя, оставивший огромное художественное наследие, тяжело болел именно из-за свинцового отравления, вызванного частым использованием свинцовых белил. Других белил тогда не существовало, а они были необходимы художнику для создания мерцающей цветовой гаммы, ставшей его основным открытием в области колорита» (Выделен кавычками отрывок из книги «Химия и искусство»)

(Демонстрация картин художника с помощью интерактивной доски).

Но металлы могут быть не только токсичны для нашего организма, ионы металла также необходимы для нормальной жизнедеятельности. Давайте подумаем, ионы каких металлов в первую очередь необходимы живым организмам?

(Учащиеся приводят примеры, вспоминая из курса биологии про макро- и микроэлементы, значение ионов металлов в организме).

Учитель: А теперь, используя информацию книги И.А. Шапошниковой «Металлы в живых организмах», заполните соответствующую таблицу в рабочем листе.

(Учащиеся анализируют информацию из книги, записывают несколько примеров в таблицу, анализируя текст). (Групповая работа).

(На интерактивную доску записывается информация о значении металлов, совместная работа учителя с учащимися, осуществляется взаимоконтроль).

Учитель: Хотелось бы ещё вспомнить одно очень важное для нашей лаборатории вещество, содержащее сразу два металла:

«Знают все про марганцовку –

Это розовый раствор,

И микробов очень ловко

Убивает он в упор.

Калия перманганата

Нужно капельку, ребята!

Даже маленький кристалл

Бьёт микробов наповал!»

А в каких случаях мы можем использовать это вещество в лаборатории?

(Учащиеся приводят примеры использования: получение кислорода, определение непредельных углеводородов раствором перманганата калия, подчёркивают окислительные свойства этого вещества).

2. Практическая работа по теме «Металлы» (Учитель заранее подготавливает реактивы, работа в группах) . (8 минут)

Учитель: Как же мы можем получать металлы и их соединения, столь необходимые для жизни и быта? Давайте немного попрактикуемся в получении различных металлов и их соединений.

(Учащиеся выполняют опыты, следуя указаниям в инструктивной карточке, учитель контролирует выполнение опытов учащимися). (ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

3. Групповая работа «Получение металлов» (5 минут).

Учитель: А какие методы получения металлов существуют в промышленности? Приведите примеры.

(Учащиеся приводят примеры, заполняют таблицу в рабочем листе).

(На интерактивную доску учащиеся записывают информацию о получении металлов, учитель контролирует правильность заполнения таблицы).

III. Заключительный этап (15 минут).

1. Самостоятельная работа по карточкам (11 минут).

Учитель: Итак, используя полученные знания, выполните задания на карточках у вас на столах. (Работа в парах, взаимоконтроль, оценивание учителем правильности выполнения заданий) (ПРИЛОЖЕНИЕ 4).

Учащиеся выполняют предложенные на карточках задания, соответствующие заданиям теста ЕГЭ по химии. По окончанию работы подводят итог.

5. Рефлексия.

Учитель: Теперь я предлагаю вам подвести итог урока и ответить на вопросы: «Что нового я узнал на уроке? Где в моей жизни металлы имеют непосредственное применение?» (3 минуты)

6. Самооценка учащихся.(1 минута)

7.Выставление оценок.

8. Домашнее задание:

Параграф 20 учебника (автор О.С. Габриелян), базовый уровень.

Выполнить задание: «В трёх пробирках находятся порошки серебра, алюминия и железа. Каким образом, используя химические реакции, различить эти вещества?»

Список литературы:

1.      Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений – М.: Дрофа, 2008. – 223 с.

2.      Глинка Н.Л. Общая химия: учебное пособие – Изд. стер. – М.: КНОРУС, 2014. – 752 с.

3.      Пичугина Г.В. Ситуационные задания по химии. 8-11 классы. – М.: ВАКО, 2014. – 144 с.

4.      Рюмин В.В. Занимательная химия. – М.: Центрполиграф, 2013. – 221 с.

5.      Титова И.М. Химия и искусство: 10-11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана-Граф, 2007. – 368 с.

6.      Химия. ЕГЭ – 2016. Тематический тренинг. Задания базового и повышенного уровней сложности: учебно-методическое пособие / под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Д: Легион, 2015. – 528 с.

7.      Хомченко И.Г. Общая химия: Учебник. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2014. – 463 с.

8.      Шапошникова И.А. Металлы в живых организмах. 10-11 классы. Метапредметный лабораторный практикум / Под общей редакцией к. п. н. Габриеляна О.С. – М.: Издательство БИНОМ, 2013. – 408 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Карточки с заданиями.

Вариант 1.

1. Почитайте текст:

«Ни один из химиков мира не был причастен к открытию меди, серебра и золота – люди начали использовать эти металлы задолго до возникновения науки. Тесное знакомство человечества с ними объясняется тем, что для рассматриваемых металлов характерно самородное состояние. В древних цивилизациях эти металлы даже считали священными: золото – в Древнем Египте, серебро – в Междуречье и т.д. Медь не обожествляли, но использовали крайне бережно. Вместе с другими металлами, образованными атомами d-элементов, медь, серебро и золото составляют основу современной техники. Они находят применение в качестве простых веществ, но значительно чаще – в виде сплавов. Сегодня для чеканки металлических денег используют особые монетные сплавы: 95% Cu и 5% Al – для «медных» монет, 80% Cu и 20% Ni – для «серебряных» монет».

Вопрос 1. Какова электронная конфигурация атомов меди?

Вопрос 2. Рассчитайте, сколько меди содержится в «медных» монетах, общей массой 362 г?

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

Вариант 2.

1. Почитайте текст:

 «Золото всегда было дорогим материалом, поэтому, вместо того, чтобы делать весь предмет из золота, нередко использовали позолоту. Искусство изготовления очень тонких листов золота возникло давно. До нашего времени дошли древнеегипетские папирусы и другие предметы, датированные 2600 г. до н.э. Они украшены золотой фольгой толщиной всего 6 микрометров. Нередко древние мастера использовали тончайшую золотую проволоку. Сегодня подобную проволоку используют, например, в нейрохирургии. В Киевской Руси X-XI вв. для золочения куполов также использовали тончайшую фольгу. Применяли её и в иконописи – византийской и русской».

Вопрос 1. Какие физические свойства позволяют так широко использовать золото?

Вопрос 2. Каковы химические свойства золота? Запишите химическую реакцию окисления золота в царской водке.

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

Вариант 3.

1. Почитайте текст:

 «Особым качеством металлов является звонкость. Серебро по звонкости заметно выделяется среди других металлов. Мастера издавна добавляли серебро в бронзу для получения колоколов с «малиновым» звоном. В наше время струны музыкальных инструментов часто делают из сплава, который на 90% состоит из серебра.

Трудно перечислить все области использования серебра для создания художественных произведений. В их число входят скульптура, ювелирное производство, изготовление эмалей, зеркал, чеканка монет и т.д.»

Вопрос 1. Объясните, почему такие металлы, как серебро, золото, медь могут встречаться в природе в виде самородков в отличие от других металлов?

Вопрос 2. Серебряные изделия со временем темнеют. Объясните, с чем это может быть связано? Запишите уравнение реакции.

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

Вариант 4.

1. Почитайте текст:

 «К числу общих физических свойств металлов, обусловленных особенностями металлической кристаллической решётки, относится металлический блеск. Одной из наиболее известных областей применения этого свойства является изготовление зеркал.

Первые металлические зеркала из бронзы и серебра датированы III тысячелетием до н.э. Они были распространены у народов Древнего Востока, позднее – у древних греков и римлян. В начале нашей эры в Римской империи появились первые стеклянные зеркала с металлической подложкой из олова и сурьмы. В XVI столетии венецианцы изобрели способ покрывать стекла оловянной амальгамой. Ртутно-оловянный спав обладал хорошей отражательной способностью и относительно высокой устойчивостью. Поэтому, несмотря на большую вредность, почти до середины XIX в. Этот сплав оставался незаменимым в производстве зеркал».

Вопрос 1. Какие физические свойства металлов могут быть использованы человеком? Приведите примеры. Чем можно объяснить эти физические свойства металлов?

Вопрос 2. Объясните, почему ртутно-оловяный сплав вреден?

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

Вариант 5.

1. Почитайте текст:

 «В середине XIX в. французский химик Птижан и немецкий учёный Юстус Либих независимо друг от друга изобрели простые способы нанесения на стекло очень тонкого слоя серебра. В скорее стали появляться серебряные зеркала на стеклянной основе.

Суть этого способа состоит в восстановлении серебра органическими восстановителями из аммиачного раствора оксида серебра (I). Для получения аммиачного раствора серебро растворяют в концентрированной азотной кислоте».

Вопрос 1. Запишите уравнения реакции, описываемые в тексте.

Вопрос 2. Вспомните, где ещё находит применение аммиачный раствор оксида серебра? Какие вещества можно распознать с его помощью? Какое тривиальное название имеет нитрат серебра? Для чего его используют?

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

Вариант 6.

1. Почитайте текст:

 «Роль меди в становлении человеческой культуры особенна. Использование меди и бронзы как важнейших материалов длилось тысячелетия. Добавление к меди олова заметно увеличивает прочность и твёрдость материала. Об этом было известно ещё 5000 лет назад, а возможно, и раньше. Получение сплавов меди было величайшим достижением древней металлургии и дало название целой эпохе – бронзовому веку.

Помимо бронз – сплавов меди с оловом, древние использовали и сплавы меди с цинком – так называемые латуни, более прочные и ковкие, чем бронзы. Своим цветом и блеском латунь напоминает золото. Латунь содержит 60% Cu и 40% Zn. Известны и ругие сплавы меди: томпак, мельхиор, нейзильбер.

Сегодня около половины производимой меди используют в радио- и электротехнике. Оловянные сплавы меди широко применяют в машиностроении. В древности наряду с изготовлением орудий труда, из бронзы отливали скульптуру. 

На влажном воздухе при высоком содержании в нём углекислого газа медь медленно окисляется, покрываясь патиной – плёнкой зелёного цвета, которая по химическому составу является гидроксокарбонатом меди (II). Вместе с тем медь устойчива к коррозии в пресной и морской воде».

Вопрос 1. Сколько цинка содержится в латуни массой 2600 г?

Вопрос 2. На каких физических свойствах основано применение меди в радио- и электротехнике? Объясните это явление.

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

Вариант 7.

1. Почитайте текст:

 «Сталь – ковкий сплав железа с углеродом, в котором массовая доля углерода – менее 2%. В сталях, как правило, присутствуют примеси, влияющие на физико-химические особенности сплава. А специальные легирующие добавки (хром, молибден, кремний, ванадий и др.) позволяют получать сплавы с определёнными, необходимыми для разных целей свойствами. Сталь отличается ковкостью.

Одним из наиболее известных старинных шедевров русского кузнечного производства является «Золотая решетка» Теремного дворца Московского Кремля. Изготовление украшений из листового просечного железа было традиционным для национального русского искусства.

Во все времена оружие было (помимо его прямого назначения) предметом дарения и коллекционирования. Поэтому мастерство его украшения постоянно вбирало в себя самые новые знания и приёмы. Богато украшенные канделябры, шкатулки, письменные приборы и другие изделия ценились наравне с ювелирными и стали гордостью русских «художников по металлу».

Вопрос 1. Какое физическое свойство металлов описано в тексте? Какие ещё физические свойства металлов, которые используются человеком, тебе известны? С чем это связано?

Вопрос 2. Почему чистое железо быстро окисляется во влажном воздухе, а его сплав нет? Запишите уравнение реакции окисления железа во влажном воздухе.

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)         

Вариант 8.

1. Почитайте текст:

 «Чугун – не поддающийся ковке сплав железа с углеродом, включающий примеси кремния, марганца, фосфора и серы. Изделия из литого чугуна тяжелее бронзовых, но существенно дешевле их. Поэтому в XIX в. при строительстве куполов крупных соборов архитекторы отдавали предпочтение сплаву железа. Чугунное литье произвело подлинную революцию в мостостроении. В России это имело особое значение для Санкт-Петербурга – города, построенного на островах.  Первый чугунный мост был построен всего 200 лет назад. Вскоре на водных артериях города появились другие чугунные мосты. Примерно с XV столетия в Германии, а затем и в других странах Европы вошли в обиход литые чугунные фонари и парковые ограды, скульптуры, надгробия, садовая мебель, каминные, балконные и всевозможные иные решётки. Помимо всего прочего, из чугуна делали и ювелирные украшения, например, в период наполеоновских войн были популярны кольца из тонкого чугуна».

Вопрос 1. Что ещё изготавливают из чугуна? Приведите примеры.

Вопрос 2. Где можно использовать марганец и его соединения, помимо добавки к чугуну? Запишите уравнения реакции.

Вопрос 3. Где и как используют металлы? (устно)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Применение металлов:

Свойство металлов	Где используется	Примеры

Соединения металлов	Где используются

Тип связи в металлах:_________________________________________

Тип кристаллической решётки:__________________________________

Электронная конфигурация:

щелочных металлов:__________________________________________

щелочноземельных металлов:__________________________________

меди:_______________________________________________________

железа:______________________________________________________

Важнейшие сплавы:

Название сплава, состав	Где используется

Значение металлов и их соединений в живой природе:

Металл	Значение	Природные источники	Недостаток металла в организме

Способы получения металлов:

1.____________________________________________________________

2.____________________________________________________________

3.____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.

Практическая работа «Получение металлов и их соединений»

Цель работы: используя знания химических свойств элементов, получить металлы и их соединения.

Оборудование: реактивы (Cu, Zn, Fe, CuSO₄, AgNO₃, формальдегид, NaCl, H₂O, Na, HCl, H₂SO₄, HNO₃, NaOH), пробирки, штатив для пробирок, держатель для пробирок.

Ход работы.

Выполните в вытяжном шкафу следующие опыты.

1. Используя предложенные реактивы, получите медь.

2. С помощью какой реакции можно как получить серебро, так и определить некоторые вещества? Продемонстрируйте это, используя предложенные реактивы.

3. Экспериментально докажите, что натрий легко окисляется. Какой реактив лучше всего использовать для этого?

4. Осуществите ряд превращений:

Zn→ ZnCl→ ZnOH→ ZnSO₄

5. Осуществите реакцию меди с разбавленной азотной кислотой.

Запишите уравнения реакций.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4.

Карточка с заданиями.

1. Число энергетических слоёв и число электронов во внешнем энергетическом слое атома железа равны соответственно

1.      4, 2

2.      4, 8

3.      4, 6

4.      4, 1

2. В порядке увеличения восстановительных свойств металлы расположены в ряду

1.      Al, Zn, Fe

2.      Al, K, Na

3.      Fe, Zn, Mg

4.      Fe, Al, Zn

3. Железо реагирует с каждым из набора веществ:

1.      азот и хлорид магния

2.      углерод и соляная кислота

3.      водород и гидроксид натрия

4.      аргон и разбавленная серная кислота

4. Реакции разбавленной азотной кислоты с медью соответствует уравнение

1.      3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

2.      Cu + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂

3.      Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

4.      Cu + 10HNO₃ = 4Cu(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

5. При разложении нитрата серебра образуются

1.      Ag + NO + O₂

2.      Ag₂O + N₂O₅

3.      Ag₂O + NO₂ + O₂

4.      Ag + NO₂ + O₂

6.  При обычных условиях с наименьшей скоростью происходит взаимодействие между

1.      Fe и O₂

2.      Cu и O₂

3.      Mg и HCl (10% р-р)

4.      Zn и HCl (10% р-р)

7. Формула реагента, используемого для качественного определения хлорид-ионов в растворе, имеет вид

1.      AgI

2.      AgNO₃

3.      Ag₂S

4.      Ag₃PO₄

8. Металл можно получить в обеих реакциях

1.      Cu + CO ^t→    и    CuSO_4(p-p) + Zn →

2.      AgNO₃ ^t→     и      KNO₃ ^t→

3.      AlCl_{3(водн. р-р)} ^{электролиз} →     и     Cr₂O₃ + Al →

4.      ZnS + O_2(изб.) →     и     WO₃ + H₂ ^t→

9. 40,5 г алюминия растворили в избытке водного раствора едкого натра. Объём (н.у.) выделившегося газа равен

1.      15 л

2.      33,6 л

3.      50,4 л

4.      72 л

10. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами, которые преимущественно образуются в ходе реакций.

ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА 1.      Fe + Br2 → 2.      Fe + HBr → 3.      Ag + HNO3 → 4.      Ag + HNO3 →

ПРЕОБЛАДАЮЩИЕ ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ А.    FeBr2 Б.      FeBr3 В.     FeBr2 + H2 Г.      AgNO3 + H2 Д.     AgNO3 + NO + H2O Е.     AgNO3 + NO2 + H2O

11. Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения в промышленности.

МЕТАЛЛ 1.      хром 2.      алюминий 3.      литий 4.      барий

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА А.    водного раствора солей Б.      водного раствора гидроксида В.     расплава хлорида Г.      расплавленного оксида Д.     раствора оксида в расплавленном криолите Е.     расплавленного нитрата

Слайды ПРЕЗЕНТАЦИИ: