Методическая разработка урока по теме "Металлы" 11 класс с презентацией в контексте подготовки к ЕГЭ

Скачать материал

Выберите документ из архива для просмотра:

Методическая разработка урока по теме Металлы 11 класс.docx Презентация Металлы.pptx

Выбранный для просмотра документ Методическая разработка урока по теме Металлы 11 класс.docx

Тема урока «Металлы. Физические и химические свойства». 11 класс

Цели: 1. Обобщить основные сведения теории о химической активности металлов на основании строения их атомов.

2. Формировать умения устанавливать причинно-следственные связи.

3. Развивать познавательный интерес, вырабатывать умения сравнивать, обобщать изученные свойства металлов.

Задачи: 1. На основе характеристики металлов по положению в п.с.х.э. и строению их атомов:

а) установить общие и индивидуальные свойства металлов;

б) углубить знания об окислительно-восстановительных реакциях.

2. Научить правильно составлять уравнения химических реакций, подтверждающие химические свойства металлов, используя ряд активности.

3. Проверить свойства металлов в процессе лабораторного и демонстрационного эксперимента.

Формы и методы работы с учащимися: лекция с элементами эвристической беседы, эксперимент (лабораторный и демонстрационный), самостоятельная работа, индивидуальный опрос. Презентация.

Вид используемых на уроке средств ИКТ. Ноутбук, проектор, интерактивная доска, авторсная презентация.

Образовательные ресурсы. Учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман «Химия» 11 класс, ЭОР к учебнику, авторская презентации к уроку, периодическая таблица Д.И.Менделеева, электрохимический ряд напряжений металлов, таблица растворимости. Оборудование и реактивы: Na, Fe, Cu, Pb, HCl, CH₃COOH, C₂H₅OH, C₆H₅OH, Al, KOH, Zn, р-ры CuSO₄, FeSO₄, ZnSO₄ , пробирки, горелка, спички, держатель.

https://www.youtube.com/watch?v=o9Rvc3Vae_c

https://www.youtube.com/watch?v=XCgk9psIqo8

https://www.youtube.com/watch?v=tg15fS095FQ

Ход урока

I. Проверка домашнего теста по теме «Электролиз. Коррозия металлов и способы защиты от неё». Слайд 2. (Тест. Приложение 1).

II. 1. На доске написать электронные и графические формулы атомов натрия, магния, алюминия (работают 3 ученика).

2. Работа с классом.

1) Где в п.с.х.э. расположены металлы? (-занимают в основном левую нижнюю часть таблицы Д.И.Менделеева))

2) Как изменяются свойства химических элементов в периодах? в А группах? Какие элементы расположены в Б подгруппах? (- в периодах от металлических к неметаллическим, т.е. восстановительная (отдача электронов) способность металлов уменьшаться, а окислительная (принятие электронов) способность неметаллов увеличиваться. В А подгруппах металлические свойства усиливаются, неметаллические ослабевают. В Б подгруппах находятся элементы – металлы).

3) Почему химических элементов металлов больше? (-на внешнем энергетическом уровне атомы металлов имеют 1-2 электрона, реже 3-4. Для атомов-металлов характерна небольшая электроотрицательность, они обладают только восстановительными свойствами. Восстановительная свособность у металлов усиливается к началу периода и к концу главной подгруппы (А-подгруппы), т.к. возрастает атомный радиус.

- У металлов побочных подгрупп (Б-подгрупп) с увеличением заряда ядра радиус атома изменяется незначительно, т.к. заполняется предпоследний энергетический уровень. Поэтому прочность связи валентных электронов с ядром усиливается, восстановительные свойства ослабевают).

Вывод: 1. Заряд ядра атома, радиус атома сказываются на восстановительных свойствах всех металлов.

2. Степень окисления (С.О.) металлов определяется валентными электронами внешнего и предвнешнего энергетического уровня.

Разъяснить. У s- и р-элементов – количеством s -элементов или cуммой s- и р – Элементов. см. электронные формулы атомов Na, Mg, Al . У d-элементов С.О. определяется валентными электронами внешнего энергетического уровня – это минимальная С.О., а также суммой s-электронов внешнего энергетического уровня и d -электронов предвнешнего энергетического уровня – это максимальная С.О., она равна номеру группы. d-элементы могут проявлять и промежуточные С.О., которые могут давать устойчивые соединения. Например: Mn -С.О. = +2,+3,+4,+6,+7.

4) Какими общими физическими свойствами обладают металлы? (- блеск, электропроводимость, теплопроводность, ковкость, пластичность и т.д.)

Проблема. (Слайд 3) 5) Как можно объяснить наличие общих физических свойств у такого большого числа разнообразных простых веществ, называемых металлами?

(- учащиеся выдвигают предположения об особом строении этих веществ – металлов;

- присутствием свободных электронов и их движением по всему куску металла объясняются значительная электропроводимость и теплопроводность, и их характерный металлический блеск).

6) Возникает вопрос – как в металлах появляются свободные электроны? и какие силы удерживают атомы металла в простом веществе?

(- это достигается образованием особой металлической связи)

· Металлическая связь возникает также как и ковалентная, т.е. происходит обобществление электронов, различных атомов металлов и образование общего электронного облака.

Однако, в металлах эти электроны не принадлежат отдельным атомам, а являются общими для куска простого вещества металла. Это существенно отличает металлическую связь от ковалентной.

Валентные электроны в металлах слабо связаны с атомами и могут мигрировать, образуя «электронный газ». При этом атомы металлов превращаются в положительно заряженные ионы, удерживаемые в простом веществе облаком обобществлённых электронов. Такую связь называют металлической. Следует обратить внимание, что образуемые атомами металлов ионы имеют заряд. Следовательно, природа металлической связи, как и ковалентной, и ионной химической связи, электростатическая.

Металлическая связь существует только в кристаллах или сплавов, но не в молекулах металлов, которые удерживаются ковалентными связями (в парах металлы существуют в виде молекул – Li₂, Na₂ и др.)

Вывод.(Слайд 4) Общие физические свойства металлов: электропроводимость, теплопроводность, блеск и др. объясняются наличием подвижных электронов, т.е. особым характером металлической связи. Металлам присущи пластичность, ковкость, что также связано с их электронным строением.

III. Электрохимический ряд напряжений металлов.

Цель: (Слайд 5) Нам предстоит обобщить основные сведения о химической активности металлов на основании строения их атомов.

1) Назовите две основные особенности атомов металлов. (- небольшое число электронов на последнем энергетическом уровне; относительно большой атомный радиус).

· Это способствует быстрой отдаче электронов атомами металлов в результате их взаимодействия с другими соединениями

Me⁰ – ne = Meⁿ⁺

· Металлы окисляются, сами выступают восстановителями.

2) Ряд активности металлов (электрохимический ряд напряжений металлов).

· Чаще реакции протекают в водных растворах. Химическая активность металлов тогда будет определяться на основании их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов. В этом ряду металлы расположены с учётом затрат энергии на отрыв валентных электронов и разрушение кристаллической решётки, а также с учётом энергии, выделяющейся при гидратации иона металла.

Таким образом, чем меньше энергии затратится на отрыв и разрыв кристаллической решётки и выделится больше энергии при гидратации ионов металлов, тем сильнее восстановительная способность металла в реакциях, происходящих в водных растворах, тем левее он расположен в ряду напряжений металлов.

Но высокая электрохимическая активность металла не всегда означает его химическую активность и наоборот. Обратите внимание на расположение Li и Na в п.с.х.э. и в электрохимическом ряду напряжений металлов.

На основании их расположения в п.с.х.э. Na активнее Li. (учитывается только один фактор – атомный радиус). На основании положения в электрохимическом ряду напряжений металлов Li стоит левее Na, его восстановительная способность выше, т.к. в этом случае учитывается не только атомный радиус металлов, но и энергия отрыва электронов, энергия разрушения кристалла и энергия гидратации ионов металлов. В целом три фактора.

Слайд 6. Работая с электрохимическим рядом напряжений металлов, следует помнить:

· металлы расположены в порядке убывания восстановительных свойств при реакциях в растворах;

· металлы, стоящие левее, вытесняют правее стоящий металл из растворов их солей;

· металл стоящий в ряду напряжений до водорода, вытесняет его из разбавленных кислот (кроме HNO₃ (конц.), HNO₃ (разб.) и H₂SO₄ (конц.)

· металлы стоящие в ряду напряжений до Al, взаимодействуют с водой с образованием щёлочи и выделением водорода.

Слайд 7. Остальные металлы взаимодействуют в жёстких условиях с образованием оксида металла и водорода:

· металлы, стоящие в ряду напряжений за водородом, не взаимодействуют с водой;

· на основании восстановительной способности металлы условно модно разделить на три группы по активности:

от Li до Al -очень активные металлы;

от Al до H₂ -металлы средней активности;

от H₂ до Au -малоактивные металлы.

IV. Прежде чем перейти к химическим свойствам металлов, давайте вспомним:

1. По какой причине атом химического элемента принадлежит к той или иной группе? (- причина в строении атомов химических элементов).

2. Вспомните, какую валентность может иметь железо в соединениях? (II и III)

3. Почему железо образует трёхвалентные соединения, если в его атоме на внешнем уровне только два электрона?

Проблема. (Слайд 8). Как объяснить трёхвалентность железа в атоме которого на внешнем энергетическом уровне содержится лишь 2 электрона?

Поисковая беседа

1. Что можно сказать о положении химического элемента в п.с.х.э.? (- порядковый номер 26, период 4, группа VIII , побочная подгруппа).

2. Самостоятельно в тетради запишите электронную и графическую формулы атома железа. (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶)

3. Слайд 9. Глядя на графические формулы атомов железа и кальция ответьте на вопросы:

а) В чём отличие в распределении электронов по энергетическим уровням в атомах железа и кальция? (- в атоме железа электронами заполняется предвнешний уровень, а именно 3d -подуровень).

б) Сколько валентных электронов на внешнем уровне в атоме железа? (-2 электрона).

в) Запишите схему отдачи двух электронов. Обратите внимание на степень окисления атома железа. (Fe⁰ – 2e = Fe⁺²)

г) Можно ли предположить, что железо становится трёхвалентным благодаря переходу электронов?

д) Откуда на внешний р- подуровень может перейти третий электрон? (- с 3d -подуровня).

е) Так как же можно объяснить трёхвалентность железа? (- ученики высказывают гипотезу: возможно, один d- электрон переходит с предвнешнего уровня на р – подуровень внешнего уровня, т.к. эти уровни по энергии различаются незначительно. Ученики записывают схему (Fe⁰ – 3e = Fe⁺³)

Вывод. Особенностью электронного строения элементов побочных подгрупп является заполнение электронами не последнего, а предпоследнего уровня. Атомы железа проявляют переменную С.О. = +2 и +3.

V. Общие химические свойства металлов.

· С какими веществами будут вступать в реакцию металлы? ( - с простыми - неметаллами и со сложными – с водой, кислотами, солями).

1. Взаимодействие с простыми веществами неметаллами начнём рассматривать с железа.

Слайд 10 Fe

+O₂, Cl₂, F₂ +S, +J₂

Проблемный вопрос. По какому признаку перечисленные вещества я разделила на группы?

Слайд 11. Допишите схему

+O₂, Cl₂, F₂ +S, +J₂

Fe^+? Fe^+?

Слайд 12. – ответ

+O₂, Cl₂, F₂ +S, +J₂

Fe⁺³ Fe⁺²

сильные окислители слабые окислители

Вывод. Степень окисления атома железа зависит от силы окислителя.

Слайд 13. - ролик «Взаимодействие железа с кислородом».

Слайд 14. - ролик «Взаимодействие железа с хлором».

Слайд 15. - ролик «Взаимодействие железа с серой».

Записывают уравнения реакций и составляют электронный баланс.

3Fe + 2O₂ = Fe₂O₃ · FeO или Fe₃O₄ (при нагревании)

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Fe + S = FeS (при нагревании)

· Щелочные металлы взаимодействуют с кислородом, образуют оксиды (Li₂O) и пероксиды (Na₂O₂, K₂O₂). Остальные металлы образуют оксиды.

4Li + O₂ = 2Li₂O 2Na + O₂ = Na₂O₂

· Самые активные металлы с водородом образуют гидриды – ионные солеподобные вещества.

2Na⁰ + H₂⁰ = 2Na⁺¹H^-1 Ca⁰ + H₂⁰ = Ca⁺²H₂^-1

6Li⁰ + N₂⁰ = 2Li₃⁺N^-3 (без нагревания)

Остальные металлы реагируют с азотом при нагревании, образуются нитриды.

2. Взаимодействие со сложными веществами.

а) Взаимодействие с водой

Дем. опыт. 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

Вывод. При обычных условиях с водой реагируют лишь металлы, образующие растворимые гидроксиды – щёлочи. Это общая закономерность реакций твёрдого вещества с раствором другого вещества. При образовании нерастворимых продуктов реакция не идёт.

· 3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂ Чем активнее металл, тем скорость реакции выше. При высокой температуре все металлы стоящие в ряду активности (напряжения) до Н₂, вытесняют его из воды; при этом получается не гидроксид, а оксид металла и Н₂.

б) Взаимодействие с растворами неорганических и органических кислот.

Дем. опыты Fe⁰ + 2HCl = FeCl₂ + H₂

Cu + HCl =

Pb + HCl =

Если металл способен проявлять несколько С.О., то при взаимодействии с бескислородной кислотой образуется соль, в которой металл, как правило, имеет низшую С.О. При взаимодействии с концентрированными кислородсодержащими кислотами (HNO₃, H₂SO₄) металл проявляет высшую С.О.

Исключение. Свинец не реагирует с HCl (посмотрите, где он расположен в ряду активности?) потому, что продукт реакции PbCl₂ в воде малорастворим и образуется на поверхности металла в первый момент соприкосновения с кислотой, в дальнейшем защищает металл от действия этой кислоты.

Дем. опыты Fe + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Fe + H₂

Cu + CH₃COOH =

в) Взаимодействие металлов с растворами солей.

Слайд 16. Задание. На основании положения металлов в электрохимическом ряду напряжений обоснуйте возможность протекания следующих химических реакций.

Лаб. опыты. а) Fe и CuSO₄ в) Cu и ZnSO₄

б) Zn и CuSO₄ г) Cu и FeSO₄

(Ответ: Zn и Fe активнее Cu и способны вытеснять медь из раствора её соли)

· При взаимодействии активных металлов (до Al) с растворами солей не происходит вытеснение менее активного металла, т.е. активный металл будет вытеснять водород из воды.

г) Взаимодействие металлов с органическими веществами.

Дем. опыты. 2C₆H₅OH + 2Na = 2C₆H₅ONa + H₂

2C₂H₅OH + 2Na = 2C₂H₅ONa + H₂

д) Взаимодействие переходных металлов с растворами щелочей.

2Al + 2KOH + H₂O = 2K[Al(OH)₄] + 3H₂

Вывод по уроку. (Сдайд 17.) Знание особенностей положения металлов в п.с.х.э. Д.И.Менделеева и в электрохимическом ряду напряжений даёт возможность характеризовать общие химические свойства металлов: отношение их к простым и сложным веществам.

6. (Слайд 18.) Домашнее задание. п.21, п.22, п.27 Выполнить тест (приложение 2)

Приложение 1.

Домашнее задание тест по теме «Электролиз. Коррозия металлов

и способы защиты от неё»

1. При электролизе водного раствора сульфата меди (II) на катоде выделится

а) медь б) водород в) кислород г) оксид серы (IV)

2. Водород выделяется на катоде при электролизе водного раствора

а) нитрата калия б) нитрата серебра б) нитрата меди (II) г) нитрата ртути (II)

3. Кислород выделяется на аноде при электролизе водного раствора

а) хлорида натрия б) бромида натрия в) йодида натрия г) фторида натрия

4. При электролизе водного раствора хлорида меди (II) на катоде и аноде соответственно выделяются

а) водород и хлор б) водород и кислород в) меди и кислород г) медь и хлор

5. Электролиз водного раствора соли нельзя использовать для получения

а) меди б) магния в) цинка г) хрома

6. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора

Формула соли Продукты на катоде

А) NaJ 1) металл

Б) AgNO₃ 2) водород

В) ZnSO₄ 3) оксид азота (IV)

Г) NiBr₂ 4) металл, водород

5) галоген

7. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора

Формула соли Продукты на аноде

А) Mn(NO₃)₂ 1) кислород

Б) CH₃COOK 2) этан

В) AlBr₃ 3) этан, оксид углерода (IV)

Г) Cr₂(SO₄)₃ 4) оксид азота (IV)

5) галоген

6) оксид серы (IV)

8. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора

Формула соли Продукты электролиза

А) KCl 1) металл, галоген

Б) CuCl₂ 2) металл, кислород

В) NaF 3) водород, галоген

Г) ZnBr₂ 4) водород, кислород

5) металл, водород, кислород

6) металл, водород, галоген

9. Установите соответствие между условиями, в которых находится изделие, и преобладающими продуктами коррозии

Условия эксплуатации изделия Преобладающие продукты коррозии

А) оцинкованное железо в чистом 1) ZnCl₂, H₂

влажном воздухе 2) Fe₂O₃, FeOOH, Fe(OH)₃

Б) лужёное железо в чистом 3) ZnO, Zn(OH)₂

влажном воздухе 4) SnO, Sn(OH)₂

В) оцинкованное железо в растворе 5) FeCl₂, H₂

соляной кислоты 6) ZnCl₂, H₂

Г) лужёное железо в растворе

соляной кислоты

10. При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) выделилось 5,6 л. газа. Сколько граммов металла отложилось на катоде? (Запишите число с точностью до целых)

Приложение 2

Домашнее задание тест по теме «Металлы»

1. Верны ли следующие суждения о свойствах железа?

А. При взаимодействии железа с разбавленной хлороводородной кислотой образуется хлорид железа (II)

Б. При взаимодействии железа с хлором образуется хлорид железа (II)