План-конспект по химии на тему: Металлы главных подгрупп I-III групп периодической системы Д.И. Менделеева

             Тема: Металлы главных подгрупп I – III групп периодической системы Д.И. Менделеева

«Просто знать – еще не всё,

знания нужно уметь использовать»

Гете

Цели:

Образовательные

- обобщить знания студентов о металлах главных подгрупп I – III групп        периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева;

- систематизировать знания студентов, связанные с положением химических элементов Д.И.Менделеева;

- выделить общие и специфические свойства металлов I – III групп;

- объяснить явление амфотерности на примере оксидов и гидроксидов алюминия;

- показать области применения сплавов алюминия;

- показать межпредметные связи (информатика, география, литература, экология).

Развивающие

- развивать логическое мышление и умение выделять главное;

- развивать умение сравнивать, обобщать, анализировать;

- развивать умение слушать товарища;

- развивать умение объективно оценивать выполненную работу.

Воспитательные

- прививать интерес к изучению химии;

- развивать навыки самостоятельной работы, чувство ответственности, исполнительности.

Тип урока: обобщение и систематизация знаний

Дидактический материал:

- периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева;

- таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде;

- опорный лист;

- тестовые задания.

Оборудование:

- мультимедийный проектор;

- коллекция минералов и сплавов;

- обучающая программа «1С: Репетитор. Химия»;

- электронная презентация.

Ход урока:

I.          Организационный момент (постановка темы, цели урока, создание эмоционального настроя)

II.          Обобщение и систематизация знаний

- сравнительная характеристика подгрупп щелочных и щелочно-земельных металлов;

- алюминий, его характеристика (опорный лист «Химические свойства алюминия»);

- сообщения студентов;

- соединения алюминия;

- сплавы алюминия;

- элементы занимательной химии.

III. Домашнее задание

IV. Подведение итогов

Работа с презентацией

I.             Открытие: запускается видео «Театр химия» (до занавеса), затем сразу слайд 1

называется тема, девиз, цель; создание эмоционального настроя.

Целью нашего урока является:

дать сравнительную характеристику подгруппам щелочных и щелочных металлов, а также характеристику алюминию, его соединениям и сплавам.

II.               Обобщение и систематизация знаний.

Перед вами периодические таблицы хим. элементов Д.И. Менделеева

- перечислите элементы I группы главной подгруппы (Li, K, Na, Rb, Cs, Fr)

- как они называются? (щелочными)

- почему они так называются? (т.к. щелочные металлы при взаимодействии с водой образуют едкие щелочи)

- что общего в строении атомов этих элементов? ( на внешнем квантовом слое имеют один электрон)

Задание

Изобразите электронное строение атомов лития и натрия

₊₃Li      1S² 2S¹

₊₁₁Na   1S² 2S² 2P⁶ 3S¹(проверка – на экране «1С: Репетитор. Химия») Альбом – элементы I группы главной подгруппы)

Вниз по подгруппе (от Li к Fr) увеличивается радиус атома с увеличением порядкового номера элемента. Это мягкие металлы. Вследствие большой химической активности щелочные металлы находятся в природе только в виде соединений. Наиболее распространены соединения калия и натрия.

- Скажите, какое соединение натрия очень распространено в природе (NaCl).

По химическим свойствам щелочные металлы похожи между собой; легко отдают свой s-электрон с внешней оболочки, являются сильными восстановителями. На воздухе быстро окисляются и поэтому для предотвращения окисления их хранят в закрытых сосудах под слоем керосина.

Загадка: Горит лиловым в кислороде,

свободным нет его в природе.

Но соль находит примененье

Как для растений удобренье.  (калий)

Пары щелочных металлов интенсивно окрашивают пламя,

литий – в красный,

натрий – в желтый,

калий – в фиолетовый,

рубидий – в голубой.

Щелочные металлы взаимодействуют с галогенами, серой, водородом, водой, кислотами.

Загадка: Ослепительным пламенем ярким,

               Как звездочка, вспыхнув, горит.

               Металл тот и белый, и легкий

               В двенадцатой клетке стоит.    (магний)

Загадка: Металл в солях – опора многих,

               А нас без него не носили бы ноги. (кальций)

- Что это за металлы - магний, кальций? Какую подгруппу они образуют?

- Они называются щелочно-земельными, т.к. оксиды их по терминологии алхимиков – «земли» с водой образуют щелочи.

- Прошу изобразить электронное строение атомов Ве и Мg

₊₄ Ве 1S² 2S²

₊₁₂ Мg  1S² 2S² 2P⁶ 3S²

- Что их объединяет? (на внешнем квантовом слое 2 электрона)

- Давайте убедимся (проверка – на экране «1С: Репетитор. Химия» Альбом – элементы I I  группы главной подгруппы).

По восстановительной способности элементы этой подгруппы слабее, чем щелочные металлы. Это металлы мягкие, все кроме радия относятся к легким. В свободном состоянии в природе не встречаются. В виде соединения самым распространенным из них является кальций.

Бериллий и магний по свойствам несколько отличается от щелочно-земельных. У бериллия есть сходство с алюминием, а у магния с цинком.

Химические свойства щелочно-земельных металлов определяются легкостью отдачи 2^х валентных электронов.

На воздухе щелочно-земельные металлы неустойчивы (искл. – Ве), покрываются оксидной пленкой.

При нагревании реагируют с галогенами, серой, кислородом, азотом и другими неметаллами.

Гидроксиды щелочно-земельных металлов слабее, чем гидроксиды щелочных металлов, их основный характер усиливается вниз по группе:

Ве(ОН)₂  -  амфотерное соединение

Мg(ОН)₂ - слабое основание

Са(ОН)₂ - сильное

Ва(ОН)₂ - очень сильное

Загадка: В технике сплавов нашел примененье

               Как стойкий и легкий металл

               И в самолетостроении

               Важное место занял   (алюминий)

- Какие элементы образуют главную подгруппу III группы?

- Изобразите электронное строение атомов В и Аl

₊₅ В 1S² 2S²2P¹

₊₁₃ Аl  1S² 2S² 2P⁶ 3S²3P¹

- Что их объединяет? (на внешнем квантовом слое 3 электрона)

- Давайте убедимся (проверка – на экране «1С: Репетитор. Химия» Альбом – элементы III  группы главной подгруппы)

Металлические свойства элементов главной подгруппы III группы выражены слабее, чем у элементов главных подгрупп I и II групп, т.к. тенденция к отдаче электронов у них меньше

Увеличение радиуса от Аl к Тl менее значительно, чем у щелочных щелочно-земельных металлов, поэтому усиление основного характера соединений происходит медленнее.

Из всей подгруппы самым известным является Аl, это самый распространенный элемент в природе. Чистый  Аl обладает высокими пластическими свойствами, теплопроводностью, электропроводимостью.

Делится на особочистый, высокой чистоты, технически чистый.

Довольно активно ведет себя в химических реакциях - на экране «1С: Репетитор. Химия» Альбом – элементы III  группы главной подгруппы.

Демонстрация опытов:

1. Взаимодействие с  бромом - Вr₂

2. Взаимодействие с  гидроксидом натрия - NaОН

3. Взаимодействие с  соляной кислотой – НCl

Взаимодействует и с  гидроксидом натрия и с соляной кислотой, т.е. с кислотами и со щелочами, значит проявляет амфотерные свойства.

- Что такое амфотерность? (способность в зависимости от условий среды проявлять либо кислотные, либо основные свойства)

Перед вами:  Опорный лист – «Химические свойства алюминия», давайте напишем уравнения химических реакций Аl  с бромом, соляной кислотой, гидроксидом натрия, оксидом металла

2Аl + 3Вr₂→ Аl Вr₃

2Аl + 6НCl→ Аl Сl₃ + 3Н₂↑

2Аl + 2NaОН + 2Н₂О→ 2NaАlО₂ + 3Н₂↑

                     (сплавление)     алюминат натрия

4Аl⁰+ 3Мn⁺⁴О₂ → 2Аl₂⁺³О₃ + 3Мn⁰  методом электронного баланса расставим коэффициенты

Аl⁰ -3е → Аl ⁺³       4  восстановитель

Мn⁺⁴ +4е → Мn⁰      3  окислитель

Данное уравнение – это пример алюминотермического способа получения металлов или алюминотермии – это процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием.

Его используют для получения трудно восстанавливаемых, тугоплавких металлов (титана, вольфрама, молибдена, ванадия, марганца и других).

В природе в чистом виде  алюминия нет, встречается в виде минералов.

Слайд «Нахождение в природе»

Демонстрация образцов минералов

Боксит Аl₂О₃^. nН₂О

Корунд  Аl₂О₃ (красного цвета – рубин, синего – сапфир).

Криолит Na₃АlF₆

Алунит

Непосредственной рудой для получения алюминия являются нефелиновые руды.

Сообщение 1. Слайды «Горячегорск»    

Демонстрация образцов нефелина.

Обращаю ваше внимание на то, что месторождения нефелина в п. Горячегорск только открыты, планируется их разработка.

А Кия-Шалтырский нефелиновый рудник действует и свою продукцию отправляет на Ачинский глиноземный комбинат (для получения глинозема).

Сообщение 2. Слайды «Белогорск»

Продукция  Ачинского глиноземного комбината (глинозем) поступает на Красноярский алюминиевый завод – для получения алюминия.

Сообщение 3. Слайды «Красноярский алюминиевый завод» 

Гигантские алюминиевые заводы помимо Красноярска работают в Саяногорске, Братске, Шелехове. Вместе они производят 80% российского алюминия.

Пример: знаете ли вы, что на получение 1т. Аl расходуется 2т Аl₂О₃, 60 кг криолита, 40 кг угля (анодного), около 20000 кВт электроэнергии.

Известные соединения алюминия –

это его оксид Аl₂О₃ и гидроксид Аl(ОН)₃

Слайд «Оксид алюминия»

 Оксид и гидроксид алюминия проявляют амфотерные свойства, т.е. реагируют с кислотами и щелочами

           Аl₂О₃ + 6НNО₃→ 2Аl(NО₃)₃+ 3Н₂О

           Аl₂О₃+ 2КОН (t⁰) → 2КАlО₂ + Н₂О

 Аl₂О₃+ 6КОН +3Н₂О → 2К₃(Аl(ОН))

                                      Гидроксоалюминат калия

Аl(ОН)₃ + 3НCl → Аl Сl₃ + 3Н₂О

Аl(ОН)₃ + NaОН → Na(Аl(ОН)₄)

Широко используются сплавы на основе алюминия, т.к. они легки, прочны, устойчивы на воздухе, в воде и кислотах.

Сплавы – системы, состоящие из двух или нескольких металлов, а также металлов и неметаллов, обладающие свойствами, присущими металлическому состоянию.

 Слайд «Сплавы Аl»

Демонстрация образцов сплавов

Завершающим этапом нашего занятия является следующее задание:

1. Однажды на складе при побелке потолка гашеной известью были испорчены алюминиевые детали, т. к. они не были надёжно защищены от попадания брызг извести. Порча изделия объясняется тем, что:

а) детали были загрязнены побелочным раствором;

б) произошло химическое взаимодействие изделий с раствором гашёной извести;

в)  произошло химическое взаимодействие изделий с водой.

(б)

2. Металлы А и Б принадлежат одному и тому периоду и одной и той же группе. Металл А активно взаимодействует с водой, а металл Б не вытесняет водород из кислот.  Металл А образует только один оксид, а Б – два, в одном из которых его валентность численно больше, чем номер группы. Назовите эти элементы. (К, Си)

III.           Домашнее задание Слайд «Домашнее задание»

IV.            Подведение итогов, выставление оценок.