Урок-исследование "Первые попытки классификации химических элементов"
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

ТЕМА УРОКА «Первые попытки классификации химических элементов.                                   Амфотерные оксиды и гидроксиды.»

ЦЕЛЬ: подготовить учащихся к изучению темы: «Периодический закон и ПСХЭ Д. И. Менделеева»

 формирование понятия амфотерные соединения и переходные элементы;

развитие знаний о классификации химических элементов на примерах естественных семейств щелочных металлов, галогенов, благородных газов ;

Патриотическое воспитание, воспитание культуры общения и эстетического восприятия окружающего мира;

ЗАДАЧИ:

1.Обучающие. доказать учащимся необходимость классификации химических элементов и показать несовершенство доменделеевских классификаций химических элементов.

 раскрыть сущность понятия амфотерности;

научить доказывать амфотерный характер оксидов и гидроксидов.

• 2.Развивающие. Создать проблемную ситуацию;

 развивать умения: выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, вести конспект, проводить эксперимент

• 3.Воспитательные.  организовать сотрудничество «учитель-ученик»; 

показать исторический ход развития каждой науки от накопления фактов к их классификации.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: Мультимедийный проектор, ПК, презентация урока, лабораторное оборудование

Реактивы: сульфат цинка, гидроксид натрия, серная кислота.

Используемые технологии: интерактивные технологии, проблемно-поисковые, здоровьесберегающие.

.Методы и методические приемы. Самостоятельная работа учащихся с технологической картой, выполнение лабораторных опытов и демонстрационного эксперимента, диалогический метод изложения знаний с элементами исследования, эврестическая беседа.

Демонстрации:

Для лабораторной работы на каждый стол:

Образцы простых веществ – медь, серебро, сера, фосфор, железо, йод, графит.

Свежеприготовленный раствор гидроксида цинка, растворы гидроксида натрия и соляной кислоты.

Ход урока:

1. Оргмомент.

Знакомство с классом - эмоциональный настрой.

2.   Актуализация знаний.

Вы закончили изучение большой темы: «Основные классы неорганических соединений». Теперь предстоит изучение главной темы «ПЗ и ПСХЭ Д. И Менделеева». Все люди мира даже очень далекие от химии знают имя этого русского ученого. Менделеев в широкой мере обладал присущей истинному гению способностью объединять различные стороны научного и вообще духовного творчества и потому охотно работал в пограничных  областях между химией, физикой и метеорологией, занимался разработкой добычи полезных ископаемых,  входил в группу ученых, занимающихся разработкой полетов на дирижаблях. Всякое дело, за какое бы ни брался Менделеев, каким бы узкоспециальным оно не было, он захватывал широко и стремился глубоко проникнуть в сущность поставленного им вопроса. Всюду он умел быль оригинальным, или, как он сам говорил “своеобычным» Но самая первая ассоциация с именем Д И Менделеев это «ПЗ и ПСХЭ д. И. Менделеева».

• Что такое химический элемент?

 Смотрим технологическую карту №1 и продолжаем цепочку: атом---молекула---вещество---тело.

 «Другого ничего в природе нет

ни здесь, ни там, в космических глубинах:

все — от песчинок малых до планет —

из элементов состоит единых.»

Гениальность Менделеева, что все многообразие мира, то из чего состоит мир нашло отражение в ПС. В течение последующих уроков Вы будете изучать один из важнейших законов природы – периодический закон. Вы узнаете, как он был открыт Д.И. Менделеевым, Вы научитесь, не заглядывая в книгу, предсказывать свойства химических элементов и их соединений. А сегодня я хочу сказать, что истории любого события или открытия предшествует некий временной интервал, который принято именовать предысторией либо периодом накопления предпосылок.

Такая предыстория есть и у нашего закона.

Первая страница истории – до менделеевские попытки классификации химических элементов – это и есть страница нашего урока.

Тема нашего урока: «Первые попытки классификации химических элементов. Амфотерные соединения.»

• Как вы думаете, что вы узнаете на уроке?

• Что значит классифицировать? Приведите примеры классификации, изученные вами на других предметах- уроках биологии.
• Что должно предшествовать классификации

Запишите тему урока.

        Итак, начнем с Вами путь к преддверию открытия периодического закона

Давайте попытаемся перенестись в прошлое и проникнуть в творческую лабораторию ученых. К этому времени было известно около 60 химических элементов. Накоплены сведения об отдельных свойствах уже известных отдельных химических элементах

Перед нами задача: Разделите простые вещества на две группы – металлы и неметаллы.(Работа с коллекцией металлов и неметаллов)

Вспомним общие характерные признаки тех и других.

Задание: К какому классу простых веществ следует отнести медь. Перечислить все характерные признаки и сделать выводы.

Медь – твердая, непрозрачная, красноватого цвета с металлическим блеском, хорошо проводит электрический ток и теплоту.

Вывод – металл.

Задание: К какому классу простых веществ следует отнести серу, железо. Перечисляем характерные признаки и делаем вывод: железо – металл, сера – неметалл.

Наши далекие предки знали способ добывания огня извлекая его при ударе какого химического элемента? К какому классу вы отнесли бы его? По внешним признакам – металл, по свойствам = неметалл. Аналогично предлагается описать свойства йода и графита, относящихся к неметаллам. Наличие металлических свойств у названных неметаллов ведет к возникновению проблемной ситуации, в какую же группу отнести эти элементы? В группе металлов находятся кальций, медь, железо, цинк. В группе неметаллов – сера, фосфор, углерод, йод. Смотрим технологическую карту №2 и добавляем

• Достаточно ли знания только физических свойств для классификации химических элементов?

Необходимо учесть химические свойства соединений элементов. Курс нашего урока правильный, - мы идем тем путем, которым шли учетные того времени.

В дальнейшем при классификации учитывались химические свойства элементов и их соединений. Для продолжения работы в творческой лаборатории восстановим в памяти генетические ряды металлов и неметаллов, и рассмотрим генетическую связь между его членами.

Обратимся к технологической карте №3: составим генетический ряд кальция и фосфора, запишем соответствующие уравнения реакций. металлам, соответствует основной оксид – основание, а неметаллам – кислотный оксид – кислота.

Обратим внимание на две последние уравнения реакций: кислоты вз. с основаниями, а основания с кислотами. А могут кислоты и основания взаимодействовать друг с другом?

Опыт  Как доказать практически, что основание всегда ведут себя только как основания, а кислоты только как кислоты.

Для этого учитель в две пробирки наливает раствор гидроксида кальция и добавляет раствор фенолфталеина. Затем в первую пробирку добавляют кислоту – малиновая окраска исчезает. При добавлении во вторую пробирку щелочи окраска усиливается. Значит, раствор гидроксида кальция со щелочью не реагирует. При помощи метилоранжа учитель  демонстрирует опыты с фосфорной кислотой. Учащиеся записывают соответствующие уравнения реакций. Вывод: кислоты вз. с щелочами и наоборот

• А есть ли вещества, которые взаимодействуют и с кислотами  и с щелочами?

Проверим основные свойства гидроксида цинка. Эта работа предусматривает выполнение лабораторного опыта. Смотрим технологическую карту №4 и выполняем.

Цель: выделить особенность химических свойств гидроксида цинка.

Для этого разделите выданный вам гидроксид цинка на две части.

1 вариант В одну пробирку прилить кислоту,2 вариант- в другую щелочь.

В обеих пробирках произошло полное растворение осадка.

Состав полученных продуктов позволяет утверждать, что в первой пробирке гидроксид цинка проявил себя как основания, а второй как кислота. Значит, он сочетает в себе два противоположных свойства.

К кислотам или основаниям следует отнести гидроксид цинка?

Оксиды и гидроксиды, которые способны реагировать и с кислотами, и со щелочами, называют амфотерными.

Записываем уравнения реакций:

                  Zп(ОН)2+2НСl  ---  ZпСl2+2Н2О

                  2NаОН+Н2ZnО2 ----  Nа2ZnО2+2Н2О

•  к металлам или неметаллам следует отнести цинк, если по физическим свойствам он металл, а по характеру гидроксида неметалл?

Химические элементы, которым соответствуют амфотерные оксиды и гидроксиды, обладают переходными химическими свойствами, не относящимися ни к металлам, ни к неметаллам, их называют амфотерными. Далее работа по группам, читают определение амфотерности и рассказывают друг другу. Затем опрашивает учитель.

Цинк, алюминий, бериллий, хром – элементы образующие амфотерные соединения.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА ? (под музыку закрыть глаза)

Другого ничего в природе нет

ни здесь, ни там, в космических глубинах:

все — от песчинок малых до планет —

из элементов состоит единых.

Как формула, как график трудовой

строй Менделеевской системы строгой.

Вокруг тебя творится мир живой,

входи в него, вдыхай, руками трогай.

Есть просто газ легчайший — водород,

есть просто кислород, а вместе это —

июньский дождь от всех своих щедрот,

сентябрьские туманы на рассветах.

Кипит железо, серебро, сурьма

и темно-бурые растворы брома,

и кажется вселенная сама

одной лабораторией огромной.

Тут мало оптикой поможешь глазу,

тут мысль пытливая всего верней.

Пылинку и увидишь-то не сразу —

глубины мирозданья скрыты в ней.

Будь то вода, что поле оросила,

будь то железо, медь или гранит —

все страшную космическую силу,

закованную в атомы, хранит.

Мы не отступим, мы пробьем дорогу

туда, где замкнут мирозданья круг,—

и что приписывалось раньше богу,

все будет делом наших грешных рук!

Степан Щипачев «Читая Менделеева»

ВЫВОД:  По аналогии с обсуждением генетических рядов элементов – делаем вывод, что химические элементы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды являются родоначальниками особых генетических рядов. Это ряды переходных химических элементов, связывающих элементы – металлы и элементы – неметаллы.

Смотрим технологическую карту №5 и добавляем генетический ряд бериллия. Тем самым подтверждается вывод об отсутствии резких границ между явлениями.

Смотрим технологическую карту №2 и добавляем классификацию(эврестическая беседа)

• Совершенна ли доменделеевская классификация на металлы и неметаллы?

1.В рассмотренной классификации нет места для элементов, соединения которых амфотерны.

• Достаточно знания физ свойств М и Н, чтобы правильно предсказать характер их оксидов и гидроксидов?

2.Отнесение элемента по физическим свойствам простого вещества к металлам или неметаллам не даёт возможности правильно предсказывать характер его соединений.

• О чем свидетельствует, что есть типичные М, Н и переходные вещества?

3.Наряду с типичными металлами и неметаллами существуют вещества, совмещающие и те и другие признаки, что свидетельствует об отсутствии резкой границы между элементами металлами и неметаллами и указывает на разницу между ними.

Если классификация на металлы и неметаллы несовершенна, то надо искать новый путь классификации.

С середины 19 в. началось изучение и открытие химических элементов целыми группами, которые вскоре получили название “естественных групп”. Это стало достигаться тем, что химические элементы стали сопоставляться и сравниваться между собой, причем в одну группу включались только элементы, химически сходные друг с другом, и они резко обособлялись от всех остальных элементов как несходных с ними.

Рассмотрим Табл 16

Предположите на основании каких общих свойств классифицировались х эл 1 группы; 8 группы? Какие еще х Эл вы отнесли к этим группам? .

При попытке классификации химические элементы объединяли в группы согласно их свойствам. Так были выделены семейства:

Щелочные металлы – 1 группа «А»: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

 Самые типичные неметаллы -Галогены – 7 группа «А»: F, Cl, Br, I

Инертные газы – 8 группа «А»: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Закрепление поэтапное – модуль выполняем в технологической карте №6,7 и проверяем, работа на ИД.

Рефлексия (2 мин) 

• Какие слова или словосочетания были новыми?
• Что заинтересовало больше всего?
• Чему вы научились?
• О чём хотелось бы узнать поподробнее?
•  Что осталось непонятным?

Домашняя работа; параграф 34, №  1-3.