разработка урока "Металлы – химические элементы и простые вещества"
методическая разработка по химии (11 класс)

Тема урока: «Металлы – химические элементы и простые вещества»

Цель урока:

- рассмотреть положение металлов в ПСХЭ, особенности строения их атомов;

- повторить и обобщить сведения о металлической химической связи;

- изучить общие физические и химические свойства простых веществ металлов.

Задачи:

образовательные – закрепить знания учащихся об особом строении атомов металлов и металлической химической связи; рассмотреть положение металлов в ПСХЭ; сформировать представления об общих свойствах простых веществ металлов;

развивающие - развитие умственной и познавательной активности учащихся в решении проблем урока; развитие умения переносить ранее полученные знания в новые ситуации; развитие умения обобщать, систематизировать и делать выводы при изучении материала темы;

воспитывающие – продолжить формирование у обучающихся общеучебных навыков, таких как трудолюбие, усердие, дисциплинированность и собранность при изучении темы урока; самостоятельность в выполнении заданий учителя; развитие химической речи, обогащение и усложнение её словарного запаса при устных ответах, развивать умения работать в коллективе.

Оборудование:

коллекция из образцов различных металлов и сплавов; ПСХЭ; компьютерная презентация учителя «Металлы – простые вещества», учащихся.

Тип урока: закрепление и углубление знаний учащихся.

Форма проведения урока: медиа-урок.

Методы: словесный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый.

Ход урока.

Быть символом не каждому дано,
Но именем моим не без причины

Назвали руки, дождь, тельца, руно,

Сечение и мнений середину.

И в честь меня был назван даже век,

Когда был очень счастлив человек.

 (ЗОЛОТО)

Иду на мелкую монету,
В колоколах люблю звенеть,
Мне ставят памятник за это
И знают: мое имя -              (МЕДЬ)              

Из глины я обыкновенной,
Но я на редкость современный.
Я не боюсь электротока,
Бесстрашно в воздухе лечу;
Служу на кухне я без срока -
Мне все задачи по плечу.
Горжусь я именем своим:
И зовусь я….                                 (АЛЮМИНИЙ)                                                    

Учитель: Какова тема нашего урока?   (Тема урока: «Металлы – химические элементы и простые вещества») Цель урока: обобщить систематизировать знания о Ме, которые вы получили при изучении химии в 8,9 классах и повседневной жизни. Записываем тему урока

І. Актуализация знаний.

Еще в глубокой древности люди обратили внимание на металлы, обладавшие привлекательной двойственностью свойств; им можно было придать любую форму, расплавив на костре, и после этого получить очень твердые наконечники для стрел и копий, несгибаемые в самом жарком бою. Металлы легко доказывали свои преимущества перед обработанным камнем во всех сферах человеческой деятельности, даже в домашнем хозяйстве.

Металлические свойства характерны для многих элементов, из известных сегодня обнаруженных в природе или полученных искусственным путем, металлов насчитывается около 92. Они – внушительное большинство в Периодической системе, занимают 4/5 всей таблицы.

Учитель сообщает план урока

1.Хим. элементы металлы (Ме):

а) положение в ПСХЭ Д.И. Менделеева

б) особенности электронного строения атомов.

2.Простые вещества Ме:

а) структура простых веществ, общие физические свойства.

б) общие химические свойства.

1. На какие группы можно разделить простые вещества?
2. Из приведённых ниже формул веществ назовите формулы металлов:

Ca, P4, Li, O3, Br2, N2, K, Cl2. Ответ обоснуйте.

Карточки-задания для работы учащихся у доски:

№ 1.

1. Изобразите схемы строения электронных оболочек атомов магния и алюминия. Укажите признаки сходства и различия.

2. Какой из химических элементов сильнее проявляет металлические свойства? Почему?

№ 2.

Дайте характеристику химическому элементу железу по положению в ПСХЭ и строению атома. Укажите свойства и возможные значения валентности.

№ 3.

1. В какую частицу превратится атом, отдав или приняв электроны до завершения внешнего уровня?

Саo – 2 е →

No + 3 е →

ІІ. Объяснение нового материала.

В химии нельзя путать два понятия: химические элементы-металлы, простые вещества – металлы.

Сначала мы рассмотрим химические элементы-металлы.

- Какие химические элементы относят к металлам?

- Какое строение атома характерно для элементов-металлов?

- Какое положение в ПСХЭ занимают химические элементы-металлы?   Почему?

- Расположите в ряд по возрастанию числа валентных электронов металлические элементы: стронций, хром, рубидий, марганец, олово, галлий, осмий ванадий.

- Как периодически изменяются свойства элементов при продвижении по периодам (слева направо) и по А-группам (сверху вниз)?

- Какие значения степеней окисления могут проявлять металлы?

 Переходим к рассмотрению простых веществ Ме.

1 группа - учащиеся с низким уровнем обучаемости

2 группа – средний уровень обучаемости

2 группа – высокий уровень обучаемости

1 группа: Металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка. (стр. 136, приложение 1)

1. Какой тип кристаллической решётки в металлах?
2. Какую связь называют металлической?
3. Что находится в узлах кристаллической решётки металлов?
4. Чем связаны узлы кристаллической решетки?

2 группа: Общие физические свойства и строение металлов (стр.134-135).

- Какие физические свойства характерны для веществ с металлической кристаллической решёткой?

-Какая существует зависимость между физическими свойствами и строением кристаллической решетки металла?

3 группа: Химические свойства металлов

1. Какие свойства проявляют в химических реакциях простые вещества металлы?

2. Напишите уравнения реакций:

1. натрий + вода →?
2. серебро + вода →?
3. цинк + раствор сульфата меди (II) →?
4. серебро + раствор хлорида меди (II) →?
5. алюминий + раствор карбоната натрия →?
6. натрий + раствор карбоната алюминия →?
7. Zn + H2SO4(К) →?
8. Zn + H2SO4(К) →?
9. Zn + H2SO4(К) →?

Учитель: Металлы – это химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны, имеют низкие значения электроотрицательности (от 0,7 до 2,0), им соответствуют простые вещества – металлы. Особое строение атомов, особый вид химических свойств, приводит к особым химическим свойствам металлов.

В химических реакциях атомы металлов отдают электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы:

                     Ме0 – ne → Me+n     (процесс окисления)

           восстановитель

 ІІІ. Закрепление и проверка усвоения нового материала

После этого учащиеся выполняют задания 1 и 5. Задание 5 – последнее на листе самоконтроля. Оно содержит вывод по теме.

Задание 2. Использование меди в электротехнике обуславливают свойства: металлический блеск, ковкость, электропроводность, красновато-коричневый цвет. Подчеркните правильные ответы.

Задание 5. Вывод о свойствах металлов. Заполните пропуски нужными словами.

Радиус атомов металлов ____ радиуса атомов неметаллов. Во всех соединениях _____ металлов имеют _____ степени окисления. При комнатной температуре металлы находятся ______ агрегатном состоянии, за исключением ____. Металлы обладают характерным _____. Они хорошо проводят _____ и _____. Самый тяжёлый металл – _____, самый легкий – _____, самый тугоплавкий – _______, самый легкоплавкий – _____.

      4. Подведение итогов урока. (2минуты).

Учитель: Сегодня мы рассмотрели химические элементы и простые вещества металлы. Выяснили общие и специфические физические свойства простых веществ металлов. Рассмотрели общие химические свойства простых веществ металлов. Ещё раз убедились в том, что свойства веществ зависят от строения.  Что нового вы узнали о простых веществах Ме?

Составить синквейн по теме металлы

1 строка – одно ключевое слово, определяющее содержание синквейна;

2 строка – два прилагательных, характеризующих ключевое слово;

3 строка – три глагола, показывающие действия понятия;

4 строка – короткое предложение, в котором отражено авторское отношение к понятию;

5 строка – резюме: одно слово, обычно существительное, через которое автор выражает свои чувства и ассоциации, связанные с понятием.

Металл

Блестящий, электропроводный

Восстанавливает, плавится, коррозирует

Широко используется в промышленности

Химический элемент

Найдите ошибку в синквейне

 «Вопросы для самоконтроля»

1. Какое положение в периодической системе занимают металлы и почему?
2. Какую химическую связь называют металлической?
3. Какими общими физическими свойствами обладают простые вещества металлы? Почему?
4. Назовите самый тугоплавкий и легкоплавкий металлы?
5. Назовите самый лёгкий и тяжёлый металлы?
6. Какие металлы являются лучшими проводниками электрического тока?
7. Как можно использовать общие физические свойства металлов?

Тест  

Д/З

§ 19

Устно вопросы 1 – 5

Творческое задание на выбор:

А) составить кроссворд по теме урока

Б) найти загадки о металлах

В) написать стихотворение или сказку по теме урока

Спасибо всем за работу!

Приложение 1

Металлическими называют решётки, которые состоят из положительных ионов и атомов металла и свободных электронов.

Их образуют вещества с металлической связью. В узлах металлической решётки находятся атомы и ионы (то атомы, то ионы, в которые легко превращаются атомы, отдавая свои внешние электроны в общее пользование).

 Большинство металлов характеризуется небольшим числом электронов на внешнем энергетическом уровне. Т.е. число вакантных орбиталей у них значительно больше числа валентных электронов.

Все металлы в твердом состоянии имеют металлическую решетку. При ее образовании атомы сближаются до такой степени, что их вакантные орбитали начинают перекрываться. Валентный электрон при этом может относительно свободно перемещаться с орбитали своего атома на свободную и близкую по энергии орбиталь соседних атомов. Потеряв электрон, исходный атом теряет свою электронейтральность и превращается в катион, возможен и обратный процесс.

В узлах кристаллической решетки металла наряду с нейтральными атомами присутствуют катионы.  Электроны, потеряв связь с атомами, могут относительно свободно перемещаться по всему объему металла, связывая ионы и нейтральные атомы металла в единое целое.

Связь между всеми положительно заряженными ионами металлов и свободными электронами в кристаллической решетке металлов называется металлической.

Такие кристаллические решётки характерны для простых веществ металлов и сплавов.

Металлическая кристаллическая решётка

Приложение 2

Для металлов характерны несколько общих физических свойств: пластичность, металлический блеск, способность проводить электрический ток и тепло. По некоторым физическим свойствам металлы в значительной степени отличаются друг от друга. Это связано с особенностями строения атомов металлических элементов главных и побочных подгрупп и особенностями металлической кристаллической решётки.

Любой металл следует рассматривать как одну гигантскую молекулу, вокруг ее ионов перемещаются по обобщенным орбиталям общие электроны. Число возможных мест на этих орбиталях, как правило, значительно превышает количество валентных электронов у атомов металлов. Достаточно небольшого возбуждения, например, теплом или электрическим током, чтобы электроны внутри металла перепрыгнули с занятых орбиталей на свободные и начали направленное, согласованное движение. Крохотные электроны, как настоящие волшебные гномы, легки на подъём.

Благодаря этой особенности внутренней энергетической структуры металлов – полузаполненности обобщенных орбиталей – электронный газ, образуемый свободными электронами, очень прочно соединяющий, будто склеивающий ионный остов металла, в то же время всегда готов к быстрому переносу электрического тока или тепла.

При механических нагрузках и нагреве подвижный электронный газ смягчает перемещение положительных ионов, экранируя их друг от друга. Вследствие этого обработка металлов с изменением формы происходит без разрушения, атомные плоскости кристалла легко скользят одна по другой, вернее, по разделяющему их слою электронного клея-смазки.

Вездесущее облако электронов определяет и такую заметную внешнюю характеристику металлов, как их блеск. Свет поглощается поверхностью металла, электроны начинают колебаться в такт падающему оптическому излучению и тут же испускают уже свои, вторичные волны излучения, идущие в обратном направлении. Все это происходит так быстро, что мы принимаем вторичное излучение электронов за отраженный свет, хотя на самом деле освещенный металл слепит наши глаза переизлученным светом своих возбужденных электронов.

Многие века металлы молчаливо и яростно блестели, не в силах передать словами то, что они будто бы хотели нам этим сказать: у нас много электронов, мы – особенные среди других твердых тел…

Пластичность: Аu, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe (уменьшается).

Электро- и теплопроводность: Ag, Cu, Аu, Al, Fe (уменьшается).

Металлы классифицируют по: а) плотности б) температурам плавления в) твёрдости г) отношению к магнитному полю.

Среди металлов есть очень легкие и довольно тяжелые: плотность такого металла, как литий, в 2 раза меньше плотности воды, его кусочки не утонут в воде, а плотность свинца, золота и осмия – более чем в одиннадцать, девятнадцать, двадцать два раза больше плотности воды!

Прекрасный пример исключительных пластических способностей демонстрирует золото: из кусочка этого драгоценного металла весом всего в один грамм может быть получена проволока длиной в 3 км! 

Физические свойства металлов:

• Агрегатное состояние: кроме ртути, все металлы твердые.
• Электро- и теплопроводны
  Ag, Cu, Au, Al, Zn, Fe, Pb, Mg, Hg →
  Электро- и теплопроводность уменьшается
• Твердость различна.
  Cr, W, Ni, Pt, Fe, Cu, Al, Ag, Zn, Au, Ca, Mg, Sn, Pb, K, Na →
  Твёрдость уменьшается
• Плотность различна.
  Os, Pt, Au, Hg, Pb, Ag, Cu, Ni, Fe, Sn, Zn, Al, Mg, Ca, Na, K, Li →
  Плотность уменьшается.
• Температуры плавления и кипения различны.
  W (3420), Pt (1772), Fe, Ni, Cu, Au, Ag, Ca, Al, Mg, Zn, Pb, Sn, Na, K (63,5), Ga (29,7), Cs (28,5) ,Hg (-39).
• Ковкость, пластичность, прочность:
  пластичные – Au, Ag, Cu.
  хрупкие – Cr, Mn.
• Способность намагничиваться: Fe, Co, Ni;
  слабо – Al, Cr, Ti;
  не притягиваются – Sn, Cu, Bi.
• 

Приложение 3

В реакциях атомы металлов отдают валентные электроны и окисляются. Чем больше энергетических уровней и меньше электронов имеет атом металла, тем легче ему отдавать электроны и вступать в реакции. Поэтому металлические свойства увеличиваются сверху вниз и справа налево в таблице Менделеева.Активность простых веществ показана в электрохимическом ряду напряжений металлов. Слева от водорода находятся активные металлы (активность увеличивается к левому краю), справа – неактивные.

Наибольшую активность проявляют щелочные металлы, находящиеся в I группе периодической таблицы и стоящие левее водорода в электрохимическом ряду напряжений. Они вступают в реакцию со многими веществами уже при комнатной температуре. За ними идут щелочноземельные металлы, входящие во II группу. Они реагируют с большинством веществ при нагревании. Металлы, находящиеся в электрохимическом ряду от алюминия до водорода (средней активности) требуют дополнительных условий для вступления в реакции.

Некоторые металлы проявляют амфотерные свойства или двойственность. Металлы, их оксиды и гидроксиды реагируют с кислотами и основаниями. Большинство металлов реагирует только с некоторыми кислотами, замещая водород и образуя соль. Наиболее ярко выраженные двойственные свойства проявляют:

• алюминий;
• свинец;
• цинк;
• железо;
• медь;
• бериллий;
• хром.

Каждый металл способен вытеснять стоящий правее него в электрохимическом ряду другой металл из солей. Металлы, находящиеся слева от водорода, вытесняют его из разбавленных кислот.

Особенности взаимодействия металлов с разными веществами представлены в таблице химических свойств металлов.

Рассмотрим взаимодействие Ме со сложными веществами. По степени активности металлы располагают в ряд напряжений, в котором металлы расположены в порядке убывания их восстановительных свойств и усиления окислительных свойств их ионов. Он характеризует активность металлов в ОВР, протекающих в водных растворах.

Металлы, стоящие в ряду активности металлов левее водорода, взаимодействуют с растворами кислот, образуя соль и водород.

Металл + кислота → соль + водород.

Mg + 2HCl →   MgCl2 + H2

2Al+ 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

6Na + 2H3PO4 → 2Na3PO4 + 3H2

С кислотами-окислителями: При взаимодействии азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной с металлами водород никогда не выделяется!

Zn + 2H2SO4(К) → ZnSO4 + SO2 + 2H2O

4Zn + 5H2SO4(К) → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

3Zn + 4H2SO4(К) → 3ZnSO4 + S + 4H2O

2H2SO4(к) + Сu → Сu SO4 + SO2 + 2H2O

10HNO3 + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

4HNO3(к) + Сu → Сu (NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 

• s-металлы

Наибольшую восстановительную активность проявляют s-металлы. Металлы Na, K, Rb Cs способны воспламеняться на воздухе, и их хранят в запаянных сосудах или под слоем керосина. Be и Mg при невысоких температурах на воздухе пассивируются. Но при поджигании лента из Mg сгорает с ослепительным пламенем.
Металлы IIА-подгруппы и Li при взаимодействии с кислородом образуют оксиды.
Щелочные металлы, кроме Li, при взаимодействии с кислородом образуют не оксиды, а пероксиды Me2O2 и надпероксиды MeO2.

р-металлы

Металлы, принадлежащие p-блоку на воздухе пассивируются.
При горении в кислороде

• металлы IIIА-подгруппы образуют оксиды типа Ме2О3,
• Sn окисляется до SnO2, а Pb - до PbO
• Bi переходит в Bi2O3.

• d-металлы

Все d-металлы 4 периода окисляются кислородом. Легче всего окисляются Sc, Mn , Fe. Особенно устойчивы к коррозии Ti, V, Cr.
При сгорании в кислороде из всех d-элементов 4 периода только скандий, титан и ванадий образуют оксиды, в которых Ме находится в высшей степени окисления, равной № группы. Остальные d-металлы 4 периода при сгорании в кислороде образуют оксиды, в которых Ме находится в промежуточных, но устойчивых степенях окисления.
При сгорании в кислороде из всех d-элементов 4 периода только скандий, титан и ванадий образуют оксиды, в которых Ме находится в высшей степени окисления, равной № группы. Остальные d-металлы 4 периода при сгорании в кислороде образуют оксиды, в которых Ме находится в промежуточных, но устойчивых степенях окисления.
Типы оксидов, образуемых d-металлами 4 периода при горении в кислороде:

• МеО образуют Zn, Cu, Ni, Co. (при Т>1000оС Cu образует Cu2O),
• Ме2О3, образуют Cr, Fe и Sc,
• МеО2 -Mn, и Ti,
• V образует высший оксид - V2O5.

d-металлы 5 и 6 периодов, кроме Y, La, более всех других металлов устойчивы к окислению. Не реагируют с кислородом Au, Pt.
При сгорании в кислороде d-металлов 5и 6 периодов, как правило, образуют высшие оксиды, исключение составляют металлы Ag, Pd, Rh, Ru.

Приложение № 4

ЛИСТ КОНТРОЛЯ УЧАЩЕГОСЯ XI КЛАССА

_____________________________________________________________________________________

фамилия, имя обучающегося

Тема урока:                «Металлы». 

Цель:         Повторить и обобщить сведения о металлах, проверить свои знания по теме.

Задание 1. 

Напротив, фраз, в которых сказано о металле как простом веществе, поставьте «пр.», а напротив тех, где речь идёт о металле как химическом элементе, – «эл».

1. В состав ляписа входит серебро.
2. Степень окисления галлия +3.
3. Алюминий легкий металл.
4. Натрий «бегает» по воде.
5. Галлий плавится в ладони.
6. Электроотрицательность цезия меньше электроотрицательности кислорода.

Задание 2. Использование меди в электротехнике обуславливают свойства: металлический блеск, ковкость, электропроводность, красновато-коричневый цвет. Подчеркните правильные ответы.

Задание 3. Составьте формулы оксидов натрия и галия.

____________________________________________

Задание 4. Химические свойства металлов.

Напишите уравнения реакций процессов, происходящих при демонстрации опытов.

1.___________________________________________________________________________________

2. ___________________________________________________________________________________

3. ___________________________________________________________________________________

4. ___________________________________________________________________________________

5. ___________________________________________________________________________________

Задание 5. Вывод о свойствах металлов. Заполните пропуски нужными словами.

Радиус атомов металлов _______________ радиуса атомов неметаллов. Во всех соединениях ___________ металлов имеют _________________ степени окисления. При комнатной температуре металлы находятся __________________ агрегатном состоянии, за исключением _____________. Металлы обладают характерным ______________. Они хорошо проводят ______________ и ____________. Самый тяжёлый металл – _____________, самый легкий – ______________, самый тугоплавкий – ____________, самый легкоплавкий – ____________.

Задание 6. На какую оценку усвоил(а) тему: «Металлы»?