Вход в Личный кабинет

Подписка

  • Цветной журнал с электронными приложениями;
  • Бумажные и электронные версии;
  • Скидки постоянным подписчикам.

Вы можете ознакомиться с номером журнала.

Оформить подписку

Урок по теме "Свойства оксидов и гидроксидов элементов III периода"

Разделы: Преподавание химии


Цель урока: Изучить свойства оксидов и гидроксидов элементов III периода.

Задачи урока.

  • Образовательная. Используя проблемно-интегративный подход к обучению с применением исследовательского эксперимента, направить поисковую деятельность учащихся на установление закономерности в изменении свойств оксидов и гидроксидов элементов III периода, сформировать понятие об амфотерности.
  • Воспитательная. Формировать научное мировоззрение, творчество мышления, радость познания.
  • Развивающая. Развить познавательную активность, интеллектуальные способности и логическое мышление учащихся.

Оборудование:Таблицы «Периодическая система химических элементов Д.И Менделеева», «Растворимость кислот и оснований в воде», «Относительная электроотрицательность элементов». Компьютеры, мультимедийный проектор. Демонстрационный штатив с пробирками, капельница.

Химреактивы: Гидроксиды элементов III периода, индикаторы, соляная кислота, раствор хлорида алюминия.

Ход урока

I этап. Актуализация опорных знаний учащихся.

Использую наиболее традиционный вариант реализации этого этапа – фронтальную беседу с применением необходимых средств наглядности, исследовательский эксперимент, выполнение упражнений.

Проецируем на экран вопросы, на которые учащиеся должны ответить:

  1. Что такое ионная связь? Приведите примеры веществ с ионной связью.
  2. Что такое ковалентная связь? Назовите два вида ковалентной связи. Приведите примеры.
  3. Как вы понимаете термин «Относительная электроотрицательность элементов»? Электроотрицательность какого элемента условно принята за единицу?
  4. Как изменяется электроотрицательность элементов в периодах с увеличением порядковых номеров элементов, в А – подгруппах?
  5. Свяжите понятия «Электроотрицательность» и «Химическая связь».
  6. Как изменяются размеры атомов в периодах с увеличением порядковых номеров элементов?

После повторения предлагаю учащимся составить формулы оксидов элементов III периода и определить вид химической связи в каждом случае:

Na2O      MgO      Al2O3      SiO2      P2O5      SO3      Cl2O7

Отдельным учащимся заранее предложена работа на компьютерах по составлению электронных формул оксидов с ионной и ковалентной связью.

Na2+ []2-         Mg2+ []2-
ионная связь   ионная связь
 
ковалентная полярная связь   ковалентная полярная связь

После проекции этих формул на экран предлагаю учащимся определить характер данных оксидов: (оксиды натрия и магния – основные по характеру, оксиды фосфора (V) и хлора (VII) – кислотные).

Формулируем вывод по данной части работы: основные оксиды – ионные соединения, кислотные оксиды – ковалентные.

Используя опорный конспект (приложение 1), предлагаю учащимся охарактеризовать свойства основных и кислотных оксидов, выполнив упражнение:

1) MgO + HCl →         2) SO3 + NaOH→
3) Na2O + H2O→   4) P2O5+H2O→

Акцентирую внимание учащихся на то, что основные оксиды взаимодействуют с кислотами, кислотные - со щелочами с образованием соли и воды. При взаимодействии основных оксидов элементов I-A и II – А групп образуются гидроксиды - щелочи. При взаимодействии кислотных оксидов с водой образуются гидроксиды – кислоты.

?Что же такое гидроксид? (Это продукт соединения оксида с водой)

Учитель. Однако не все гидроксиды можно получить реакцией оксида с водой. Например,

SiO2+ H2O ≠ реакция не идет
Al2O3+ H2O ≠ реакция не идет

Гидроксид кремния (кремниевую кислоту) и гидроксид алюминия получают другими способами. Об этом мы поговорим несколько позже.

Далее предлагаю учащимся продолжить работу над схемой: под формулами оксидов элементов III периода записать формулы их гидроксидов.

Na2O   MgO   Al2O3   SiO2   P2O5   SO3   Cl2O7
NaOH   Mg(OH)2   Al(OH)3   H2SiO3   H3PO4   H2SO4   HClO4

По таблице «Растворимость кислот, оснований и солей в воде» определяем растворимость гидроксидов в воде.

II этап. Создание проблемной ситуации. Исследовательский эксперимент.

? С помощью каких веществ можно доказать принадлежность гидроксида к основаниям или кислотам?

Учащиеся вспоминают, что для этого есть индикаторы.

Предлагаю испытать раствором лакмуса каждый из предложенных гидроксидов:

NaOH   Mg(OH)2   H3PO4   H2SO4

По ходу проведения опытов учащиеся комментируют их и делают вывод, что в растворах гидроксидов металлов фиолетовый лакмус изменяет окраску в синий цвет, а в растворах кислот – в красный. Составляем уравнение электролитической диссоциации щелочи и кислоты.

NaOH ↔ Na++OH- (образуется гидроксид –ион, изменяющий окраску лакмуса в синий цвет)
H2SO4+H2O↔H3O++HSO4- (образуется ион оксония, т.е. гидратированный протон Н+2О), изменяющий окраску лакмуса в красный цвет).

Учитель. Подумайте, почему я не предложила испытать индикатором гидроксиды кремния и алюминия? (Они не растворимы в воде).

Предлагаю продолжить работу со схемой, отметив характер гидроксидов их растворимость в воде.

Na2O   MgO   Al2O3   SiO2   P2O5   SO3   Cl2O7
NaOH   Mg(OH)2   Al(OH)3   H2SiO3   H3PO4   H2SO4   HClO4
Щелочь   Малораств.
основание
  Нерастворимые вещества   растворимые кислоты

В процессе беседы устанавливаем закономерность изменения свойств гидроксидов:

  1. Какое основание сильнее NaOH или Mg(OH)2
  2. Сравните силу кислот как электролитов. Назовите самую слабую из них и самую сильную.
  3. Отметьте на схеме, как изменяются основные и кислотные свойства гидроксидов с увеличением порядковых элементов III периода
Na2O   MgO   Al2O3   SiO2   P2O5   SO3   Cl2O7
NaOH   Mg(OH)2   Al(OH)3   H2SiO3   H3PO4   H2SO4   HClO4
Щелочь   Малораств.
основание
  Нерастворимые вещества   растворимые кислоты
Основные свойства ослабевают —>   кислотные свойства усиливаются —> 

III этап. Постановка учебной проблемы.

Почему основные свойства гидроксидов элементов III периода ослабевают, а кислотные – усиливаются? 

IV этап. Решение учебной проблемы.

Учитель. Попытаемся найти ответ на этот вопрос, используя знания об относительной электроотрицательности элементов, видах химической связи и сравнивая размеры атомов (ионов).

Проецируем на экран электронные формулы гидроксидов элементов III периода (приложение 2).

Путем фронтальной беседы по вопросам, приведенным ниже, устанавливаем, почему гидроксид натрия обладает большим основным характером, чем гидроксид магния.

  1. Из каких частиц состоят эти вещества? (Из катионов металла и гидроксид-анионов)
  2. Какая связь образуется между ионами? (ионная).
  3. Составьте уравнение реакции диссоциации гидроксида натрия.
  4. Почему химическая связь разрывается между натрием и кислородом?
    Учитель. Кислород – сильноэлектроотрицательный элемент, он оттягивает электронную плотность связи с натрием на себя, атом натрия превращается в ион. Кроме того, ион натрия имеет большой размер (обращаю внимание учащихся на рисунок 18.7 в учебнике Л.С. Гузей), следовательно, длина связи натрия с кислородом большая, поэтому связь слабая. Этим объясняется хорошая растворимость гидроксида натрия и распад электролита на ионы с освобождение гидроксид-аниона.
  5. Сравните размеры ионов натрия и магния, а также величины из зарядов.
    Учащиеся дают ответ, что размер иона натрия больше, а величина заряда иона натрия меньше, чем у иона магния.
  6. Подумайте, в каком случае будет прочнее связь: между катионом натрия и гидроксид-анионом, или между катионом магния и гидроксид-анионом? Почему?
    Учащиеся находят правильный ответ: между катионом магния и гидроксид-анионом связь более прочная, т.к. заряд катиона магния больше, а размер меньше. Поэтому способность катиона магния удерживать гидроксид-анион больше, т.е. процесс распада его как электролита затруднен по сравнению с гидроксидом натрия. Гидроксид магния более слабое и мене растворимое основание, чем гидроксид натрия.
  7. Что же тогда можно сказать о свойстве гидроксида алюминия? (По причине увеличения заряда катиона алюминия Al3+ и уменьшения его размера отрыв гидроксид-аниона еще более затруднен. Гидроксид алюминия нерастворимое и малодиссоциирующее в воде вещество).

Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств.

Предлагаю учащимся получить гидроксид алюминия реакцией ионного обмена. Подбираем вещества, проводим опыт, составляем уравнение реакций:


Al3++3OH- =Al (OH)3↓ (это нерастворимое в воде основание)

Прошу исследовать свойства гидроксида алюминия:

1) В одну пробирку со свежеосажденным гидроксидом алюминия добавляем раствор соляной кислоты – наблюдаем растворение осадка. Составляем уравнения реакций:

Al(OH)3+3HCl= AlCl3+3H2O
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

Делаем вывод, что гидроксид алюминия проявил себя, как основание.

2) В другую пробирку с гидроксидом алюминия добавляем раствор щелочи – наблюдаем растворение осадка. В этом случае гидроксид алюминия проявил свойства кислоты. Подумайте, как это можно объяснить? Сопоставьте размеры ионов магния и алюминия, величины их зарядов, а также относительные электроотрицательности элементов.

Учащиеся отмечают, что размер катиона алюминия меньше размера катиона магния, а величина заряда и электроотрицательность – больше, чем у магния.

? К чему это приводит? (К уменьшению заряда на атоме кислорода гидроксогруппы, и, следовательно, к облегчению отщепления катиона водорода. Вот почему гидроксид алюминия проявляет свойства кислоты).

Учитель. Существует кислотная форма гидроксида алюминия HAlO2 – металюминиевая кислота. Это очень слабая кислота, но она взаимодействует со щелочью с образованием соли и воды:

Таким образом, гидроксид алюминия проявляет как свойства основания, так и свойства кислоты, т. е. является амфолитом или амфотерным соединением (вносим эту информацию в схему).

Na2O   MgO   Al2O3   SiO2   P2O5   SO3   Cl2O7
NaOH   Mg(OH)2   Al(OH)3   H2SiO3   H3PO4   H2SO4   HClO4
Щелочь   Малораств.
основание
  Нерастворимые вещества   растворимые кислоты
амфотерный
гидроксид
     
Основные свойства ослабевают —>   кислотные свойства усиливаются —&g