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 "Металлы". 11-й класс

Разделы: Преподавание химии


Урок в XI классе гимназии г. Ивантеевка проводился в рамках Педагогической Ассамблеи городов Северо-Восточной зоны Московской области, где учителя-победители ПНПО давали открытые уроки с учащимися школ этого города, в присутствии учителей химии из разных городов области. Кабинет химии в гимназии не оснащен мультимедийным оборудованием, поэтому основное внимание при проведении урока было уделено демонстрации познавательных опытов с применением привезенного с собой оборудования, новых приборов и сообщением интересных занимательных фактов. Ниже дан конспект этого урока.

Девиз урока: «Опыт – основа познания» (написан на доске).

Цель урока: повторить и обобщить сведения, полученные ранее о металлах; дополнить их познавательными опытами; закрепить и проверить знания о физических и химических свойствах, применении металлов.

Задачи развития: научить учащихся воспринимать, анализировать и обрабатывать услышанное и увиденное на уроке, записывая выводы в «Лист самоконтроля».

Задачи воспитания: развитие коммуникативных умений в ходе групповой работы, научить применять знания, полученные на уроке химии, в повседневной жизни.

Методы обучения: беседа, демонстрация опытов, фронтальная работа с классом, групповая работа учащихся, контроль и самопроверка знаний учащимися.

Средства обучения: таблицы – Периодическая таблица Д.И.Менделеева, металлическая кристаллическая решетка, графопроектор c записями на прозрачных файлах отдельных моментов урока, коллекция металлов; генератор коллоидных ионов серебра «Георгий»; лабораторное оборудование и химические вещества.

План урока:

  • Организационный этап.
  • Активация опорных знаний и умений.
  • Подача нового познавательного материала с демонстрацией опытов.
  • Контроль и самопроверка знаний.
  • Подведение итогов занятия.

Ход урока

Сегодня мы с вами оказались в Океане Знаний в лодке под названием «Химия»: я в качестве рулевого, а вы в качестве гребцов. И от нашего взаимопонимания, дружной работы зависит, насколько успешно мы доплывём до пристани «Перемена».

Тема урока «Металлы». Девиз написан на доске: «Опыт – основа познания». Из девиза понятно, что на уроке будет много опытов. Цель нашего урока: обобщить ваши знания по данной теме, дополнить их новыми, полученными при проведении познавательных опытов, расширить кругозор и подготовиться к экзамену по химии.

Жизнь без металлов невозможна,
И эта аксиома непреложна:
Твердые, блестящие, ток проводящие,
Для человека металлы – друзья настоящие!

Существует гипотеза, что термин «металлы» произошел от греческого слова «металлон», которое в первоначальном переводе означало «копи», «рудники».

В древности и Средние века были известны только 7 металлов. Алхимики считали, что каждому металлу соответствует своя планета, которая управляет его судьбой на Земле, поэтому металл обозначали знаком этой планеты (демонстрация алхимических обозначений металлов).

Показать файл через графопроектор:

Солнце – золоту, Луна – серебру, Венера – меди, Марс – железу, Меркурий – ртути, Юпитер – олову, Сатурн – свинцу.

Так что же такое металлы?

Более 200 лет назад М.В. Ломоносов в труде «Первые основы металлургии» дал металлам такое определение: «Металлы – суть ковкие блестящие тела».

Для того времени эта краткая формулировка была достаточно верной. В конце урока мы возвратимся к этому определению и сделаем вывод: согласиться с этим определением или дополнить его.

Вы уже познакомились с Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева, с классификацией химических элементов и узнали, что из 109 известных в настоящее время элементов более 80 являются металлами. Термин «металлы» относится и к химическим элементам, и к простым веществам.

Учащимся выданы листы самоконтроля (приложение), на которых указаны тема и цели урока, приведены задания. На этих листах школьники работают в течение урока, а в конце занятия сдают их учителю.

Учитель предлагает задание 1.

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.

Учитель организует проверку ответов. Учащиеся делают исправления красной ручкой. Затем учитель проводит фронтальную беседу.

  • Чем отличается простое вещество – металл от химического элемента – металла?
  • Что такое химический элемент?
  • Какие свойства характерны для атомов металлов?
  • Какими общими физическими свойствами обладают простые вещества – металлы и почему?

Учитель объясняет строение кристаллической решетки металлов, используя соответствующую таблицу и каркас кристаллической решетки. Затем демонстрирует и комментирует слайд «Физические свойства металлов». 

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.

После этого учащиеся выполняют задания 2 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 – _____.

После выполнения заданий учитель предлагает учащимся проверить некоторые физические свойства металлов на опытах.

Опыт 1. Теплопроводность металлов.

Металлические ложки из серебра, железа, алюминия и циркониевую трубку учитель опускает в стакан с кипятком и даёт одному из учащихся проверить, какой металлический предмет стал самым горячим. Учащиеся делают вывод.

Опыт 2. Легкоплавкость некоторых металлов.

Учитель берет в руку образец галлия, кому-то из учеников предлагает взять в ладонь цирконий. Пока металлы нагреваются, учитель напоминает, где располагаются эти элементы в Периодической системе Д.И.Менделеева, обращает внимание учащихся на электронные конфигурации валентных электронов их атомов:

31Ga 4s24p1
40Zr 4d25s2

Затем учащиеся выполняют задание 3.

Задание 3. Составьте формулы оксидов галлия и циркония.

После этого учитель приводит интересные сведения об этих металлах и их соединениях, демонстрируя по ходу рассказа ювелирные изделия – кольца с цирконом и фианитом.

Это интересно:

Галлий (Ga) – элемент главной подгруппы III группы, четвёртого периода. Это элемент, предсказанный Д.И.Менделеевым как «экаалюминий» и открытый через 5 лет, в 1875 г., французским ученым Лекок де Буабодраном. Назван в честь Франции. Плотность этого металла 5,097 г/см3, температура плавления 29,75˚С.

Это рассеянный металл не образует скоплений собственных минералов, поэтому впервые этот элемент удалось обнаружить с помощью спектрального анализа, что тоже предсказал Д.И. Менделеев. При 29,75˚С. галлий плавится и в жидком состоянии существует в очень большом температурном интервале, поэтому его применяют в термометрах для измерения высоких температур. Применяется как жидкий теплоноситель, для заполнения ламп (пары), для нанесения отражающих поверхностей оптических зеркал, входит в состав важных полупроводниковых и легкоплавких сплавов, которые применяют в сигнальной технике, в ювелирном деле. В воде и на воздухе – устойчив, окисляется при 260˚С.

Цирконий (Zr) – элемент побочной подгруппы IV группы, 5-го большого периода. Плотность этого металла 6.5 г/см3, температура плавления 1855˚С. Открыт в 1789 г. немецким химиком М. Клапротом при анализе драгоценного камня циркона, привезенного с Цейлона. Еще в эпоху Александра Македонского циркон считался драгоценным камнем и в старину циркон использовали не только как украшение, но и как амулет. Считалось, что кто «яхонт червленый» при себе носит, снов страшных и лихих не увидит, скрепит сердце свое, разум и честь умножит и в людях честен будет.

Крупных залежей минералов циркония в природе нет, он рассеян. Важнейшие циркониевые минералы — циркон (ZrSiO4) и бадделеит (ZrO2). Прозрачные, красивого желто-красного цвета (из-за примесей) кристаллы циркона называют гиацинтами. Это редкие драгоценные камни.

Цирконий химически стоек, тугоплавок, на воздухе он покрывается защитной оксидной пленкой, которая предохраняет его от коррозии. Благодаря высокой коррозионной стойкости цирконий используют в нейрохирургии – из сплавов циркония изготовляют кровеостанавливающие зажимы, хирургический инструмент и даже нити для наложения швов при операциях на мозге. Но главная служба циркония – атомная техника. Интересно, что М.Клапрот в 1789 г. открыл не только цирконий, но и уран. Однако никто не мог предположить, что урану будет нужен цирконий. В течение полутора веков ничто не связывало эти элементы. И только в наши дни ученые и инженеры, работающие в области ядерной энергетики, определили, что в атомных реакторах, где уран используют как ядерное топливо, цирконий должен служить оболочкой для урановых стержней. Он почти не захватывает нейтроны, возникающие в ходе цепной ядерной реакции. При этом цирконий должен быть высокой чистоты, т.е. свободный от гафния, так как гафний с жадностью поглощает нейтроны. Цирконий стал «одеждой» урановых стержней. Потребность в цирконии растет из года в год, так как этот металл приобретает все новые специальности.

Оксид циркония один из самых тугоплавких веществ природы – его температура плавления 2900˚С. Ученым Физического института им. П.Н. Лебедева Академии наук СССР (ФИАН) удалось создать на основе оксидов циркония и гафния удивительные кристаллы, которых нет в природе.

Фианиты – так стали называть эти рукотворные самоцветы, которые завоевали признание ювелиров, а в мире науки и техники используются как лазерные материалы. Дождевые плащи обязаны своей влагонепроницаемостью солям циркония, которые входят в состав особой эмульсии для пропитки тканей. В качестве катализатора соединения циркония используют при производстве высокооктанового моторного топлива.

Тетрахлорид циркония используется в конструкции универсального манометра – прибор для измерения давления. Электропроводность пластинки из этого вещества меняется в зависимости от давления, которое на него действует.

Учитель предлагает проверить, что произошло с металлами в ладонях. Показывает, что галлий в ладони расплавился, а цирконий нет.

Далее учитель переходит к рассмотрению химических свойств металлов.

Вспомните известные вам химические свойства металлов.

Затем демонстрирует и