Общая характеристика химических элементов - металлов | Биряк Светлана Ивановна. Работа №338387

 

Раздел 3. Металлы и их соединения (20 час.)

тема 7 (4 час). Металлы: общая характеристика.

 

Урок 1,2. Общая характеристика химических элементов – металлов на основании их положения в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и строения атомов. Строение металлов. Металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка. Физические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжения металлов. Химические свойства металлов.

 

Цель: расширить представление о положении металлических элементов в ПСХЭ и их строении, общих физических и химических свойствах металлов

 

Задачи: - развивать и углублять знания учащихся о периодической системе

химических элементов на примере металлических элементов; ознакомить

учащихся с типом химической связи, характерной для металлов – металлической; показать влияние связи на физические свойства металлов; распространение в природе; изучить химические свойства металлов

- содействовать формированию научного мировоззрения (материальность и познаваемость мира, закон перехода количества в качество); воспитывать познавательный интерес к химии, внимательность; толерантность при работе в малых группах

- развивать эффективное внимание и аналитическое мышление: умение сравнивать, анализировать, делать выводы: развивать умение работать с ПСХЭ; объяснять основные понятия на основании знаний о металлах

 

Тип урока: комбинированный

Педагогическая технология: технология развития критического мышления

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная

 

Ход урока.

I. Организационный момент

 

Приветствие учителя.

- Добрый день! Я рада нашей встрече, и пусть за окном не солнечный день, но в нашем классе тепло и уютно и это нам поможет работать плодотворно и эффективно

 

II. Актуализация. Мотивация. Целеполагание.

 

1. Объединение учащихся в группы.

- перед началом урока на столе учителя лежат фигурки четырёх цветов. Каждому учащемуся предлагаем выбрать свой цвет и пройти на свое рабочее место.

 

2. Актуализация знания.

На доске записан ряд химических элементов:

Mg. Ca. C. Al. Fe. Na. Mn. S

- прочитайте названия элементов

- что вы можете сказать о классификации химических элементов?

- каких химических элементов в предложенном ряде больше?

 

3. Мотивация.

В древности людям было известно 7 металлов. Их число соотносилось числу известных тогда планет. Сатурн – свинец, Меркурий – ртуть, Марс – железо, Луна – серебро, Солнце – золото, Венера – медь, Юпитер – олово. Алхимики считали, что излучения этих планет рождают в недрах Земли металлы. Вы знаете намного больше алхимиков о металлах. А насколько больше вы знаете, нам покажет проверочный тест. На выполнение теста 3 минуты.

Проверочный тест по теме «Общие свойства металлов»

(самопроверка по образцу: Г- А –Г – Б - В

1. Укажите, где расположены металлы в ПСХЭ?

А) только в I-III группе Б) над линией бор-астат В) под линией бор-астат

Г) под линией бор-астат и в четных рядах больших периодов

2. Укажите, каких элементов больше

а) металлических Б) неметаллических

3. Укажите, какой металл встречается в природе в самородном виде

А) натрий Б) кальций В) алюминий Г) золото

4. Выберите металл, валентность которого равна II

А) натрий Б) кальций В) алюминий Г) железо

5. Укажите металл, который не может взаимодействовать с соляной кислотой

А) магний Б) цинк В) медь Г) кальций

 

Уточнение имеющихся знаний:

- где расположены металлы в ПСХЭ?

- каких элементов – металлов или неметаллов в природе больше? (Ме)

- свойственно ли металлическим элементам расположение в конце периодов?

какое существует исключение?

- в каких группах все элементы, за исключением одного, принадлежат к металлическим?

- из каких элементов состоят побочные подгруппы?

- какие из рядов больших периодов – четные или нечетные – образованы только металлами?

- что вам известно о физических свойствах металлов?

- где, на ваш взгляд, применяются металлы?

 

3. Целеполагание. Слово учителя.

- Металлы, действительно имеют большое значение в природе и жизни человека. Вспомните хотя бы хлорофилл – пигмент, без которого невозможен фотосинтез, а в его состав входит магний. Или белок крови гемоглобин – он транспортирует в нашем организме кислород и углекислый газ, а в его состав входит железо. Очевидно, чтобы понять физические и химические свойства, а значит, правильно применять простые вещества – металлы и их соединения – нужно знать их строение. Вот об общих свойствах металлов мы сегодня и поговорим.

 

- сообщение темы (запись в тетрадь)

- как вы думаете, какие задачи мы поставим к нашему уроку, исходя из его темы? (ответы, обсуждение)

 

III. Организация познавательной деятельности и осмысление нового материала.

 

Использование «Кейс- метода».

Групповая работа по принципу «Знаю сам – научу других»

Формирование функциональной грамотности на основе критического мышления.

 

1. Формирование четырёх групп.

Объединяем ребят в группы по цветным карточкам, которые они выбрали до начала урока.

 

2. Работа в группах. Кейс- метод с элементами функциональной грамотности.

- при работе с текстом составьте опорный конспект

- уточните с участниками вашей группы, правильно ли вы поняли изложенный материал

- приготовьтесь передать знания, полученные при работе с текстом, участникам другой группы

Кейс для работы 1 группы.

Прочитайте текст.

Общая характеристика химических элементов – металлов

на основании их положения в периодической системе

химических элементов Д.И. Менделеева. Строение простых веществ – металлов.

Большая часть известных химических элементов таблицы А.М. Бутлерова образует простые вещества - металлы. Металлы, стоящие до полония (Ро) – представлены стабильными изотопами, а от Ро (№84) – радиоактивными

Во первых, к металлам относятся все элементы I-IIIА групп. В этих группах сверху вниз атомный радиус увеличивается, потому что увеличивается число энергетических уровней.

Во вторых, металлы расположены в побочных (Б) подгруппах и элементы главных подгрупп, расположенные ниже диагонали «бериллий – астат». У элементов побочных подгрупп происходит заполнение не только последнего (внешнего), но и предпоследнего (предвнешнего) энергетического уровня.

В третьих, химические элементы металлы образуют группы лантаноидов и актиноидов, расположенные в конце периодической таблицы. Атомы этих элементов, которые соответственно принадлежат к 4 и 5 периоду, содержат по два электрона на последнем энергетическом уровне.

Радиус металлических элементов в периодах с увеличением порядкового номера уменьшается, так как увеличивается заряд атома (+) и число электронов, а следовательно, возрастает и сила притяжения между ними.

Атомы металлов, вступая друг с другом в химические связи, образуют простые вещества – которые принято так же называть неметаллами. Названия химических элементов- металлов и соответствующих им простых веществ – металлов одинаковы. Например, элемент магний Mg образует простое вещество – металл магний Mg.

Между атомами металлов в простых веществах образуется особый тип связи – металлическая и свойственная только металлам металлическая кристаллическая решетка. В узлах металлической кристаллической решетки расположены катионы и атомы металла, а между ними, скрепляя этот каркас, свободно движутся электроны.

Задание к тексту:

1. Прочитайте и обговорите текст в группе.

2. Найдите в нем три ошибки.

3. Дайте ответ на вопросы:

- где расположены металлы в ПСХЭ?

- как и почему изменяются радиусы их атомов?

- какой тип химической связи и тип кристаллической решетки характерен для металлов?

 

 

Кейс для работы 2 группы.

Прочитайте текст.

Особенности строения атомов металлов.

Распространение в природе.

 

По сравнению с атомами неметаллов, атомы металлов имеют большие размеры и меньшее число электронов на последнем (внешнем) энергетическом уровне, обычно оно равно 1–3. Следовательно, внешние электроны атомов металлов слабо связаны с ядром, металлы их легко отдают, проявляя в химических реакциях восстановительные свойства.

Электроны, которые расположены на последнем энергетическом уровне, называются валентными. Валентные электроны - это электроны, которые могут принимать участие в образовании химических связей. В I группе на последнем энергетическом уровне 1 электрон, следовательно валентность металлов I группы равна I (К2О, NaОН), во II группе на последнем энергетическом уровне 2 электрона, значит валентность металлов II группы равна II (МgО, Са(ОН)). Логично предположить, что валентность алюминия будет равна (IV).

1-3 электрона, которые расположены у металлов на последнем (внешнем) энергетическом уровне, слабо связаны с ядром. Это вызвано двумя причинами:

1) для заполнения энергетической оболочки до октета – устойчивого энергетического уровня – нужно удержать от 7 до 5 электронов, а на это надо затратить больше энергии, чем отдать 1-3 электрона

2) Металлы имеют большие (по сравнению с неметаллами) радиусы атомов. Электроны расположены на большом удалении от ядра атома, и, следовательно, притягиваются к ядру слабее.

Следовательно, в химических реакциях металлы ВСЕГДА проявляют окислительные свойства.

Металлы по разному распространены в природе.

- самый распространенный метал – алюминий (7,45% от массы земной коры); второй по распространенности – железо(4,2%).

- металлы стоящие до водорода в ряду активности металлов, в свободном виде не встречаются, а находятся в природе в виде руд;

- металлы, стоящие после водорода – встречаются в виде самородков или отдельных вкраплений в горные породы.

Все известные металлы делятся на две группы: черные (железо, хром, манган) и цветные (все остальные)

 

Задание к тексту:

1. Прочитайте и обговорите текст в группе.

2. Найдите в нем три ошибки.

3. Дайте ответ на вопросы:

- в чем особенности строения атомов металлов?

- как определить валентность металлов I-IIIА группы?

- что вам известно о распространении металлов в природе?

- почему в химических реакциях металлы проявляют только восстановительные

свойства?

Кейс для работы 3 группы.

Прочитайте текст.

Физические свойства металлов.

Металлы по разному распространены в природе. Самый распространенный метал – алюминий (7,45% от массы земной коры); второй по распространенности – железо(4,2%).

- металлы стоящие до водорода в ряду активности металлов, в свободном виде не встречаются, а находятся в природе в виде руд;

- металлы, стоящие после – встречаются в виде самородков или отдельных вкраплений в горные породы.

- классификация металлов: черные (железо, хром, манган) и цветные (все остальные)

Металлическая химическая связь и металлическая кристаллическая решетка во многом определяют общие физические свойства металлов, но по параметрам этих свойств металлы значительно отличаются друг от друга. Рассмотрим химические свойства металлов

1. Электро-

проводность

Способность проводить электрический ток

Обуславливается движением свободных электронов в кристаллической решетке

1 и 3 место по электропроводности – серебро (Ag) и золото( Au), но дороги. Для изготовления электрических контактов, проводов и др. используют легкие медь (Сu) и алюминий (А1), немного уступающие им по электропроводности. Наименее электропроводны ртуть (Hg), свинец (Pb) марганец (Mn), вольфрам (W).

ртуть-свинец-железо-цинк-магний-алюминий-золото-медь-серебро

2. Тепло-

проводность

 

Способность передавать тепло по всему объему

Обуславливается движением свободных электронов в кристаллической решетке

Т.к. свойства электро- и теплопроводности связаны с наличием свободно движущихся электронов в металлических кристаллических решетках, то распределение металлов по свойствам электропроводности можно отнести и к распределению металлов по свойству теплопроводности.

ртуть-свинец-железо-цинк-магний-алюминий-золото-медь-серебро

3. Отражающая способность

Металлический блеск – обуславливается отсутствием способности пропускать через себя лучи света или поглощать их

Самые блестящие металлы – ртуть (Hg), серебро (Ag), палладий (Pd). Но их использование ограничено: ртуть – ядовита, палладий – дорогой, серебро – на воздухе чернеет. Поэтому для нанесения металлического блеска используют никель (Ni) и хром (Cr)

4. Цвет

Способность металлов отражать свет определенной длинны волны

Медь (Сu) – розово- красная, золото (Au) - синее и цезий (Сs) – желтый.

Все оттенки от светло серого до темно-серого, серебристые

5. Пластичность

Способность приобретать и сохранять форму под механическим воздействием

Самый пластичный металл – золото (Au) (ювелиры, художники), (Au – пластинка 0,03 мм – золочение куполов). Достаточно пластичное – железо ( его не прокатывают в листы, трубы, пруты).

6. Плотность

Количество массы материала в единице объема

До 5г/см. куб – легкие металлы, более 5г/см. куб. тяжелые металлы (самый легкий – литий 0,54, тяжелый – осмий -22,6 (свинец-ртуть-железо - олово)

7. Температура плавления

Тепловое состояние, при котором металлы из твердого состояния переходят в жидкое

Легкоплавкие (ртуть (-39), цезий, натрий, олово, свинец- температура не превышает 350*С); тугоплавкие - вольфрам (3 370*С)

 

8. Твердость

Способность переносить механическое воздействие без деформации

Мягкие (щелочные металлы – режутся ножом), твердые – хром (оставляет царапины на всех остальных металлах), вольфрам

9. Намагничи

ваемость

Способность намагничиваться под действием электрического поля

Железо (Fe), кобальт Co), никель(Ni)

 

Задание к тексту:

1. Прочитайте и обговорите текст в группе.

2. Найдите в нем три ошибки.

3. Дайте ответ на вопросы:

- какие названия можно дать трем столбцам таблицы?

- какими физическими свойствами обладают металлы?

- почему металлы имеют общие физические свойства, но параметры их проявления –

разные?

 

 

Кейс для работы группы № 4..

Прочитайте текст.

Химические свойства металлов.

Химические свойства металлов, способы их получения и области применения зависят от активности металлов. Чем активнее металл, тем легче протекает реакция с его участием.

На основании проведенных экспериментов ученый Н.Н. Бекетов создал ряд активности металлов, который еще называют электрохимическим рядом напряжений металлов ЭХРНМ (см. форзац 2). Химическая активность от лития к золоту уменьшается.

Этим рядом необходимо пользоваться при рассмотрении химических свойств неметаллов. Роль металлов в химических реакциях можно характеризовать одним словом – восстановитель.

Рассмотрим общие химические свойства металлов:

1. Взаимодействие металлов с неметаллами

Зависит

 

 

 

от химической активности металла

 

 

 

 

 

 

и от окислительной способности неметалла

Металлы взаимодействуют с неметаллами, образуя бинарные соединения.

Взаимодействие с кислородом:

Ме + О2 →МеxOy

- металлы, стоящие в ЭХРНМ до алюминия, быстро окисляются кислородом

- от алюминия до водорода – медленно или при нагревании

- от водорода до платины – при высокой температуре

- платина и золото не окисляются кислородом воздуха

наиболее энергично реагируют с хлором бурно), с серой (при нагревании)

2. Взаимодействие металлов с водой

Зависит от химической активности металла

 

Металлы, стоящие в ЭХРНМ до алюминия (кроме Мg), при взаимодействии с водой образуют основания и газ водород

Ме + Н2О→Ме(OН)х + Н2

Металлы, стоящие между алюминием и свинцом, взаимодействуют с водой при сильном нагревании (водяной пар), образуя оксиды

Ме + Н2О→МеxOy + Н2

Металлы, стоящие в ЭХРНМ после водорода, с водой не реагируют.

3. Взаимодействие с кислотами

Зависит от химической активности металла

 

Металлы, стоящие в ЭХРНМ до водорода, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и выделением твердого водорода (искл. конц. Н2SO4 и HNO3)

Ме + Кислота → Соль + Н2

4. Взаимодействие металлов с растворами солей

Зависит от химической активности металла

 

Более активный металл вытесняет менее активный металл из раствора его соли.

Акт Ме + соль менее акт. Ме →менее акт. Ме + растворимая соль

Это правило не распространяется на щелочные и щелочноземельные металлы, т.к. они в первую очередь реагируют с водой, а не с солью.

5. Взаимодействие металлов с оксидами

Зависит от химической активности металла

 

Как и в случае взаимодействия с кислотами, менее активный металл вытесняет более активный металл из его оксида при нагревании твердых реагентов. Алюминотермия - один из способов получения металлов:

2А1 + Сr2О3 = А12О3 + 2Сr +Q

(смесь А1 и Сr2О3 (термитная смесь) – при поджигании воспламеняется и сгорает с выделением большого количества теплоты

 

Задание к тексту:

1. Прочитайте и обговорите текст в группе.

2. Найдите в нем три ошибки.

3. Дайте ответ на вопросы:

- какие названия можно дать трем столбцам таблицы?

- какими химическими свойствами обладают металлы?

- почему металлы имеют общие химические свойства, но параметры их проявления –

разные?

 

2. Организация работы в сменных четверках по принципу «Знаю сам – научу других»

- в одну группу собираем представителей четырёх групп, которые работали над разными кейсами и составляли опорные конспекты по своей теме. Обучающиеся делятся своими знаниями с другими членами групп.

 

3. Фронтальная работа над составлением ментальной карты изученного

- в ходе работы над составлением ментальной карты по теме «Общая характеристика металлов» проводим уточнение и коррекцию знаний по рассмотренным вопросам.

(ментальная карта составляется на доске и одновременно в дублируется в тетрадях обучающихся)

 

III. Уточнение и закрепление изученного

 

1. Минутка занимательного отдыха.

«Роберт Вуд, знаменитый американский физик и великий любитель всяческих проделок, направлялся из лаборатории домой на обед. Дорога шла через негритянский квартал. Была зимняя оттепель, и огромная лужа распростерлась по мостовой между тротуарами, на которых толпились негры, вышедшие погреться на солнышке. Проходя мимо них, Вуд громко закашлял и на виду у всех плюнул в лужу, незаметно бросив в том же направлении кусок натрия величиной с лесной орех. Прогремел взрыв, полетели искры, и большое желтое пламя поднялось над поверхностью воды. Затем раздались вопли, молитвы и один голос громче, чем все остальные вместе взятые, пробасил: «Спасайся, кто может! Этот человек плюнул огнем! На вид он молодой, но только сам старый дьявол, сам старый сатана умеет это делать!»

- О каких свойствах натрия идет речь в этом отрывке?

- Как вы думаете, нет ли в этом небольшом рассказе преувеличения?

 

2. Вовлечение в исследовательскую работу.

Постановка проблемного вопроса: почему металлы разные, а физические и химические свойства – схожие (учащиеся высказывают свои мнения по вопросу, приходят к общему выводу: свойства обуславливаются строением металлов: небольшое число электронов на последнем энергетическом уровне, наличие металлической связи металлической кристаллической решетки).

 

3. Работа в группах

А) блиц –опрос со взаимопроверкой

Химический калейдоскоп.

1. Метал с самой высокой электропроводностью-

2. Самый тяжелый металл-

3. Самый мягкий металл

4. Самый пластичный металл –

5. Самый легкий металл –

6. Самый тугоплавкий метал –

7. Самый распространенный метал в природе –

8. Жидкий металл –

9. Метал яркого розово-красного цвета

10. Самый активный металл в периодической системе-

Дешифратор:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ag

Os

Na

Au

Li

W

Al

Hg

Cu

Fr

 

Б) составить уравнения реакций в соответствии со схемой (взаимопроверка между группами)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Ме – литий, кальций, алюминий, магний, цинк.

 

В) Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: (самопроверка по образцу, написанному на доске одним из учащихся)

NaCl → Na→NaOH→NaHSO4→ Na2SO4→BaSO4

 

IV. Подведение итогов урока.

 

1. Повторении изученного на основе составленной на доске ментальной карты

(обучающиеся пользуясь ментальной картой на доске, дают ответы на вопросы)

- в чем отличие в расположении Металлов и неметаллов в ПСХЭ?

- каковы особенности строения металлов по сравнению с неметаллами?

- отличаются ли металлы и неметаллы по физическим свойствам? Почему?

- в чем особенности химических свойств металлов по сравнению с неметаллами?

 

2. Организация работы между группами по стратегии «Спроси и подожди»

(учащиеся задают друг другу вопросы и дают ответы на них, Ответивший получает право задать вопрос другому участнику группы)

 

3. Рефлексия.

Выразите свое отношение к уроку, продолжив фразу:

- сегодня я узнал… - было интересно… - было трудно…

- я выполнял задания… - я понял, что… - теперь я могу …

- я научился…

 

V. Домашнее задание.

 

Прочитать §28,29

задание 7 стр. 149, задание 5 стр.153

Задание по выбору для тех, кто

- интересуется литературой: задание 8 стр. 149

- интересуется химией: задание 7 стр. 154

- интересуется металлургией: подготовить сообщение на 3-5 минут на тему «Сплавы металлов и их применение»

- хочет стать инженером: подготовить сообщение на 3-5 мин. на тему «Коррозия и способы защиты от нее».

 

Заполнение карточки самооценивания. Проводится в ходе урока.

Фамилия, имя

Проверочный тест

Самооценка знаний, полученных при работе над кейсом

Самооценка умения передавать полученные знания

Блиц-опрос

Составление уравнений реакций

Составление уравнений реакций взаимопревращений

Общее количество баллов

Оценка за урок сумма всех баллов разделенная на 6