Урок по химии в 9 классе. Тема: «Общие химические свойства металлов. Взаимодействие металлов со сложными веществами. Электрохимический ряд напряжений металлов».
учебно-методический материал по химии (9 класс) на тему

Урок по химии в 9 классе. Тема: «Общие химические свойства металлов. Взаимодействие металлов со сложными веществами. Электрохимический ряд напряжений металлов».

Цели урока учебные, воспитательные и развивающие:

- создать условия для изучения общих химических свойств металлов; расширить и углубить знания по теме, понять принцип расположения металлов в ЭХРНМ, закрепить знания об окислительно-восстановительных процессах, представляющих наглядный пример единства противоположностей. Научиться использовать ряд напряжений металлов при прогнозировании результатов реакций между металлами с растворами кислот и солей.

Заложить теоретические основы для решения практического использования знаний в жизни, в производстве, в военном деле.

Установить межпредметные связи с физикой, рассмотреть историю развития вопроса, формировать умение обращаться с химической посудой; научное объяснение химических и физических явлений.

Продолжать формировать научное мировоззрение.  

Развивающий аспект. Дальнейшее развитие общеучебных умений. Развитие у учащихся умения мыслить, а именно -  умение  анализировать, выделять главное, сравнивать, систематизировать, доказывать, объяснять, ставить и разрешать проблемы, делать выводы. Развивать логическое мышление и память, а также научный химический язык. Развивать умение осуществлять самостоятельную деятельность на уроке, воспитывать культуру умственного труда.

Воспитание личности социально активной, мобильной и адаптивной.

Тип урока: изучение нового материала.

Метод обучения: проблемный, исторический подход к решению учебного вопроса, словесно – диалогическое изучение нового материала, игровые формы, дидактическая сказка, исследовательский эксперимент, самостоятельная работа.

Задачи урока:

Восстановление опорных знаний – правила электрохимического ряда напряжений

металлов.

На основании исследовательского химического эксперимента создать свой фрагмент «вытеснительного ряда» (работы Н.Н.Бекетова 1865г) части электрохимического ряда напряжений металлов.

С помощью самостоятельного лабораторного опыта выяснить вопрос о положении водорода в ЭХРНМ.

Показать использование ЭХРНМ  в школьном курсе химии.

Рассмотреть практическое значение ЭХРНМ, применение металлов в военном деле.

Осуществить закрепление знаний полученных на уроке.

.Средства обучения. Мультимедиа презентация. Таблицы: «Электрохимический ряд напряжений металлов», «Химические свойства металлов». Химические реактивы: растворы солей магния, цинка, железа(II), меди(II). Металлы: магний, цинк, железо, медь, натрий, алюминий, фенолфталеин, компьютер, проектор. На столах суворовцев реактивы для выполнения лабораторных опытов: гранулы цинка, пластинки меди, соляная кислота;  опорный конспект.

Опорный конспект для учащихся к уроку по теме:

 « Общие химические свойства металлов. Взаимодействие со сложными веществами. Электрохимический ряд напряжений металлов».  

 План:

1. Правила электрохимического ряда напряжений металлов.

2. «Вытеснительный ряд» - часть электрохимического ряда напряжений металлов.

     История вопроса (работы Н.Н.Бекетова 1865 г.)

     Общие химические свойства. Взаимодействие металлов со сложными веществами.

3. Использование электрохимического ряда напряжений металлов в курсе химии

    средней школы.

4. Значение металлов в военном деле.

2). А). ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ. 

            Результаты опытов отметьте в таблице 1  (+ или -).

-Сделайте вывод о восстановительных свойствах металлов.

-Составьте свой фрагмент «вытеснительного» ряда напряжений металлов на

  основании результатов опытов.

-Напишите уравнения соответствующих реакций, рассмотрите с точки зрения

  окислительно- восстановительного поцесса.

Б). ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С РАСТВОРАМИ КИСЛОТ.

      Лабораторный опыт. Налейте в две пробирки 1-2 мл раствора соляной кислоты. В первую пробирку опустите 1-2 гранулы цинка, во вторую – медную пластинку. Что наблюдаете?  Запишите уравнение реакции, рассмотрите с точки зрения О.В.Р.

Осторожно и внимательно работайте с кислотами!

В) ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ.

           Me + nH2O → Me(OH)n + H2↑

3). ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЯДА АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ В ШКОЛЬНОМ

     КУРСЕ ХИМИИ.

     А) Для показа активности металлов в реакциях замещения.

    Б). Объяснение формы нахождения металлов в природе:

          - до Н2 – в виде соединений;

          - Сu, Нg – в свободном виде и в виде соединений;

          - Аu – в свободном виде.

    В). Для объяснения восстановительных свойств металлов – простых

          веществ.

    Г). Практическое значение электрохимического ряда напряжений металлов:

          - для объяснения работы гальванического элемента;

          - методы борьбы с коррозией металлов;

          - электролиз растворов и расплавов солей.

ОПРОС. «Да» ∙    «Нет» –  

Задание на самоподготовку § 8, упр. 6,7.

Ход урока.

1. Сообщение темы (эпиграф), цели и плана урока. Слайд №№ 1 – 4.

2. Восстановление опорных знаний проводится в виде игры «огонь по стоящим». К

доске вызываются 3 – 5 человек. Ученикам, сидящим на своих местах, сообщается,

что каждый из них должен быть готов задать вопрос стоящим у доски. Назначается

ведущий и секретарь. Учащийся, который задавал вопрос, оценивает правильность

ответа и называет оценку. Секретарь ставит оценку у себя в списке или на доске, напротив фамилии отвечающего. Предпочтительнее, чтобы ответ оценивали сами учащиеся, авторы вопроса.

Вопросы для фронтального опроса «огонь по стоящим».

1. Опишите положение металлов в периодической системе.

2. Что значит охарактеризовать металл как химический элемент?

3. Укажите особенности строения атомов металлов.

4. Как изменяются металлические свойства элементов в периодах и группах с

   увеличением заряда ядра атома?

5. Что значит охарактеризовать металл как простое вещество?

6. Дайте определение металлической связи.

7. Определение металлической кристаллической решетки.

8. Перечислите особенности металлической связи.

9. Что общего и в чем отличие металлической и ионной связи?

10.Что общего и в чем отличие металлической и ковалентной связи?

11. Перечислите общие физические свойства металлов,

      укажите, чем они обусловлены.

12. Почему физические свойства металлов изменяются в широких

      пределах?

12. Охарактеризуйте свойства металлов в свете окислительно -  восстановительного

      процесса.

13. Какие соединения образуются при взаимодействии металлов с неметаллами?

Опрос «игра с мячом». Слайд № 5 Необходимо составить формулы бинарных соединений металла с неметаллом и назвать эти вещества: NaS, MgP, ALN, KH (Na2S сульфид натрия, Mg3P2 фосфид магния, ALN нитрид алюминия, KH гидрид калия).  Учащемуся, которому предлагается ответить на вопрос, бросается мяч.

3. Изучение нового материала.

1.Суворовцам предлагается вспомнить правила электрохимического ряда напряжений

   металлов, которые изучались в 8 классе.

2. «Вытеснительный ряд» - часть электрохимического ряда напряжений

  металлов. История вопроса (работы Н.Н.Бекетова 1865 г.)

 Общие химические свойства. Взаимодействие металлов со сложными

 веществами.  

А). Взаимодействие металлов с растворами солей – исторический подход.  

В группах выступают «экспериментаторы – эксперты» с анализом заранее поставленных опытов – взаимодействие металлов с растворами солей (таблица 1). Слайд № 6.  В опорном конспекте суворовцы отмечают результаты опытов, записывают уравнения химических реакций, рассматривают в свете окислительно-восстановительного процесса. В 1865 году Н.Н.Бекетов изучил и расположил все металлы в ряд, который назвал вытеснительным..

Предлагается составить свой фрагмент «вытеснительного» ряда напряжений металлов на основании результатов проделанных опытов.

Суворовцы составляют ряд:           Mg…Zn… Fe…Cu    

Необходимо обратить внимание на химическую сущность явлений, подчеркивая, что положение металлов в ряду определяет «стремление» их переходить в раствор в виде гидратированных ионов. Чем лучше гидратируются ионы того или иного металла (в зависимости от радиуса иона, от энергии кристаллической решетки и энергии гидратации), тем левее располагаются они в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Выступление суворовца. Слайд № 7. В 1865 году Н.Н.Бекетов (1827 – 1911) защитил докторскую диссертацию на тему: «Исследования над явлениями вытеснения одних металлов другими» и его назначили ординарным профессором Харьковского университета. За работы в области физической химии в 1877 году Н.Н.Бекетов был избран членом-корреспондентом Российской Академии наук, а в 1886 году - академиком. После избрания академиком он переехал в Петербург. Научная и   педагогическая деятельность   Н.Н.Бекетова продолжалась более 60 лет. Слайд № 8

Б). Взаимодействие металлов с растворами кислот.

Суворовцам задается вопрос: почему водород попал в электрохимический ряд напряжений металлов?

Для ответа на поставленный вопрос, суворовцам предлагается выполнить лабораторный опыт.

Лабораторный опыт. Налейте в две пробирки 1 – 2 мл раствора соляной кислоты. В первую пробирку опустите 1 – 2  гранулы цинка, во вторую – медную пластинку. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции с точки зрения ОВР.

Суворовцы делают вывод, что одни металлы вытесняют водород из кислот, а другие нет, и это зависит от восстановительной способности металла.

В опорном конспекте суворовцы помещают водород в свой ряд: Mg, Zn, Fe, H2, Cu.

В). Взаимодействие металлов с водой.

Демонстрация химического эксперимента - взаимодействие металлов  натрия, магния, алюминия с водой. В результате наблюдения суворовцы отмечают различную скорость реакций, делают вывод об уменьшении  восстановительной способности металлов в ряду: Na, Mg, AL.

3). Использование электрохимического ряда напряжений металлов в школьном курсе химии.

А) Для показа активности металлов в реакциях замещения.

Анализируя данную таблицу и изучая текст учебника (§8), отмечаем, что правила ЭХРНМ имеют ряд  поправок.

Еще раз вспоминаем первое правило: «металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, вытесняют его из воды и растворов кислот».

Необходимо учитывать следующие поправки:

а) правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой образуется растворимая соль;

б) концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагирует с металлами по-особому, при этом водород не образуется;

в) на щелочные металлы правило не распространяется, так как они легко взаимодействуют с водой (а указанное правило относится к реакциям  водных растворов с металлами).

Второе правило: «Каждый металл вытесняет из растворов солей другие металлы, находящиеся правее него в ряду напряжений, и сам может быть вытеснен металлами, расположенными левее».

Поправки к правилу:

а) правило соблюдается при условии образования растворимой соли;

б) правило не распространяется на щелочные металлы.

Демонстрация опыта – взаимодействие натрия с раствором сульфата меди (II). Наблюдаем образование черного осадка оксида меди(II). Это свидетельствует о том, что медь в результате реакции не выделяется. Рассматриваем процессы, которые происходят в результате эксперимента.

в) вытеснение не обязательно будет происходить во всех случаях. Так, например, алюминий вытеснит медь из раствора хлорида меди(II), но не вытеснит из раствора сульфата меди(II). Это объясняется тем, что хлорид-ион разрушает поверхностную пленку на алюминии, а сульфат-ион этого сделать не может.

 Б). Объяснение формы нахождения металлов в природе:

          - до Н2 – в виде соединений;

          - Сu, Нg – в свободном виде и в виде соединений;

          - Аu – в свободном виде.

 В). Для объяснения восстановительных свойств металлов – простых веществ.

 Г). Практическое значение ЭХРНМ:

          - для объяснения работы гальванического элемента;

          - методы борьбы с коррозией металлов;

          - электролиз растворов и расплавов солей. (Перечисленные вопросы будут

                                                                изучаться в последующих темах курса химии).

Закрепление учебного материала.

Викторина

 1.Расположите металлы – простые вещества в порядке

   убывания активности: Pb  Na  Zn  Ag  AL

                                            1     2     3    4    5                  ОТВЕТ: 2 5 3 1 4

2. Расположите металлы – простые вещества в порядке

   возрастания активности: Fe  K   Hg  Mg  Cu

                                               1    2    3     4      5              ОТВЕТ: 3 5 1 4 2

3. Если бы существовал приз «за активность», то атомам какого из

    металлов вы бы его присудили?

4. Почему реакция Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 

    используется для маркировки стали?

5. Можно ли получить водород при взаимодействии свинца с

    серной кислотой?

6. Какой металл медь, цинк или ртуть может вытеснить свинец из

    раствора его соли?                                                     ОТВЕТ: ЦИНК                                   

7. Назовите химический элемент, в названии которого

   три буквы из пяти одинаковые.                                 ОТВЕТ: ОЛОВО

                         Выберите правильный ответ.

I.  Почему водород помещен в ЭХРНМ?

1)   При взаимодействии водорода с  металлами образуются гидриды.

2)   Каждый из металлов, расположенный  в ряду активности металлов до водорода,

      способен вытеснять его из растворов кислот.  

3)   Водород, как и металлы, является восстановителем.

4)   Водород и металлы являются простыми веществами.

II. В результате каких реакций образуется газ водород?

А) Fe + Н2О →                               Г) AL + H2О →

Б) Cu + H2О →                               Д) Na + H2О →

В) Cu + HCL →                              Е) Hg + HCL→

Химический диктант «АЗБУКА МОРЗЕ»
( Ответ «ДА» ∙      Ответ «НЕТ»  - )

Вариант первый – Fe                    Вариант второй - Cu

ВОПРОСЫ.

 1. Взаимодействует ли данный металл с HCL?

 2. Будет ли металл взаимодействовать с Hg(NO3)2?

 3. Может ли металл существовать в природе в свободном виде?

 4. Будет ли металл взаимодействовать с ZnCL2?

 5. Может ли металл существовать в природе в виде соединений?

Правильный ответ:        

Проводится взаимопроверка, выставление оценок.

                             Качественные вопросы.                                

1) Применяя реакции замещения, осуществите превращение тремя способами:  
                                    AL 0 → AL3+

2) Применяя реакции замещения, осуществите превращения:

          а) Cu0 → Cu2+             б) Cu2+ → Cu0

Суворовцы записывают уравнения химических реакций на доске и в опорном конспекте.

4). Значение металлов в военном деле.

     Выступления суворовцев.

Первый суворовец. «Применение железа».

       Колоссальная масса железа истрачена во все войны на земном шаре. Только за Первую мировую войну было израсходовано не менее 200 млн. тонн стали, за Вторую мировую войну - примерно 800 млн. тонн. Только за последние три года войны было произведено 660 тыс. орудий, 1 млн. 350 тыс. ручных и станковых пулеметов, около 6 млн. автоматов.

Сплавы железа в виде броневых плит и литья толщиной 10-100 мм. используются при изготовлении корпусов и башен танков, бронеавтомобилей, самоходных артиллерийских установок, бронепоездов. Толщина брони военных кораблей и установок береговой обороны доходит до 500 мм. Ответственные узлы боевых самолетов тоже защищает броня. Состав брони: сталь, никель, вольфрам, алюминий, бериллий, титан, ванадий.

Второй суворовец. «Применение алюминия».

                               В тринадцатой квартире

                            Живу, известный в мире

                          Как проводник прекрасный.

Пластичен, серебрист.

 Еще по части сплавов

 Завоевал я славу,

 И в этом деле я - специалист.

                              Вот мчусь я, словно ветер,

 В космической ракете.

                              Спускаюсь в бездну моря, там знают все меня.

                            По внешности я видный,

 Хоть пленкою оксидной

 Покрыт, она мне - прочная броня.

«Крылатый» металл алюминий используется в виде сплавов с другими элементами в самолетостроении для обшивки самолетов, изготовления лопастей винтов, в космической технике для изготовления баков под горючее и корпусов межконтинентальных баллистических ракет. Из сплава алюминия, меди и марганца делают корпуса судов на подводных лодках, баки для хранения и перевозки сжиженного газа. Состав зажигательной бомбы смесь порошков алюминия, магния, оксида железа.

Третий суворовец. «Применение магния».

                                 Я - магний, легкий и активный,

 И в технике – незаменимый:

 Во многих моторах найдете детали,

 Содержат которые магниевые сплавы.

 Для осветительных ракет

 Другого элемента нет!

     Магниевые сплавы применяются в авиации и реактивной технике (детали моторов, баки для бензина и масла). В военной технике магний используется для изготовления осветительных сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб.

Четвертый суворовец. «Применение титана».

                                             А я - гигант, зовусь титан.

                 Винты вертолетов,

                Рули поворота

                 И даже детали сверхзвуковых самолетов

                 Изготавливают из меня,

                 Для этого и нужен я!

      Титан используется в производстве турбореактивных двигателей, в космической технике, артиллерии, судостроении, машиностроении, атомной и химической промышленности. Из титановых сплавов готовят несущие винты современных тяжелых вертолетов, рули поворота и другие ответственные детали сверхзвуковых самолетов.

Пятый суворовец. «Применение свинца».

Свинец — тяжелый металл, его плотность 11,34 г/см1. Именно это является причиной его массового использования в огнестрельном оружии. Свинцовые метательные снаряды использовались еще в древности. И сейчас пули отливают из свинца, лишь их оболочки делают из других твердых металлов. Любая добавка к свинцу увеличивает его твердость. В свинец, идущий для изготовления шрапнели, добавляют сурьму (12%), а для дроби - мышьяк (1%). Без инициирующих взрывчатых веществ невозможно было бы создание скорострельного оружия. Среди веществ этого класса применяются соединения свинца. В производстве подшипников для военной техники очень важны сплавы свинца - баббиты, свинцовые бронзы. Слой свинца в 15-20 см применяется для защиты от радиоактивного излучения.

Шестой суворовец. «Применение бериллия».

                                А я - металл космического века,

                                  Недавно стал на службу человеку,

                                   Хоть в технике я молодой металл,

                                    Но славу я себе завоевал.

                                  Я жаропрочен и теплопроводен,

                                  И в атомных реакторах пригоден,

                                    А в сплавах с алюминием, титаном

                                  Я нужен как горючее ракет,

                                   По легкости мне в сплавах равных нет.

     Сплавы   бериллия   широко   используются   в   космической, ракетной и авиационной технике. В современном тяжелом самолете насчитывается более тысячи деталей из бериллиевой бронзы.

Седьмой суворовец. «Применение цинка».

        Сплав меди и цинка - латунь — хорошо обрабатывается давлением и имеет высокую вязкость. Она используется для изготовления гильз патронов и артиллерийских снарядов, так как обладает хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам, создаваемым пороховыми газами.

Подведение итогов урока, выставление оценок, задание на самоподготовку и информация о том, как его выполнить: §8, упр.6,7.

Заключение урока. Дидактическая сказка «О непослушном гвоздике».

           Давным-давно в одной стране жил-был маленький гвоздик. Он рос единственным ребенком  в семье, и родители очень любили его и лелеяли. У гвоздика было красивое гордое имя – Феррум, а мама звала его ласково – Феррик.  

           Родители всячески оберегали сына, боясь, чтобы с ним ничего не случилось. Его даже купали в ванне с водой, опасаясь, что он заржавеет.

          Рядом с домом, где жил гвоздик, раскинулось чудесное голубое озеро. Оно было удивительной красоты и носило имя легендарного героя – Медного купороса.

          В один прекрасный, а точнее ужасный день, погода располагала к купанию. Феррику очень захотелось искупаться в прозрачной голубой воде озера, и он забыл наказ матери. Как только железный гвоздик погрузился в озеро, красивая голубая окраска озера вокруг стала исчезать, а сам Феррик почувствовал, что его тело покраснело и утратило металлический блеск. Гвоздик вышел из озера опечаленный и побрел домой. Никто из соседей по пути не узнавал его, лишь только мать, смахнув горькую слезу, прижала своего сыночка к груди. Да, какая же мать не узнает своего сына, чтобы с ним ни случилось!

           С тех пор соседи называли гвоздика Медяник, а озеро в честь истории, происшедшей с маленьким непослушным гвоздиком — озером Железного купороса.

Вопрос. Объясните, что произошло с непослушным гвоздиком и можно ли ему вернуть металлический блеск?