Открытый урок по химии на тему: "Положение d-элементов в периодической системе, особенности строения атомов»

Н-Ф-206-01-14

Қазақ гуманитарлық –техникалық колледжі

Казахский гуманитарно-технический колледж

АШЫҚ САБАҚ/ОТКРЫТЫЙ УРОК

Пәні/По предмету: Химия

Тема: «Положение d-элементов в периодической системе, особенности строения атомов»

Оқутышы/Преподаватель:

Омарова Шынар Кадырбаевна

Кокшетау, 2017 г.

ПЦК _______________________

Учебно- методический план занятий № _10__

Топ/Группа: НО-17102

Күні/Дата:

Тақырыбы/Тема: Положение d-элементов в периодической системе, особенности строения атомов.

Сабақтын мақсаты/Цель урока:_Систематизация знаний об особенностях строения d-элементов.

Обучающаяся: дать общую харктеристику d-элементов, исходя из положения в ПС, продолжить формирование и развитие представлений влияния строения атомов на свойства металлов побочных подгрупп.

Дамытушылық/Развивающая: продолжить развитие критического мышления, навыки самотоятельности и способности к рефлексии, коммуникативные умения в ходе коллективной работы, развивать умения работы с текстом, сравнивать и делать выводы.

Тәрбиелік/Воспитательная: продолжить воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства отвественности, уверенности в себе.

Межпредметные связи: география, биология

Наглядные пособия, оборудования, раздаточный материал: презентация, материалы лекции, карточки, сообщения учащихся, смайлики

Cабақтың түрі/Вид урока: урок-путешествие

Сабақ барысы/Ход урока

1. Организационная часть (приветствие, перекличка, постановка цели и задачи урока, позитив).

Позитив: для того, чтобы новый день был хорошим и удачным на новый день нужно смотреть как на новую жизнь. Жизнь прекрасна....(слайд 1,2,3)

Девиз урока: вместе не трудно, вместе не тесно, вместе легко и всегда интересно. (слайд 4)

Загадки: 1.Давно известно человеку, она тягуча и красна. Еще по бронзовому веку знакома в сплавах всем она. В горячей серной кислоте дает нам синий купорос. Белеет иногда порю. Когда? Ответить нужно на вопрос. (медь, CuSO_4- порошок белого цвета, поглощая воду CuSO_4*5Н₂О превращается в медный купорос синего цвета) (слайд 5)

2. Среди металлов самый главный, важнейший древний элемент, в тяжелой индустрии главный, знаком с ним школьник и студент. Родился в огненной стихии, расплав течет его рекой. Важнее нет в металлургии, он нужен всей стране родной (железо) (слайд 6)

3. Ему не страшно окисленье, пластичностью не превзойден. В кислоте без растворенья находиться может он. Чтобы легче догадаться подскажу я вам, что он может только растворяться в «царской водке» целиком. (золото, «царская водка» - 1 объем соляной кислоты: 3 азотной кислоты) (слайд 7)

Вызов: как вы думаете о чем сегодня на уроке будет идти речь? (тема урока: Положение d-элементов в периодической системе, особенности строения атомов.) (слайд 8)

Сегодня у нас не просто урок, а урок-путешествие. Сегодня вы будете геологами-разведчиками, мы с вами будем путешествовать по территории Казахстана и определять основные месторождения d-элементов. Но прежде чем мы отправимся в путешествие давайте проверим какой же багаж знаний лежит у вас в рюкзаках. Давайте вспомним темы прошлых уроков. (Учащиеся разделены на 4 группы, имеют название команды девиз и своего капитана). При оценивании ваших знаний я вам буду давать в качестве бонусов вот эти вот смайлики, в конце урока по количеству этих смайликов мы определим какая же группа набрала наибольшее количество баллов.

2. Повторение пройденного материала: (слайд 10,11)

1. А) Положение в ПС: Hатрий - 1 А подгруппа, 3 период, 1s²2s²2p⁶3s¹.

Mагний – 2 А подгруппа, 3 период, 1s²2s²2p⁶3s²

Kалий – 1 А подгруппа, 4 период, 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Кальций – 2 А подгруппа, 4 период, 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Б) Физические свойства: натрий, калий - серебристо-белые мягкие металлы, быстро окисляются на воздухе, интенсивно взаимодействуют с водой, хранят под слоем керосина. Калий имеет легкий фиолетовый оттенок, легко режутся ножом. Кальций - серебристо-белый металл, тверже щелочных металлов, быстро окисляется на воздухе, интенсивно взаимодействует с водой, но медленнее чем щелочные металлы, хранят под слоем керосина. Магний – белый металл, на воздухе покрывается тонкой плотной защитной пленкой оксида. Легко поддается ковке и прокатке, тверже кальция.

В) Химические свойства: Калий и натрий (взаимодействуют со всеми неметаллами, кроме азота и инертных газов). Являются восстановителями.

2Na + O₂=Na₂O₂ (пероксид натрия) 2К + O₂=К₂O₂ (пероксид калия)

2Na + S= Na₂S (сульфид натрия) 2К + S= К₂S (сульфид калия)

2Na + H_{2 =} 2NaH ( гидрид натрия) 2К + H_{2 =} 2КH ( гидрид калия)

2Na + 2H₂O = 2 NaOH + H₂ 2К + 2H₂O = 2 КOH + H₂ (гидроксид калия)

(гидроксид натрия)

(кусочек натрия, брошенный в вводу начинает «бегать» по воде, он может воспламентиься или даже произойти взрыв, поэтому берут натрий размером с горошину, калий, брошенный в воду немедленно воспламеняется и раздается взрыв. Опыты с калием очень опасны и требуют соблюдения правил ТБ)

Магний и кальций- восстановители.

Mg + Cl₂ =MgCl₂

Ca+S=CaS

3Mg +N₂= Mg₃N₂

2Ca+O₂=2CaO

Ca+H₂=CaH₂

Ca+HOH=Ca(OH)₂+H₂

Ca+2HCl=CaCl₂+H₂

Г) Обнаружение соединений: ионы натрия окрашивают пламя в желтый цвет, ионы калия – в фиолетовый цвет, кальций окрашивает пламя в кирпично-красный цвет, соединения магния при добавлении щелочей образуют бплый студенистый осадок.

Д) Получение: натрий получают электролизом расплава солей

2NaCl=2Na+Cl₂

Калий получают из хлорида калия КСl+Na=NaCl+K (880C⁰), KOH+Na=NaOH+K (440 C⁰)

Кальций и магний получают электролизом расплавов солей: СаCl₂=Ca+Cl₂, MgCl₂=Mg+Cl₂

2. Осуществите цепочку превращений: (слайд 12)

Ca →CaH₂→Ca(OH)₂ → CaCO₃ →Ca(HCO₃)₂

2.Жаңа тақырыпты зерделеу/Изучение нового материала:

Итак, мы начинаем свое путешествие, но прежде чем вы отправитесь в путь я должна провести небольшой инструктаж по d-элементам, чтобы вам было легче найти их. То есть я сейчас расскажу вам об особенностях d-элементов.

1. Особенности d-элементов. Запишите у себя в тетрадях. (слайд 13,14,15,16)

Особенности d-элементов определяются электронным строением их атомов, на внешнем электронном слое которых содержится 1 или 2 s-электрона. Остальные валентные электроны заполняют d-подуровень предвнешнего уровня. Внешние электроны слабо связаны с ядром, у них низкая энергия ионизации (это энергия, необходимая для отрыва электрона от атома), поэтому они проявляют металлические свойства. В периодах d-элементы расположены между типичными металлами и типичными неметаллами, поэтому их называют переходными элементами (амфотерные). Для образования химических связей атомы переходных элементов используют не только электроны внешнего уровня, но также d-электроны и свободные орбитали предпоследнего уровня. Поэтому для них характерны переменные степени окисления и образование различных оксидов, гидроксидов и других соединений.

Первая особенность d-элементов — спектр степеней окисления. на примере хрома и марганца. Сr +2, Cr +3, Cr +6, в соединениях способны проявлять окислительно- восстановительные свойства.

Вторая особенность d-элементов — наличие окраски.

Третья особенность d-элементов — каталитическая активность. Как вы думаете как проявляется данная особенность?

в качестве примеров уравнения следующих реакций:

KClO3 t, MnO2 = 2KCl + 3O2

CH2=CH2 + H2 → Pt CH3-CH3

Четвертая   особенность d-элементов — биологическая роль.

Пятая особенность d-элементов — комплексообразование.

2. Ну а теперь наши команды-геологов отправляются в путь и прибывают на месторождения меди в Жезказганскую область. (слайд 17, 18,19)

Медь. 1. Положение в ПС и строение атома. Медь – элемент 1Б группы. Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹. В атоме меди десятый d-электрон перешел на 3 d-подуровень.в результате «провала» с 4 s-подуровня. Атомы меди проявляют степень окисления +1 и +2 (СuO. Cu₂O).

2. Нахождение в природе. В земной коре содержание меди составляет 0,01% массе. Встречается в виде самородков, но чаще всего в виде соединений. Важнейшие минералы: халькоперит CuFeS_2, халькозин Сu₂S, малахит CuCO_3*Cu(OH)₂, куприт Cu₂O. В Казахстане большие запасы медных руд имеются в Жезказганской области, Павлодарской, Жамбылской, ВКО, Актюбинской областях, на Рудном Алтае. Медь производят на Балхашском и Жезказганском горно-металлургических комбинатах.

3. Получение. Медь получают из сульфидных руд пирометаллургическим и из кислородосодержащих гидраметаллургическим способом.

4. Физические свойства: медь- блестящий металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается. Температура плавления 1083 ⁰С, плотность 8,9 г/см³. Хорошо проводит эелктрический ток.

5. Химические свойства: На воздухе при обычной температуре не изменяется, т.к. покрыта защитной пленкой. Взаимодействует с галогенами (с йодом при обычной температуре, с остальными при нагревании)

Cu+Cl₂=CuCl₂

При нагревании взаимодействует с кислородом и серой 2Cu+O₂=2CuO, Cu+S=CuS

Взаимодействие со сложными веществами. Сu +2H₂SO_{4 (конц)}= CuSO₄+SO₂ +2H₂O

Cu+4HNO_3(конц)=Cu(NO₃)₂+2NO₂+2H₂O

3 Cu+8HNO_3(разб)= 3Cu(NO₃)₂+2NO+4H₂O

Ни с водой, ни с растворами обычных кислот медь не реагирует, но в присутствии кислорода может медленно идти взаимодействие: 2Cu+4HCl+O₂=2CuCl₂+2H₂O.

Она вытесняет из растворов солей менее активные металлы:

Cu +2AgNO₃=Cu(NO₃)₂+2Ag

6. Соединения меди. CuO- черный оксид, Cu₂O- красный оксид, Сu(OH)₂ образует голубой осадок, безводный сульфат меди CuSO_{4 –} порошок белого цвета, соединяясь с водой CuSO_4* 5H₂O, образует кристаллогидрат медный купорос синего цвета, который используют в сельском хозяйстве в качестве антисептика и для борьбы с вредителями, в гальванопластике. Сu₂(OH)₂CO_{3 –} малахит, ценный поделочный камень. Из солей меди вырабатывают минеральные краски – синие, коричневые, фиолетовые, черные.

Итак, следующая команда отправляется в путь в ЮКО, где имеются месторождения цинка. (слайд 20,21,22)

Цинк. 1. Положение в ПС и строение атома. Цинк- элемент 2Б группы. Электронная формула - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s². Проявляет степень окисления равную +2.

2. Нахождение в природе. По содержанию в земной коре занимает 23 место – 0,01%. Содержатся в полиметаллических рудах. Важнейшие из них – ZnS цинковая обманка, ZnO- цинкит, ZnCO₃ – галмей. Месторождения цинка расположены в Жезказганской области, на рудном Алтае и в Южном Казахстане. Цинк выпускают металлургические заводы Риддера, Усть-Каменогорска и Шымкента.

3. Получение . Для получения цинка используют пиррометаллургический и гидрометаллургические процессы. В пираметаллургическом процессе происходит восстановление цинка углеродом из оксида цинка при температуре не менее 1000 ⁰С. При гидрометаллургическом процессе используют процесс электролиза.

4. Физические свойства. Цинк – металл синевато-белого цвета с сильным металлическим блеском. Во влажном воздухе блеск постепенно теряется, т.к. образуется оксидная пленка. Металл средней твердости. Плотность его 7,13 г/см^3.Пластичен, прокатывается в фольгу. При 100-150⁰С становится пластичным, при температуре 200 ⁰С опять становится хрупким, что его даже можно растереть в порошок. Тепло и электричество проводит в средней степени.

5. Химические свойства. Взаимодействует с постыми веществами: Zn+Cl₂=ZnCl_2.

2Zn+O₂=2ZnO. Zn+S=ZnS. С азотом и водородом цинк не взаимодействует.

При нагревании взаимодействует с водой Zn+H₂O=ZnO+H_2.

В электрохимическом ряду стоит до водорода и вытесняет водород из их кислот Zn+HCl=ZnCl₂+H₂.

Цинк – амфотерный металл реагирует со щелочами: Zn+2NaOH(крист)=Na₂ZnO₂+H₂

_{цинкат натрия}

Zn+2NaOH + 2Н2О=Na2[Zn(OН)₄ ] +H₂

_{тетрагидроцинкат (ІІ) натрия}

6. Соединения цинка. Оксид цинка всречается в виде красной цинковой руды – цинкит, цвет обусловлен примесью марганца. Оксид цинка применяют для изготовления белой краски, приготовления различных мазей, в качестве наполнителя для резины и линолеума. Гидроксид цинка робразуется в виде белого студенистого осадка, при хранении постепенно переходящую в кристаллическую форму. Цинковый купорос ZnSO_4*7H₂O применяется в изготовлении тканей, цинковых покрытий, в медицине , для получения других соединений цинка. Сульфид цинка ZnS обладает способностью люминисцировать – испускать холодное свечение под действием электронов. Это свойтсво применяется в люминисцентных лампах, для изготовления экранов телевизоров и других электронных приборов.

Физминутка. (видеоролик)

3 команда отправляется в Актюбинскую область, где имеются богатые месторождения хрома. (слайд 23,24,25)

Хром. 1. Положение в ПС и строение атома. Хром находится в VIБ группе. Его электронная формула 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹. Согласно закономерностям заполнения энергетичеких уровней и подуровней , у атома хрома на 4 энергетическом уровне (s- подуровне) должно быть 2 электрона. Однако происходит «проскок» электрона на 3 энергетическйи уровень на d- подуровень. Хром проявляет степени окисления +2,+3,+4,+5,+6.

2. Нахождение в природе. Общее содержание в земной коре составляет 0,03 %. Входит в состав различных минералов. Наиболее распространен минерал хромит или хромистый железняк FeCr₂O₄. Богатые месторождения хрома в Казахстане Актюбинская область. Хром обнаружен также на Солнце, звездах и в метеоритах.

3. Получение. Хром получают в промышелнности пирометаллургическим способом и алюминотермией. При пирометаллургическом способе сильно нагревают хромистый железняк с углем, где выделяются чистые хром и железо. При алюминотериии используют взаимодействие оксида хрома с алюминием.

4. Физические свойства. Хром – серебристо-белый блестящий металл. Из металлов самый твердый, легко царапает стекло. Хром хрупкий, его плотность составляет 7,2 г/см³, температура плавления 1855 ⁰С. Электро- и теплопроводность небольшие.

5. Химические свойства. При высоких температурах хром горит в кислороде:

4Cr+3O₂=2Cr₂O_3.

Взаимодействует с галогенами: 2Cr+3Cl₂=2CrCl₃

Раскаленный хром реагирует с парами воды: 2Cr+3H₂O=Cr₂O₃₊3H₂

Металлический хром при нагревании реагирует также с серой, азотом, фосфором, углем, кремнием и бором: 2Cr+N₂=2CrN (нитрид хрома ІІІ)

Разбавленная соляная и серная кислоты начинают реагировать с хромом только через некоторое время (после разрушения пленки): 2Cr+3H₂SO₄=Cr₂(SO₄)₃+3H₂

Азотная и концентрированная серная кислоты пассивируют хром (закрепляют оксидную пленку)

6. Соединения хрома. СrO – черный порошок, Сr(OН)₂- осадок желтого цвета, Сr2O3 – тугоплавкий порошок зеленого цвета, Сr(OН)₃ – образует студенистый осадок серо-зеленого цвета, СrO3 – темно-красное кристаллическое вещество, является сильным окислителем., образует хромовую кислоту. Из соединений хрома изготавливают различные краски, используют при дублении кожи. Отсюда и название «хромовые сапоги». Такая обувь обладает красивым блеском, прочна и удобна в ношении.

А теперь мы отправляемся в Костанайскую область, в Торгайский железнорудный бассейн. С последней командой, где будем исследовать залежи железа. (слайд 26,27,28)

Железо. 1. Положение в ПС и строение атома. Элемент VIІБ группы. Электронная формула 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s². Проявляет степени окисления +2,+3. Наиболее устойчивая степень оксиления +3. Известны менее устойчивые соединения со степенью оксиления +6.

2. Нахождение в природе. Железо – второй по распространенности в природе металл. На его долю в земной коре приходится 4,7%. Многие метеориты состоят из железа, поэтому в древности его называли «небесный» или «звездный» камень. В земной коре встречается в виде минералов Fe₂O₃ – красный железняк, Fe₃O₄ – магнитный железняк, FeS₂ – пирит. В Казахстане встречается в Торгайском железнорудном бассейне и в Центральном Казахстане.

3. Получение. Получают железо восстановлением его оксидов водородом, алюминием или оксидом углерода (ІІ).

4. Физические свойства. Железо – блестящий серебристо-белый металл, его плотность 7,87 г/см³. У него невысокая температура плавления +1539 ⁰С. Он тверже металлов 1 и 3 групп, платично, способно намагничиваться, что широко используется в технике.

5. Химические свойства. Металл средней активности. Взаимодейтсвует с галогенами и халькогенами: 2Fe+3Cl₂₌2FeCl_3. Fe+S=FeS

Раскаленные железные опилки сгорают в кислороде 3Fe +2O₂ = Fe₃O₄

Раскаленное железо взаимодействует с парами воды: Fe + H₂O=FeO+H₂

Во влажном воздухе подвергается коррозии и покрывается ржавчиной

4Fe + 6H₂O+3O₂₌4Fe(OH)₃

Взаимодействует с кислотами: Fe+НCl₌FeCl₂+Н₂

Восстанавливает менее активные металлы из их солей: Fe+CuCl₂₌FeCl₂+Cu

6. Соединения железа. FeO – порошок черного цвета, не растворим в воде, Fe₂O_3- красно-бурый порошок, не растворим в воде, при высоких температурах ведет себя как амфотерный оксид. Железо чаще всего используют в виде сплавов чугуна и стали.

Металлы в жизни человека (видеоролик)

4.Нығайту/Закрепление: (решаем по принципу «карусель» - первый ученик начинает решать 1 уравнение реакции, затем предаем по цепочке следующим участникам, при этом следующие проверяют правильность решения предыдущей реакции, если есть ошибки исправляют и дальше решают следующее уравнение реакции) (слайд 29)

1. Решите цепочку превращений

Сu → CuO → CuCl₂ → Cu(OH)₂ → CuO → Cu

Решение: 2Сu+О₂= 2CuO

CuO+2НCl= CuCl₂+Н₂О

CuCl₂+ Н₂О= Cu(OH)₂ +2НCl

Cu(OH)₂  → CuO+ Н₂О

2CuO →2Cu+ О₂

2. Какая масса алюминия потребуется для получения железа из 16,84 кг руды, содержащей 95% оксида железа(III)?

Дано: Решение:

m(руды)=16,84 кг Fe₂O₃ + 2Al= Fe + Al ₂O₃

ᵂ (Fe₂O₃)= 95% 1. Находим массу оксида железа (ІІІ), содержащегося в руде

m( Al)= ? 16,84 кг (руда) ------------- 100%

х кг (Fe₂O_{3) ------------------------------} 95 %

Х = 16084*95% =15,998 кг (Fe₂O₃₎

100%

2. Находим массу алюминия, необходимую для получения железа:

15,998 кг (Fe₂O_{3) ---------------------------------} х кг ( Al)

160 кг/моль--------------------------- 54 кг/моль

Х = 15,998 кг*54 кг/моль = 5,39 кг

160 кг/моль

Ответ: m( Al)= 5,39 кг

3. Творческое задание: составить стихотоворение по новой теме.

5. Подведение итогов урока:___оценка знаний (подсчитываем количество накопленных смайликов и выставляем оценки)

6. Үй тапсырмасы/ Домашнее задание: § 30-33, стр. 126-140, задача № 3, стр 140.

Приготовить сообщение на тему: биологическая роль металлов. (слайд 30)

7. Рефлексия. «Радуга» (слайд 31,32)

• 1. Я узнал много нового и интересного.

• 2. На все возникшие в ходе урока вопросы я получил ответы.

• 3. Мне это пригодится в будущей профессиональной деятельности и в повседневной жизни.

• 4. Считаю, что работал добросовестно и достиг цели урока.

Используемая литература

1. Н.Н.Нурахметов, К.Бекишев, Н.А.Заграничная, Г.В.Абрамова «Химия» 10 класс, Алматы, изд-во «Мектеп», 2014

2. И.Г. Хомченко «Решение задач по химии». М., Новая волна, 2006 г.

3. Ж.Исакулова, Х.Рафикова, Е. Толебеков «Учебно-методическое пособие по химии», Алматы, изд-во «Шын-кітап», 2006 г.

4. Ресурсы интернета http://www.top4man.ru/upload/mineral-water-2.jpg

Оқытушы/ Преподаватель: Омарова Ш.К.