Щелочные металлы

«Общая характеристика щелочных металлов»

Задачи:

Образовательные

1. Дать общую характеристику щелочных металлов в свете общего, особенного и единичного.

2. Продолжить формирование умений прогнозировать свойства простого вещества на основе положения химического элемента в Периодической системе химических элементов.

3. Познакомить учащихся с практическим применением щелочных металлов.

4. Способствовать формированию устойчивого интереса к изучаемому предмету, используя исторические хроники, стихи, демонстрационные эксперименты.

Воспитательные

1. Показать значимость химических знаний для современного наукоемкого производства.

Развивающие

1. Заинтересовать работой пассивную часть учащихся, используя различ-

ные по сложности задания.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: штатив с пробирками, стакан, нож, фильтровальная бумага, спиртовка, нихромовая проволока.

Реактивы: натрий, вода, фенолфталеин, растворы хлорида натрия, калия.

План урока:

1. Проверка выполнения домашнего задания.

2. Активизация знаний по теме. Сообщение цели урока.

3. Формирование знаний о щелочных металлах как химических элементах и как простых веществах.

4. Формирование знаний о получении и применении щелочных металлов.

5. Химический диктант.

6. Решение задач.

7. Подведение итогов урока.

8. Домашнее задание.

СОДЕРЖАНИЕ: 2

Организационный момент.

I. Проверка домашнего задания.

1. Фронтально – беседа по вопросам:

а) В каком виде металлы встречаются в природе?

б) Что такое металлургия? Какие процессы она включает?

в) Какие виды металлургических процессов вам известны?

г) В чем сущность пирометаллургического метода получения металлов?

д) В чем сущность гидрометаллургического метода получения металлов?

е) Что такое электрометаллургия? Какие металлы получают этим методом?

(3 минуты)

2. Выполнение письменной проверочной работы по вариантам:

Учащиеся на карточках получают задания различного уровня сложности. На выполнение задания – 5 минут.

II. Активизация знаний по теме. Сообщение цели урока.

Учитель: Сегодня мы познакомимся с представителями металлического мира – щелочными металлами, узнаем много интересного о них. Познакомимся с особенностями строения их атомов, физическими и химическими свойствами. Узнаем о применении щелочных металлов. Это и будет целью нашего сегодняшнего урока. Запишем в рабочих тетрадях тему нашего урока «Общая характеристика щелочных металлов» (слайд № 1) . План урока… (слайд № 2). Так кто же они – щелочные металлы. Послушайте внимательно своих одноклассников и выделите для себя все самое необычное, связанное с ними.

1-й ученик: Литий.

Пурпурным светом в пламени вулканов

Из недр земли выходит он на свет

Чтобы затем трудиться неустанно

В крылатых сплавах и оптическом стекле.

Он в чистом виде нежно серебристый

И мягок – даже режется ножом.

Он плавает в воде и очень быстро

При этом вытесняет водород.

Используется как теплоноситель

Он в ядерных реакторах всегда.

А химика-органика спросите,

Он скажет вам: «Без лития никак!»

Итак, мы с вами убедились

Насколько важен этот элемент.

Космические силы накопили

Его в земле порядочный процент.

2-й ученик: Натрий.

Великий химик Гемфри Деви

Металлу натрию отец.

Свое открытие он сделал

На соде и на поташе. 3

Их электролизу подвергнув,

Он два металла получил,

И натрий был получен первым

Среди металлов щелочных.

Вот светом золотистым ярким

На улицах и площадях

В экономичных натриевых лампах

Сияет он в развешенных шарах.

В каталитических процессах

Нам обойтись без натрия нельзя

А с кадмием он, как известно

По свойствам уникальный сплав.

В природе натрий есть повсюду,

В воде и в воздухе он есть

И чтоб проверить крепость дружбы

Пуд соли вместе надо съесть!

3-й ученик: Калий.

Он Соликамска уроженец

И худо будет без него

В природе множество растений

Без калия не проживет.

Собьется с ритма наше сердце

Без калия – ты это знай.

Без калия и не надейся

Собрать хороший урожай!

Он фантастически активен,

Горит на воздухе, в воде

И фиолетовый красивый

При этом излучает свет!

А вот с ионом бихромата

Он коже дал красивый вид

Неплохо в лайковых перчатках

Весной по городу ходить!

4-й ученик: Рубидий.

Ряд линий в спектре ярко-красных

Киргоф и Бунзен вдруг нашли

Для элемента – это паспорт

И новый элемент Рубидий нарекли.

Рубидий наш буквально недотрога,

Горит на воздухе, взрывается в воде.

В земной коре его совсем немного

Он в минеральных водах и слюде.

Рубидий обнаружен в свекле,

Он в почве есть, в морской воде,

Рубидий в виноградном соке

Вот что такое этот элемент!

5-й ученик: Цезий.

Две линии небесно-голубые

Открыли Бунзен и Киргоф

И новый элемент по цвету линий

Был ими цезием сейчас же наречен.

4

В природе цезия совсем немного

Его содержит минерал поллук

Химически наш цезий недотрога

На воздухе он вспыхивает вдруг.

Металл он легкоплавкий, серебристый

Легко расплавится в руке

Цветной без цезия не обойдется телевизор,

Известен цезиевый элемент.

Да, кстати, фотоэлементы

Содержат цезий – пленкой на стекле

Чувствительность их просто беспримерна

Ведь реагируют они на инфракрасный свет.

6-й ученик: Франций.

В 20 веке обнаружен

Он Маргаритою Перей

Так эта милая француженка

Нам подарила новый элемент.

Похож по свойствам он на цезий,

Не больше часа жизнь его…

В различных ядерных процессах

Участвует его ядро!

III. Формирование знаний о щелочных металлах как химических элементах и как простых веществах:

1.Щелочные металлы – химические элементы

Учитель: Так в чем же необычность щелочных металлов?

Учащиеся самостоятельно характеризуют положение ЩМ в ПСХЭ (главная подгруппа I группы). Приглашаются трое учащихся, которые на доске записывают электронное строение атомов лития, натрия, калия. Остальные учащиеся выполняют это задание в тетрадях.

Ответ:

Li +3) ) Na +11) ) ) К +19) ) ) )

2 1 2 8 1 2 8 8 1

1S² 2 S¹ 1S² 2 S² 2Р⁶ 3S¹ 1S² 2S² 2Р⁶ 3S² 3Р⁶ 4S¹

Учитель: Чем различаются атомы щелочных металлов и что у них общего?

В электронном строении атомов щелочных металлов одинаковое число электронов на последнем энергетическом уровне – один S не спаренный электрон, ЩМ проявляют постоянную степень окисления +1, а различие в том, что разные заряды ядер и радиусы атомов (увеличиваются от лития к калию и далее до франция).

Учитель: Атомы каких металлов будут легче отдавать электроны?

Чем больше радиус атома, тем легче отдают металлы электроны с последнего энергетического уровня. Среди трех первых химических элементов с наиболее ярко выраженными восстановительными свойствами будет калий.

Учитель: Какова кристаллическая решетка у щелочных металлов

У щелочных металлов – металлическая кристаллическая решетка. 5

В узлах кристаллической решетки находятся нейтральные атомы и положительно заряженные ионы, а между ними – свободные электроны. Это электроны

последнего уровня, свободны они потому, что не прочно связаны с ядром. С увеличением радиуса атома щелочного металла уменьшается прочность кристаллической решетки у металлов от лития к цезию.

2. Физические свойства щелочных металлов. Слайд №3. (Рассказ учителя)

Каковы физические свойства щелочных металлов?

Все щелочные металлы обладают металлическим блеском, тепло- и электропроводностью, плавятся при низких температурах, легки и пластичны. Щелочные металлы легко режутся ножом. Все они (за исключением желтоватого цезия) серебристо-белые. Хранят их под слоем керосина или парафина.

Плотности ЩМ возрастают от лития к Францию, температуры плавления, наоборот, уменьшаются. Все ЩМ (кроме Li) плавятся ниже температуры кипения воды.

3. Химические свойства щелочных металлов. (слайд № 4)

Исходя из электронного строения атомов ЩМ можно предположить, что они являются очень сильными восстановителями, т.к. обладают большим атомным радиусом и содержат только 1 электрон на внешнем энергетическом уровне, который легко отдают при взаимодействии с другими соединениями.

Как изменяются химические свойства ЩМ в подгруппе при увеличении порядкового номера элемента?

С увеличением № ЩМ увеличивается атомный радиус элементов, увеличивается число атомных слоев, следовательно, легкость отдачи электронов возрастает. Поэтому, восстановительные свойства ЩМ в подгруппе сверху вниз увеличиваются. Самый сильный восстановитель в ПСХЭ – Fr.

Как и все металлы, ЩМ взаимодействуют с неметаллами (кислородом, серой, хлором, водородом и другими), вытеснять из оксидов и солей менее активные металлы, вытеснять из кислот водород, взаимодействовать с водой.

Давайте убедимся в этом!

Демонстрационный эксперимент:

Общие свойства ЩМ будем рассматривать на примере натрия.

1) Взаимодействие натрия с кислородом.

Демонстрируется свежий блестящий срез ЩМ, быстро тускнеющий на свету. Объясняется это явление чрезвычайно высокой химической активностью

6

этих металлов, поэтому на воздухе ЩМ покрыты пленкой сложного состава (оксиды, пероксиды, гидроксиды, в случае лития еще и нитриды). Литий

образует нормальный оксид при сгорании на воздухе, остальные щелочные металлы образуют пероксиды.

4Li + О₂ = 2 Li₂О

2Na +О₂ = Na₂О₂

Оксид натрия можно получить слабым нагреванием в недостатке кислорода или нагреванием смеси пероксида с избытком металла:

4Na +О₂ = 2Na₂О Na₂О₂ + 2Na = 2Na₂О

2)Взаимодействие с другими окислителями – водородом, галогенами, серой: 2Na +Н₂ = 2NaН

2Na +Сl₂ = 2NaСl 2Na + S = 2Na₂S

Эти реакции рассмотрите как окислительно-восстановительные. 2 ученика выходят к доске и записывают электронный баланс для этих реакций.

3) Взаимодействие с водой:

Щелочные металлы бурно взаимодействуют с водой с образованием щелочи и выделением водорода.

2Na + 2Н₂О = 2NaОН + Н₂↑

4) Взаимодействие натрия с концентрированной соляной кислотой:

2Na + 2НCl = 2NaCl + Н₂↑

5)Окрашивание пламени соединениями щелочных металлов.

Качественной реакцией на щелочные металлы является окрашивание пламени их катионами. Ион Li⁺ окрашивает пламя в карминно-красный цвет, ион Na⁺ - в желтый, К⁺ - в фиолетовый.

IV. Формирование знаний о получении и применении щелочных металлов. (слайды № 5,6,7)

Заранее ученик получил задание подготовить сообщение на эту тему.

Учащийся у доски рассказывает о получении и применении щелочных металлов.

V. Химический диктант.

Учащиеся делятся на 4 варианта. Учитель диктует вопрос, а учащийся в соответствии со своим вариантом отвечает на него «да» или «нет».

1 вариант – Li

2 вариант – Na

3 вариант – K

4 вариант – Rb

Вопросы:

1. Порядковый номер вашего химического элемента – 19.

2. Заряд ядра +37.

3. Число электронов последнего энергетического уровня равно 1.

4. Радиус атома больше чем радиус атома натрия.

5. Более сильный восстановитель, чем калий. 7

6. Хранится под слоем вазелина.

7. Хранится под слоем керосина.

8. Имеет всего два энергетических уровня.

9. Бурно взаимодействует с водой с образованием щелочи и водорода.

10. Открыт Бунзеном.

11. Недолгоживущий, радиоактивный химический элемент.

12. Открыт Маргаритою Перей.

13. Используется как теплоноситель в атомных реакторах.

14. Получают электролизом солей.

15. Может вытеснять из растворов солей менее активные металлы.

16. Окрашивает пламя в малиновый цвет.

17. Обнаружен в некоторых сортах свеклы.

VI. Решение задач. (слайд № 8)

Учитель: Теперь решим задачу.

Задача: Гидрид натрия NaH взаимодействует с водой с образованием щелочи и газообразного водорода. Напишите химическое уравнение этой реакции. Вычислите объем водорода, образующегося из 60 г гидрида натрия.

Наиболее подготовленные учащиеся решают индивидуально задачи

(по карточкам).

VII. Подведение итогов урока. (слайд № 9)

Учитель подводит итоги урока, выставляет оценки и просит учащихся ответить на вопросы:

VIII. Домашнее задание: § 11