Конспект урока: Химические свойства металлов

Урок

Дата проведения__________ Класс__________

Тема урока: Химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Сплавы

Цель: Познакомить с важнейшими химическими свойствами металлов. Изучить свойства в зависимости от нахождения металлов в электрохимическом ряду напряжения.

Задачи:

1. Рассмотреть химические свойства металлов; электрохимический ряд напряжения металлов;

2. Развивать умение пользоваться электрохимическим рядом напряжения металлов; составлять уравнения реакций; определять восстановитель и окислитель;

3. Воспитывать коллективизм, внимание, аккуратность.

Оборудование: ПСХЭ, табл. «Электрохимический ряд напряжения»

Тип урока: изучение нового материала

Методы: словесный, наглядный

Формы работы: индивидуальные, коллективные

Планируемые результаты:

Предметные Продолжить формировать умения составлять химические реакциии. Формировать умения сравнивать свойства металлов в зависимости от нахождения металлов природе. Совершенствовать навыки соблюдения правил ТБ.

Личностные Развитие мыслительных способностей: умения пользоваться опорными знаниями, умения сравнивать, обобщать, делать выводы, объяснять ход эксперимента; навыков самостоятельности при работе с учебником.

Метапредметные Воспитание положительной мотивации обучения, умения самостоятельной работы, чувство ответственности.

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие. Проверка отсутствующих.

2. Актуализация знаний
Какова тема прошлого урока?

В каком виде находятся металлы в природе?

Приведите примеры нахождения металлов в природе.

Какая отрасль промышленности занимается извлечением металлов из руд?

3. Изучение новой темы.
Учитель пишет на доске слово металлы. Каждый ученик составляет свои ассоциации с этим словом.

Ученик составляет цель урока.

Учитель обобщает полученную цель урока.

Начнем с химических свойств металлов.

Какими химическими свойствами обладают металлы?

Учитель: Если металлы обладают восстановительными свойствами, то они будут вступать в реакции с различными окислителями.
Окислителями могут выступать неметаллы (кислород, галогены, сера и др.), катионы водорода Н⁺ и катионы других металлов.
Вопрос: В каких соединениях мы можем найти эти катионы?
Учащиеся отвечают, что катионы водорода Н⁺ содержатся в кислотах, а катионы металлов – в солях.
Далее поочередно рассматривается взаимодействие металлов с вышеперечисленными веществами.

Как вы уже знаете, металлы образуют с неметаллами бинарные соединения – оксиды, хлориды, сульфиды, фосфиды и т.д.
С кислородом воздуха легко взаимодействуют щелочные и щелочноземельные металлы:
4Li + O₂ = 2Li₂O (при этом происходит переход 4 ē с лития на кислород)
2Ca + O₂ = 2CaO (при этом происходит переход 4 ē с кальция на кислород)
Железо, цинк, медь и другие менее активные металлы энергично окисляются кислородом только при нагревании:
      Лабораторный опыт: Взаимодействие меди с кислородом.
Возьмите медную проволоку и прокалите ее в пламени спиртовки. Какие изменения вы наблюдаете? Как можно их объяснить? Запишите соответствующее уравнение реакции.
2Cu + O² = 2CuO 
Золото и платиновые металлы не окисляются кислородом воздуха ни при каких условиях.
Теперь давайте посмотрим, как металлы реагируют с другими неметаллами. (Слайд 11)
Демонстрационный видеоопыт: Взаимодействие меди и железа с хлором.
После просмотра учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций и сверяют с уравнениями в презентации.
Cu + Cl₂ = CuCl₂
2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃
Демонстрационные видеоопыты: Взаимодействие меди с серой и ртути с серой.
Следует сказать, что реакция ртути с серой используется для обезвреживания ртути, а сам процесс называется демеркуризацией.
После просмотра учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций и сверяют с уравнениями в презентации.
Cu + S = CuS
Hg + S = HgS

Щелочные и щелочноземельные металлы легко реагируют с водой, восстанавливая катионы водорода до свободного водорода, и образуют при этом растворимые гидроксиды – щелочи:
       Демонстрационный опыт: Взаимодействие натрия с водой.
В фарфоровую чашку наливаем 10 мл воды. Вынимаем пинцетом из банки с керосином кусок натрия и на фильтровальной бумаге отрезаем кусочек величиной с горошину. Осушаем поверхность фильтровальной бумагой и осторожно (!) помещаем в фарфоровую чашку с водой. С помощью фенолфтолеина определяем характер среды полученного раствора. Отмечаем наблюдения. 
Учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций и сверяют с уравнениями в презентации.
2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑
Менее активные металлы, например железо, взаимодействуют с водой только в раскаленном виде:
3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂↑
При этом, как и при горении железа, получается оксид железа Fe₃О₄, который представляет собой смесь двух оксидов FeО∙Fe₂О₃. Его называют также железной окалиной.
Ag, Au, Pt, Hg, Cu с водой не взаимодействуют.

Чтобы перейти к изучению следующих химических свойств металлов, нужно рассмотреть электрохимический ряд напряжений металлов. (Слайд 13)
По восстановительной способности, как вы уже знаете, металлы располагаются в ряд, который называют электрохимическим рядом напряжений:
К, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H₂), Cu, Hg, Ag, Au
В этот ряд помещен и водород, который, как и металлы, способен отдавать электроны, образуя при этом положительно заряженные ионы Н⁺.
Русский ученый Н.Н. Бекетов в 1865 г., (ссылка на биографию) располагая металлы, а также водород по их способности вытеснять друг друга из растворов солей, составил ряд, который он назвал вытеснительным рядом металлов.
От чего же зависит восстановительная активность металлов? От разных факторов. При определении положения металла в ряду напряжений учитывают энергию отрыва электронов от отдельных атомов, энергию, затрачиваемую на разрушение кристаллической решетки, а также энергию, выделяющуюся при гидратации ионов.
А какие правила вытекают из положения металлов в ряду напряжений, мы сейчас выясним на основе эксперимента.
3. Взаимодействие с кислотами
Взаимодействие магния, цинка и меди с серной кислотой.
После просмотра учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций и сверяют с уравнениями в презентации.
Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑
Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑
Cu + H₂SO₄ ≠
Делается вывод: Ме, стоящие в ряду напряжений левее водорода, вытесняют его из растворов кислот, а стоящие правее – не вытесняют водород из растворов кислот.
Следует сказать, что правило соблюдается, если в реакции металла с кислотой об-разуется растворимая соль, а на щелочные металлы правило не распространяется, так как они легко взаимодействуют с водой (а указанное правило относится к реакциям водных растворов кислот с металлами).
Концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации реагирует с металлами по-особому, при этом водород не образуется.
        Демонстрационный видеоопыт: Взаимодействие меди с концентрированной серной кислотой и с азотной кислотой.

4. Взаимодействие с солями. 
 Взаимодействие цинка с раствором сульфата меди (II) и взаимодействие меди с раствором сульфата цинка.
После просмотра учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций и сверяют с уравнениями в презентации.
Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu
Cu + ZnSO₄ ≠
Делается вывод: Каждый металл вытесняет из растворов солей другие металлы, находящиеся правее него в ряду напряжений, и сам может быть вытеснен металлами, расположенными левее.
Следует сказать, что это правило также имеет поправки, аналогичные таковым к первому правилу, а именно – правило соблюдается при условии образования растворимой соли; правило не распространяется на щелочные металлы.

Сплавы - это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух и более компонентов, из которых по крайней мере один - металл.

Сплавы различаются по составу и строению. Рассмотрим важнейшие классы.

1) Сплав представляет собой твердый раствор, если при охлажении расплава образуются однородные кристаллы. В узлах кристаллической решетки

2) Сплав педставляет собой механическую смесь металлов,если при охлаждении расплава выделяется кристаллы отдельных металлов

3)интерметаллическое соединение, если при растворении нескольких их атомы реаируют друг с другом.

В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.

Подавляющее большинство железных (или черных) сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.

Чугун-сплав на основе железа, содержащий от 2 до 4,5% углерода, а также марганец, кремний, фосфор и серу. Чугун значительно тверже железа, обычно он очень хрупкий, не куется, а при ударе разбивается. Этот сплав применяется для изготовления различных массивных деталей методом литья, так называемый литейный чугун и для переработки в сталь - передельный чугун.

В зависимости от состояния углерода в сплаве различают серый и белый чугун.

Сплавы меди

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получают введением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни - сплавы меди с цинком ( меди от 60 до 90% и цинка от 40 до 10%) - прочнее меди и менее подвержены окислению. При присадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционные качества,

Бронза- сплав на основе меди с добавкой ( до 20% ) олова. 

4. Закрепление.

5. Подведение итогов

Что вы узнали сегодня нового?

Все ли было понятно и ясно?

6. Рефлексия

Смайлики. Каждый ученик выбирает смайлик своего состояния.

7. Домашнее задание

УПРАЖНЕНИ 1.

Упражнение 1 
Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель:
а) Al + O₂ = Al₂O₃
б) Zn + S =ZnS

Допишите практически осуществимые реакции:
а) Fe + HCl →
б) Ag + H₃PO₄ →
в) Al + HCl →
г) Zn + Pb(NO₃)₂ →
д) Fe + MgCl₂ →

Ответ:
а) 2Fe + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂↑
б) Ag + H₃PO₄ ≠
в) 2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑
г) Zn + Pb(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Pb
д) Fe + MgCl₂ ≠ 

При растворении в избытке разбавленной серной кислоты цинка, содержащего 4,5 % нерастворимы примесей, выделилось 2,24 л. (н.у.) водорода. Определите массу растворенного металла

Для всех § 41-42

Для успевающих - упр. 2