Общая характеристика элементов I группы главной подгруппы
Цель урока: дать общую характеристику щелочных металлов в свете трех форм существования элементов: атомов, простых веществ и сложных веществ. На химии элементов этой группы повторить основные закономерности изменения свойств элементов в Периодической системе химических элементов (далее - ПСХЭ) по вертикали (в группе), металлическую связь и металлическую кристаллическую решетку, физические и химические свойства металлов.
- Обучающие: научить давать характеристику элементов – щелочных металлов по их положению в ПСХЭ, уметь записывать уравнения реакций, характеризующие химические свойства щелочных металлов, углубить знания о физических свойствах этих веществ.
- Развивающие: развивать внимание, память, мышление, логические операции, умение владеть химическим языком.
- Воспитательные: воспитывать коллективизм, ответственность, сообразительность, творческую активность, умение выслушивать одноклассников, прививать интерес к химии.
Оборудование и реактивы: образцы щелочных металлов (Na и Ka), фенолфталеин, кристаллизатор с водой, карточки с символами металлов, таблицы “Физические величины щелочных металлов”, презентация.
- Сообщение цели и темы урока.
- Повторение ранее изученного материала. Разминка.
- Изучение нового материала:
- Строение атомов элементов I группы главной подгруппы. Степень окисления.
- Простые вещества. Физические свойства.
- Химические свойства щелочных металлов.
- Нахождение в природе.
- Получение щелочных металлов.
- Применение щелочных металлов.
- Открытие щелочных металлов.
ХОД УРОКА
СООБЩЕНИЕ ТЕМЫ И ЦЕЛИ УРОКА.
Учитель: Мы с вами изучили общие свойства металлов. Теперь переходим к изучению более конкретного материала, а именно, разбирать свойства отдельных групп химических элементов. При этом мы будем обобщать, и развивать полученные ранее знания. Начнем с элементов, расположенных в I группе главной подгруппы ПСХЭ. Запишите тему урока “Общая характеристика элементов I группы главной подгруппы”. <слайд 1,2>
Индивидуальный опрос: Работа с карточками быстрого ответа. Найти соответствие по темам “Сплавы”, “Нахождение металлов в природе”.
Фронтальный опрос: учащиеся получают карточки с символами химических элементов – металлов.
- Самый распространенный металл в земной коре (Al)?
- Какой характер имеют оксид и гидроксид алюминия?
- Самый твердый металл (Cr)?
- Какой тип химической связи у металлов?
- Химический элемент – простое вещество – самый сильный металл (Fr)?
- Объясните, почему франций самый активный металл?
- Самый легкий металл (Li)?
- Какой тип кристаллической решетки у лития?
- Самый тяжелый металл (Os)?
- Охарактеризуйте положение осмия в ПСХЭ?
- Один из драгоценных металлов (Au)?
- Назовите еще известные Вам драгоценные металлы, в каком виде они встречаются в природе?
- Какой металл является компонентом чугуна и стали (Fe)?
- Какой еще элемент обязательно входит в состав чугуна и стали?
- Этот металл используют для изготовления ламп накаливания (W)?
- Какое физическое свойство вольфрама используют при этом?
- Этот металл находится во II группе главной подгруппы и IV периоде ПСХЭ (Ca)?
- Каков его порядковый номер и сколько электронов у него на внешнем слое?
- На основе этого металла изготовляют сплавы: бронза, мельхиор, латунь (Cu)?
- Какая (хорошая или плохая) проводимость у меди?
- Этот элемент отличается от других металлов своим агрегатным состоянием (Hg)?
- Будет ли ртуть реагировать с растворами кислот?
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА:
Учитель: Посмотрите, какие элементы расположены в I группе главной подгруппы ПСХЭ. Давайте назовем эти элементы и запишем их знаки в тетради. <слайд 4>
Ученик: Li – литий, Na – натрий, K – калий, Rb – рубидий, Cs – цезий, Fr – франций.
Учитель: начнем изучение данных элементов со строения их атомов.
1. Строение атомов элементов I группы главной подгруппы. Степень окисления:
Учитель: три ученика выйдут к доске и зарисуют схемы строения атомов Li, Na, K. Остальные зарисовывают в тетради. <слайд 5>
Li Na K +3 ) ) + 11 ) ) ) + 19 ) ) ) ) 2 1 2 8 1 2 8 8 1 2е, 1е 2е, 8е, 1е 2е, 8е, 8е, 1еУчитель: что общего в строении этих атомов?
Учитель: что изменяется в строении атомов с ростом порядкового номера?
Учитель: какой вывод о свойствах этих элементов можно сделать на основании сказанного?
Учитель: какую степень окисления они проявляют в соединениях? <слайд 6,7>
Учитель: как изменяются восстановительные свойства от Li до Cs?
Учитель: атом цезия способен превращаться в положительный ион уже под действием света. Это свойство используют в фотоэлементах.
Электрон на внешнем слое Еле держится у нас Отдаем его спокойно Кто захочет, в сей же час.
Учитель: далее мы поговорим о простых веществах, образованных этими элементами, т.е. о металлах: литии, калии, натрии, рубидии, цезии, франции.
2. Простые вещества. Физические свойства <слайд 8>
Учитель: простые вещества Li, K, Na, Rb, Cs, Fr – типичные металлы. Давайте вспомним, какая кристаллическая решетка характерна для них?
Учитель: какой тип химической связи характерен для металлов?
Учитель: давайте дадим определение металлической связи, укажем, какие части соединяются и за счет чего.
Учитель: металлическая кристаллическая решетка и металлическая связь определяют физические свойства металлов. Давайте назовем эти свойства.
Ученик: тепло – и электропроводность, т.к. электроны подвижны и способны переносить тепло и направленно двигаться под действием электрического напряжения.
Ученик: пластичность, т.к. электроны подвижны и поэтому при ударе слои атомов – ионов в металле смещаются, как бы скользят без разрыва связей.
Учитель: кроме этих физических свойств, для каждого металла характерна своя температура плавления, температура кипения, плотность и твердость. Щелочные металлы мягки (режутся ножом), температуры кипения и плавления уменьшаютсяот Li к Cs. Так цезий плавится на ладони руки. Плотность же возрастает от Li к Cs. (Только есть отступление от этого правила – плотность натрия больше, чем у калия). Li, Na и K легче воды.
Теперь переходим к рассмотрению химических свойств щелочных металлов.
3. Химические свойства щелочных металлов
Учитель: как мы уже выяснили, в химических реакциях щелочные металлы проявляют ярко выраженные восстановительные свойства, возрастающие от Li к Cs. <слайд 9>
Запишите в тетрадях первое химическое свойство: щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами, например, с галогенами, серой, фосфором, водородом. Давайте напишем уравнения реакций между литием и серой, натрием и фосфором, калием и хлором.
2Li + S = Li2S (сульфид лития)
2K + Cl2 = 2 KCl (хлорид калия)
3 Na + P = Na3P (фосфид натрия)
- К какому типу относятся данные реакции?
- Какой тип связи характерен для соединений – продуктов реакций?
- Почему гидриды щелочных металлов не занесены в графу водородных соединений ПСХЭ?
- Назовите продукты реакций?
Первую реакцию разбирают вместе с учителем, а аналогичные - самостоятельно, с последующей самопроверкой. <слайд 10>
Учитель: итак, в результате взаимодействия щелочных металлов с неметаллами образуются бинарные соединения – сульфиды, хлориды, фосфиды и другие. А сейчас отдельное внимание уделим взаимодействию с кислородом. <слайд 11> Литий образует нормальный основной оксид.
Остальные щелочные металлы образуют при взаимодействии с кислородом пероксиды и надпероксиды. <слайд 12>
При этом в обоих случаях атом щелочного металла отдает один электрон, т.е. степень окисления не изменяется, а кислород изменяет свою степень окисления: – 2 в оксидах и – 1 в пероксидах.
Кислород мы сильно любим На контакт мы с ним идем, Но от этого явленья Потускнеем мы потом.
Учитель: Теперь перейдем к следующему, одному из самых значимых химических свойств щелочных металлов – это взаимодействие их с водой. <слайд 14> Щелочные металлы окисляются молекулами воды, при этом образуются щелочи, отсюда и произошло их название – щелочные. Причем скорость реакции будет расти от Li к Cs, т.к. растет их химическая активность. Так рубидий и цезий реагируют с водой так быстро, что происходит взрыв. Посмотрите, как реагирует с водой, например, натрий.
Достаю кусочек натрия, при этом поясняю, что натрий надо беречь не только от кислорода, но и от воды. Щелочные металлы хранят очень тщательно в стеклянной банке с плотной крышкой, потом в железной. Напоминаю правила безопасности: нельзя вещества трогать руками, не приступать к выполнению опыта не зная, что и как нужно делать, работать с малыми дозами реактивов. На столе стоит кристаллизатор с водой. В воду заранее добавлен индикатор – фенолфталеин, о чем сообщаю учащимся. Отрезаю ножом кусочек натрия и бросаю в воду.
- Почему индикатор изменяет свой цвет?
- Какой газ выделяется в ходе реакции?
- К какому типу относится данная реакция?
Учитель: какому элементу натрий отдает электроны, сколько?
Покажите это на уравнении реакции.
Первую реакцию разбирают вместе с учителем, а аналогичную - самостоятельно, с последующей самопроверкой. <слайд 15>
Учитель: Аналогично с водой реагируют и все остальные щелочные металлы.
Мы с водою в соединении Щелочи всегда даем С хлором, фтором, бромом, йодом Дружненько в солях живем.
Учитель: Щелочные металлы очень легко окисляются. Им достаточно и кислорода содержащегося в воздухе, поэтому их хранят под керосином, а литий в вазелине, т.к. он очень легок и в керосине всплывает. Также щелочные металлы надо беречь не только от кислорода, но и от воды. <слайд 16>
Учитель: итак, мы рассмотрели химические свойства щелочных металлов. Скажите, почему мы не рассматриваем взаимодействие щелочных металлов с растворами солей и кислот?
Ученик: так как в растворе щелочные металлы сначала энергично прореагируют не с кислотой и с солью, а с водой.
4. Нахождение в природе. <слайд 17>
Учитель: Щелочные металлы в природе встречаются только в форме соединений. Почему?
Ученик: Так как щелочные металлы очень легко и быстро окисляются. Они вступают в реакцию с кислородом, водой.
Учитель: Натрий и калий являются постоянными составными частями многих весьма распространенных силикатов. Из отдельных минералов натрия важнейший–поваренная соль (NaCl) –входит в состав морской воды и на отдельных участках земной поверхности образует под слоем наносных пород громадные залежи так называемой каменной соли. В верхних слоях подобных залежей иногда содержатся и скопления солей калия в виде минералов сильвинита (KCl–NaCl), карналлита (KCl·MgCl2 ·6Н2 О). Для лития известен ряд минералов (например, сподумен – LiAl (SiO3 ) 2 ), но скопления их редки. Рубидий и цезий встречаются почти исключительно в виде примесей к другим щелочным металлам. Следы франция всегда содержатся в урановых рудах.
5. Получение щелочных металлов. <слайд 18>
Учитель: Для получения щелочных металлов используют в основном электролиз расплавов их галогенидов, чаще всего — хлоридов, образующих природные минералы:
6. Применение щелочных металлов. <слайд 19>
Учитель: Металлический натрий, с тех пор как его изготовление стало дешевым, находит широкое техническое применение. Его используют в качестве исходного продукта при производстве перекиси натрия и других соединений. Его используют также в больших количествах в органических синтезах (например, в красильном производстве). Металлический калий также иногда употребляют в лаборатории. Кроме того, калий и прежде всего цезий применяют в фотоэлементах. Металлический литий используют в сплавах, так как небольшие добавки этого металла существенно улучшают свойства многих сплавов. Также щелочные металлы используют в качестве катализаторов.
7. Открытие щелочных металлов. <слайд 20>
Учитель: в заключении нашего урока я попрошу учащихся, которым было дано задание, подготовить сообщение о том кто и когда открыл некоторые щелочные металлы, а также этимологию их названий.
Ученик: соединения натрия и калия были известны очень давно, их соли (сода, поташ, поваренная соль) широко применялись. Однако сами металлы известны не были. В 1807 г. в Лондоне с помощью электролиза едких щелочей Гемфри Дэви получил два щелочных металла. Один из них назвали “натрий” от арабского “натрун” - сода, которую используют как моющее средство с давних времен, другой назвали “калием”, от арабского “алкали” - щелочь.
Ученик: литий был открыт в 1817 г. шведом Арфвейдсоном и назван, по предложению Берцеллиуса – литием. “Литий” - от греческого “литос” - камень, т.к. был обнаружен в твердом камне, в отличие от других щелочных металлов, которые находили только в золе.
Учитель: итак, мы рассмотрели все вопросы, запланированные нами. На следующем уроке мы поговорим подробнее о соединениях, которые образуют щелочные металлы: оксиды, щелочи, соли.
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО <слайд 21-23>
Выполнений заданий с выбором ответа, заданий на соответствие, заданий с множественным выбором ответов из предложенного перечня.