Общая характеристика элементов I группы главной подгруппы

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.
Задачи урока: 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.
ПЛАН УРОКА
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.
Закрепление изученного.
Комментарии оценок.
Домашнее задание.
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)
ПОВТОРЕНИЕ РАНЕЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА. РАЗМИНКА:
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.
Учитель дает характеристику элемента, учащиеся должны угадать о каком металле идет речь и поднять нужную карточку. Второй вопрос – дополнительный. (слайд 3)
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)
LiNaK
+3 ) ) + 11 ) ) ) + 19 ) ) ) )
2 1 2 8 1 2 8 8 1
2е, 1е 2е, 8е, 1е 2е, 8е, 8е, 1е
Учитель: 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.
Ученик (подготовлен):
Электрон на внешнем слоеЕле держится у насОтдаем его спокойноКто 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)
Учитель:
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.
4 Li + O2 = 2 Li2O (оксид лития)
Остальные щелочные металлы образуют при взаимодействии с кислородом пероксиды и надпероксиды. (слайд 12)
2 Na + O2 = Na2O2 (пероксид натрия) (слайд 13)
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.
Ученик (подготовлен):
Кислород мы сильно любимНа контакт мы с ним идем,Но от этого явленьяПотускнеем 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.
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2 ^
Демонстрация опыта.
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.
Учитель:
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.
Ученик (подготовлен):
Мы с водою в соединенииЩелочи всегда даемС хлором, фтором, бромом, йодомДружненько 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:
2NaCl (расплав) ток —>  2Na + Cl2
катод: Na+ + 1e > Na0
анод: 2Cl– — 2e > Cl2
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 заключение 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.
КОММЕНТАРИИ ОЦЕНОК
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ (слайд 24)
1. § 11
2. Выполнить цепочку химических превращений:
Na →Na 2O 2→Na 2O→Na 2 CO 3
NaOH → NaCl