Поурочные разработки по химии 11 класс
Общие химические свойства металлов - ВЕЩЕСТВА И ИХ СВОЙСТВА - ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ХИМИИ 11 класс - поурочные разработки - разработки уроков - авторские уроки - план-конспект урока - химия
Цели урока: обобщить, систематизировать и углубить знания учащихся о химических свойствах металлов, применяя при этом знания строения атомов металлов, их восстановительной способности согласно ряду напряжений металлов, научить правильно составлять уравнения химических реакций, подтверждающих свойства металлов.
Основные понятия: электрохимический ряд напряжений металлов, восстановительная способность, интерметаллические соединения, оксиды, галогеииды, сульфиды, гидриды, нитриды, пероксиды.
Оборудование: ПСХЭ Д.И. Менделеева, электрохимический ряд напряжений металлов, набор реактивов (оксиды, основания, кислоты, соли, индикаторы), неметаллы: S, O2; металлы: Na,Mg, Zn, Fe, Сu, CH3COOH — уксусная кислота, С2Н5ОН — этанол; кодоскоп, пробирки, химические стаканы, спиртовки, держатель.
Ход урока
I. Фронтальный опрос
1. Где расположены металлы в ПСХЭ? Каково строение их атомов? К каким семействам относятся эти металлы (примеры)?
2. Какими общими физическими свойствами обладают металлы? В чем причина общности химических свойств?
3. По каким физическим свойства металлы отличаются друг от друга? В чем причина? Как классифицируются металлы?
Ответы на вопросы учащиеся формулируют, опираясь на записи в тетрадях и текст учебника § 18.
По окончании фронтального опроса необходимо разобрать ответы на вопросы 1, 2 § 18.
Щелочные и щелочноземельные металлы расположены в I и II группах главных подгруппах. Это s-элементы. Валентные электроны расположены на внешнем энергетическом уровне, s-подуровне. У щелочных металлов ns1 — один s-электрон, поэтому С.О. +1; у щелочноземельных металлов ns2 — два s-электрона, С.О. +2.
У металлов побочных подгрупп заполняется d-подуровень, предвнешнего энергетического уровня. Валентные электроны расположены на s-подуровне внешнего энергетического уровня иd-подуровня предвнешнего энергетического уровня. С.О. они проявляют в зависимости от того, какие электроны участвуют в образовании соединения. Если участвуют s-электроны, то С.О. будет минимальной. Если участвуют s- и d- электроны, то С.О. может быть и максимальной, равной номеру группы элемента, и промежуточной.
II. Изучение нового материала
План изложения
1. Металлы-восстановители. Восстановительная способность металлов на основании их положения в ПСХЭ.
2. Электрохимический ряд напряжений металлов.
3. Общие химические свойства металлов:
а) взаимодействие с простыми веществами — неметаллами, металлами;
б) взаимодействие металлов со сложными веществами: водой, кислотами, оксидами и солями, органическими соединениями.
Из курса неорганической химии 9 класса известны некоторые сведения о химических свойствах металлов. Главная задача изучении тайного вопроса на уроке — обобщить основные сведения теории о химической активности металлов на основании строения их томов. В атомах металлов на внешнем энергетическом уровне малое количество электронов и очень большой атомный радиус, что способствует быстрой отдаче электронов атомами металлов в результате их взаимодействия с другими соединениями.
Металлы окисляются, сами выступают восстановителями. Химическую активность металлов можно оценить на основании их Положения в ПСХЭ.
В периодах — с увеличением заряда ядра атома она ослабевает; в группах, главных подгруппах с возрастанием заряда ядра она усиливается, т. к. чем больше атомный радиус и меньше электронов на внешнем энергетическом уровне, тем меньше требуется энергии на их отрыв.
Однако чаше реакции протекают в водных растворах. Химическая активность металлов тогда будет определяться на основании их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов. В этом ряду металлы расположены с учетом затрат энергии на игры» валентных электронов и разрушение кристаллической решетки, а также с учетом энергии, выделяющейся при гидратации иона металла.
Таким образом, чем меньше энергии затратится на отрыв и разрыв кристаллической решетки и выделится больше энергии при гидратации ионов металлов, тем сильнее восстановительная способность металла в реакциях, происходящих в водных растворах, тем левее он располагается в ряду напряжений металлов.
Следует отметить следующее: высокая электрохимическая активность металла не всегда означает его химическую активность (и наоборот). Обратите внимание на расположение Li и Na в ПСХЭ и в электрохимическом ряду напряжений металлов.
На основании их расположения в ПСХЭ Na активнее Li (учитывается только один фактор — атомный радиус Ar(Na) > Ar(Li)). На основании положения в электрохимическом ряду напряжений металлов Li стоит левее Na, его восстановительная способность выше, т. к. в этом случае учитывается не только атомный радиус металлов, но и энергия отрыва электронов, энергия разрушения кристалла и энергия гидратации ионов металлов. В целом три фактора.
Работая с электрохимическим рядом напряжений металлов, следует помнить:
— металлы расположены в порядке убывания восстановительных свойств при реакциях в растворах (t° = 25 °С, Р = 1 атм);
— металл, стоящий левее, вытесняет правее стоящий металл из растворов их солей;
— металл, стоящий в ряду напряжений до водорода, вытесняет его из разбавленных кислот (кроме HNO3(разб. ), HNО3(конц.) и H2SО4(конц.));
— металлы, стоящие в ряду напряжений до Al, взаимодействуют с водой с образованием щелочей и выделением водорода. Остальные металлы взаимодействуют в жестких условиях с образованием оксида металла и водорода;
— металлы, стоящие в ряду напряжений за водородом, не взаимодействуют с водой;
— на основании восстановительной способности металлов в ряду напряжений металлы условно можно разделить на три группы по активности:
от Li до Аl — очень активные металлы;
от Аl до Н2 — металлы средней активности;
от Н2 до Au — малоактивные металлы.
Зная такое условное деление металлов по их химической активности, возможно правильное объяснение их химических свойств по отношению к простым и сложным веществам.
1. Взаимодействие металлов с простыми веществами — неметаллами и металлами:
а) взаимодействие с кислородом:
Эксперимент:
Образуются пероксиды и оксиды.
б) взаимодействие с серой.
Эксперимент:
— сульфид цинка
Образуются сульфиды.
в) взаимодействие с галогенами:
Mg + Cl2 = MgCl2 без нагревания.
Галогениды: фториды, хлориды, бромиды, иодиды.
г) взаимодействие с водородом — только активные металлы:
2Na + Н2 = 2NaOH — гидрид натрия;
д) взаимодействие с азотом:
6Li + N2 = 2Li3N — без нагревания.
Остальные металлы реагируют с азотом при нагревании; обратился нитриды.
е) взаимодействие с металлом, получение интерметаллического соединения: Cu3Au, LaNi5.
2. Взаимодействие со сложными веществами:
а) взаимодействие с водой.
Эксперимент:
— удаление оксидной пленки под слоем ртути,
Чем активнее металл, тем скорость реакции выше.
б) взаимодействие металлов с растворами неорганических и органических кислот.
Эксперимент: взаимодействие металлов Mg, Zn, Fe, Сu с растворами:
а) соляной кислоты:
б) уксусной кислоты:
На основании положения металлов Mg, Zn, Fe в электрохимическом ряду напряжений металлов убеждаемся экспериментально в том, что они вытесняют водород из растворов кислот. Они расположены до водорода. Сu — не вытесняет водород из растворов кислот, т. к. расположен в электрохимическом ряду напряжений за водородом.
в) взаимодействие металлов с растворами солей.
Задание: На основании положения металлов в электрохимическом ряду напряжений обоснуйте возможность протекания следующих химических реакций:
а) Zn и CuSO4; Сu и ZnSO4;
б) Fe и CuSO4; Сu и FeSO4.
Ответ: a) Zn активнее Сu, т. к. расположен в ряду напряжений левее Сu; Zn способен вытеснить Сu из раствора ее соли.
Эксперимент (кодоскоп):
б) Fe активнее Сu, так как расположен в ряду напряжений левее Сu; Fe способен вытеснить Сu из раствора ее соли.
Эксперимент:
При взаимодействии активных металлов (до Al) с растворами солей не происходит вытеснения менее активного металла, т. к. активный металл будет вытеснять водород из воды.
в) взаимодействие металлов с органическими веществами:
г) взаимодействие переходных металлов с растворами щелочей.
III. Дополнительный материал
В состав многих органических соединений входят металлы. Такие соединения называются металлоорганическими. Они имеют большое значение в органическом синтезе.
Пример: реактив Гриньяра — CH3MgCl — применяется в синтезе алканов.
Соединение Рb(С2Н5)4 — тетраэтилсвинец — применяется как антидетонатор в моторном топливе. Это сильное ядовитое соединение. Бензин часто называют «этилированным».
IV. Обобщенияин выводы
Знание особенностей положения металлов в ПСХЭ Д. И. Менделеева, в электрохимическом ряду напряжений ласт возможность характеризовать общие химические свойства металлов: отношение их к простым и сложным веществам.
V. Домашнее задание
§ 18. до с. 201-207; с. 223; 1) № 5 (у), № 6 (у); 2) № 8. № 9.