«Урок по химии на тему » Щелочноземельные металлы»


Тема 1 9 класс
Урок 8 - 9.
«Границ научному познанию и предсказанию предвидеть невозможно».
Д.И. Менделеев
Тема урока: Щелочноземельные металлы. Соединения щелочноземельных металлов: оксиды и гидроксиды. Соли щелочноземельных металлов.
Цели урока: 
Образовательные: изучить характерные особенности электронного строения атомов щелочноземельных металлов; обратить внимание на восстановительные свойства металлов, их химическую активность с позиции электронного строения; сформулировать понятие взаимосвязи строения атома и физических , химических свойств.
Развивающие: научить использовать ряд напряжений металлов при прогнозировании химических свойства щелочноземельных металлов; совершенствовать специальные навыки и умения работать с химическими реактивами, записывать уравнения химических реакций; умения наблюдать, делать выводы, составлять схемы, сравнивать.
Воспитательные: приучать к аккуратной работе в тетради, развивать коммуникативные способности, воспитывать взаимовыручку, умение делать самооценку, критически относится к оценке своих знаний.
Методы: словесный – беседа, рассказ,
наглядно - иллюстративные – демонстрация таблиц, опытов,
практический – лабораторный опыт,решение задач.

Тип урока: изучение нового материала.
Форма урока: урок с использованием элементов исследовательской деятельности, проблемной ситуации, компьютерной презентации.
Формы работы: парная и индивидуальная.
Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, химическая посуда, вода, металлический кальций, спички, раствор соляной кислоты, оксид кальция, гидроксид кальция, раствор хлорида кальция, раствор карбоната натрия, коллекция «Карбонаты».Ход урока: 1. Организационная часть урока.
2. Проверка знаний учащихся.
Вопросы и задания опроса:
1.Тест: Щелочные металлы и их соединения
1. Электронное строение внешнего энергетического уровня атомов
 щелочных металлов:
 А) …S1  В) …S2P1
 Б) …S2  Г) …S2P2
2. Степень окисления щелочных металлов:
 А) - 1  В) - 2
 Б) +1  Г) +2
3. Вид связи в кристалле натрия:
 А) ковалентная полярная В) ионная
 Б) ковалентная неполярная Г) металлическая
4. Выберите ряд элементов, относящихся к щелочным металлам:
 А) Ca, Zn, Cl  В) Li, Na, Rb Б) Mg, K, Al Г) Cr, Mn, Co
5. Самый лёгкий щелочной металл:
 А) Na  В) K
 Б) Li  Г) Cs6. Укажите характеристики, одинаковые для всех щелочных металлов
 А) число валентных электронов
 Б) сильные восстановительные свойства
 В) радиус атома
 Г) число энергетических уровней в атоме
7. Наиболее ярко выраженные металлические свойства у:
 А) лития В) калия
 Б) натрия  Г) рубидия
8. Какие щелочные металлы, сгорая на воздухе, образуют
 оксиды состава R2O?
 А) Li  В) К
 Б) Na  Г) Cs9. Способ получения натрия и калия:
 А) алюмотермия  В) электролиз
 Б) магнийтермия  Г) пиролиз
10. С какими из перечисленных веществ реагируют щелочные металлы:
 А) S  В) H2O
 Б) Cl2  Г) Fe11. NaOH относят к:
 А) основным оксидам  В) кислотам
 Б) щелочам Г) амфотерным основаниям
12. Укажите восстановитель в реакции 2Na + S = Na2S
 А) Na0   В) S0
 Б) Na+1  Г) S - 2
13. С группой, каких веществ реагируют оксиды щелочных металлов:
 А) H2O, HCl, CO2  В) CaCO3, Ca, HCl Б) NaOH, MgO, HCl Г) H2S, SO2, Ca(OH)2
14. Расставьте коэффициенты в молекулярном уравнении
 реакции, схема которой: КOH + AlCl3 ® КCl + Al(OH)3
 Сумма коэффициентов в уравнении реакции равна _______________
15. Установите соответствие между ним формулой веществ и
  его названием:
 ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ
 А) Na2O  1. пероксид натрия
 Б) Na2O2  2. гидроксид натрия
 В) NaOH  3. гидрокарбонат натрия
 Г) NaHCO3  4. оксид натрия
2.Вопросы опроса:
1.Где находятся щелочные металлы в периодической системе Д.И. Менделеева?
- В периодической системе щелочные металлы расположены в I группе главной подгруппе, на внешнем уровне 1 электрон, который щелочные металлы легко отдают, поэтому во всех соединениях они проявляют степень окисления +1. С увеличением размеров атомов от лития к францию энергия ионизации атомов уменьшается и, как правило, возрастает их химическая активность.
2. Физические свойства щелочных металлов?
- Все щелочные металлы серебристо-белого цвета с незначительными оттенками, лёгкие, мягкие и легкоплавкие. Их твёрдость и температура плавления закономерно снижаются от лития к цезию.
3.Проверочная работа по вариантам:
1 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия натрия с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.
2 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия лития с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.
3 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия калия с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.
3. Изучение программного материала.
1. Характеристика щелочноземельных металлов.
Щелочноземельные металлы — кальций, стронций, барий, радий , бериллий и магний— находятся в главной подгруппе II группы периодической системы Д.И.Менделеева.
Кальций – типичный представитель щелочноземельных металлов.
Происхождение этого названия связано с тем, что их гидроксиды являются щелочами, а оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и железа, носившими ранее общее название "земли".
2. Расположение щелочноземельные металлы в ПСХЭ Д.И. Менделеева.
Находятся в главной подгруппе II группы. У металлов II группы главной подгруппы на внешнем энергетическом уровне содержится по 2 электрона, находящихся на меньшем удалении от ядра, чем у щелочных металлов. Поэтому их восстановительные свойства хотя и велики, но все же менее, чем у элементов I группы. Усиление восстановительных свойств также наблюдается при переходе от Mg к Ba, что связано с увеличением радиусов их атомов, во всех соединениях проявляют степень окисления +2.
Электронное строение атомов щелочных металлов.
Элементы Число электронов на внешнем уровне Атомный радиус Степень окисления Металлические свойства Восстановительные свойства Активность металлов
ВеMg Ca SrBaRa 3. Физические свойства щелочноземельных металлов?
Металлы II группы главной подгруппы - это серебристо-белые вещества, хорошо проводящие тепло и электрический ток. Плотность их возрастает от Be к Ba, а температура плавления, наоборот, уменьшается. Они значительно тверже щелочных металлов. Все, кроме бериллия, обладают способностью окрашивать пламя в разные цвета.
Be Mg Ca SrBaRa
Плотность
г/см 1,85 1,737 1,54 2,63 3,6 6
Температура
плавления 1287 648 842 768 727 969
4.Химические свойства щелочноземельных металлов.
Взаимодействие щелочноземельных металлов с простыми веществами:
1. Взаимодействие с кислородом:
а) Сa + O2 = ; б) Ва + O2 =
2. Взаимодействие с галогенами:
а) Сa + Cl2 = ; *б) Ва + Br2 =
3. Взаимодействие с азотом:
а) Сa + N2 = ; *б) Sr + N2 =
4. Взаимодействие с водородом:
а) Ca + H2 = ; *б) Sr + H2 =
5. Взаимодействие с серой:
а) Ba + S = ; *б) Sr + S =
Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами.
1. Взаимодействие с водой:
а) Сa + H2O = ; *б) Ва + H2O =
2. Взаимодействие с кислотами:
а) Сa + HCI = ; *б) Ва + H2SO4 =
Лабораторная работа 
«Взаимодействие гидроксида кальция с соляной кислотой и сульфатом меди(II)».
Ca(OH)2 + 2HCl→ CaCl2 + 2H2O
Ca(OH)2 + СuCl2→ CaCl2 + Cu(OH)2 
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 - Качественная реакция
5. Щелочноземельные металлы в природе.
В природе щелочноземельные металлы находятся в виде соединений, потому что обладают высокой химической активностью, которая в свою очередь, зависит от особенностей электронного строения атомов (наличие двух неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне).
Бериллий – встречается в природе в виде минералов: берилла, хризоберилла и их разновидностей: изумруда, аквамарина, александрита – известных как драгоценные камни.
Бериллий и его растворимые в воде соединения высокотоксичны (ядовиты). Даже ничтожно малая примесь его в воздухе приводит к тяжёлым заболеваниям. Он находит широкое применение в технике. Добавленный к меди он сильно повышает её твёрдость, прочность, химическую стойкость, делает похожей на сталь. Основной потребитель бериллия – атомная энергетика. Потребность в нём с каждым годом растёт.
Магний был впервые получен Деви в 1808 году из белой магнезии (магнезит MqCO3) – минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу. Сульфат магния (одна из распространённых солей магния) называют ещё горькой солью – она придаёт морской воде горьковатый вкус. Данная соль магния используется в качестве слабительного средства. Сплавы с магнием прочнее, твёрже, легко полируются, обрабатываются и их используют в автомобильной промышленности, авиационной, ракетной технике.
Как вы думаете, почему остальные металлы этой группы, главной подгруппы названы ЩЗМ?
Так они именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидроксидам ЩМ, растворимы в воде, то есть являются щелочами.
«Земельными они названы потому, что в природе они встречаются в состоянии соединений, образующих нерастворимую массу земли, и сами в виде оксидов имеют землистый вид…» - Д.И.Менделеев.
Кальций занимает пятое место по распространённости. Так же впервые получен Деви в 1808 году. Название элемента происходит от латинского слова «кальс», что значит, «известь, мягкий камень». Встречается в виде гипса, кальцита (кальцит образует залежи мела, мрамора, известняка)
Подумайте из чего кальцит формируется?
Поэтому неудивительно, что иногда в известняках находят ракушки или отпечатки животных.
Где он применяется? (гипсовые слепки, карнизы, лепнина, штукатурка потолков, в хирургии, бумажная промышленность).
Стронций встречается реже в виде минерала целестина, что с латинского означает «небесный» - сульфат стронция, образован розово-красными, бледно-голубыми кристаллами. Своё название он (стронций) получил от названия шотландской деревни Стронциан, близ которой в конце XVIII века найден редкий минерал стронцианит SrCO3.
Барий встречается в виде барита BaSO4 («барис»- тяжёлый с латинского). Применяется для изготовления радиоламп, в кожевенном деле (для удаления шерсти), в сахарном производстве, для приготовления фотобумаги, выплавке специальных окон.
Кальциевые горные породы – известняк, мрамор, мел.
Мел, известняк, мрамор не растворимы в чистой воде, но растворимы в кислых растворах, даже таких слабых как природная вода.
При просачивании воды с поверхности земли через залежи известняка происходят процессы: - если порода залегает под тонким слоем почвы – образуются провалы;
- если породы залегают на большой глубине – возникают подземные карстовые пещеры.

6. Важнейшие соединения щелочноземельных металлов и их применение.
- Оксиды - CaOПрименение оксида кальция:                                                                                                         используется в нефтеперерабатывающей, нефтехимической (производство присадок и смазок), химической, кожевенной и других отраслях промышленности, в промышленности строительных материалов как вяжущий материал. В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E529 (регуляторы  HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%9D" рН).
- Гидроксиды - Ca(OH)2
У травянистых растений газообмен происходит через устьица на листьях и стеблях, у деревьев и кустарников - на стволах через чечевички или трещины.
Гашёная известь, негашёная известь, гашение, известковая вода, известковое молоко.
Применение гидроксида кальция:  
- при побелке помещений;
- для приготовления известкового строительного раствора и силикатного бетона;
- для умягчение воды;
- для производства известковых удобрений;
- дубление кож;
- получение других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот;
- в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E526 (регуляторы рН)
- Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока

- Соли - СаСО3, СаНСО3
Лабораторная работа 
«Ознакомление с образцами природных соединений кальция»
Задание. Рассмотрите образцы и запишите в тетрадь названия природных соединений кальция.
Применение солей:
Соли Применение солей
В строительстве:
Самый важный из минералов – известняк (карбонат кальция), без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он  сам является прекрасным строительным камнем. Во-вторых, это сырьё для получения цемента, гашёной и негашёной извести, стекла и др. Известковой щебёнкой укрепляют дороги. Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Мел применяют для побелки, а также и в школе – школьный мел.
В сельском хозяйстве:
Среднего содержания кальция в почвах (1,37%) вполне достаточно для обеспечения физиологических потребностей растений. Тем не менее, соединения кальция вносят в почвы для химической мелиорации: известковым порошком уменьшают кислотность почв, гипсованием устраняют избыточную щёлочность. Нитрат и фосфаты кальция используются как азотные удобрения.
В архитектуре:
Минерал скульпторов – мрамор (карбонат кальция). Из него создавал свои прекрасные творения Микеланджело.
Сульфат кальция встречается в природе в виде минерала гипса. Его используют для получения слепков. Для этого применяют полуводный гипс – алебастр.
В медицине:
- Гипс используем и мы, медики, для наложения фиксирующих гипсовых повязок. Сульфат магния, известный под названием горькая или английская соль, используют в качестве слабительного средства. Он содержится в морской воде и придаёт ей горький вкус. Сульфат бария благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяют в рентгенодиагностике («баритовая каша») для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Остальные соединения бария токсичны.
Из всех заболеваний подростков на первом месте стоят нарушения опорно-двигательного аппарата. Одна из причин – недостаточное содержание кальция в пище. Замедление поступления кальция в костную ткань вызывает деформацию костей у взрослых и рахит у детей. Человек должен получать в день 1,5г кальция. Наибольшее его количество содержится в сыре, твороге, петрушке, салате. Другой хороший источник пищевого кальция, часто не берущийся в расчет - мягкие кости лосося и сардин, которые мы съедаем при потреблении этой пищи.
- А сколько соединений кальция в составе любой зубной пасты! Из зубной пасты доставляются кальций, фосфор и магний. Кальций и фосфор являются основными строительными элементами эмали зуба. На протяжении всей жизни человека они участвуют в обменных процессах. Необходимость такой добавки обусловлена потребностью зубов в этих элементах при кариесе, и в еще большей степени при некариозных поражениях зубов. Некариозные поражения зубов чаще всего связаны с нарушениями функции щитовидной, поджелудочной, половых желез, заболевания ЖКТ и др., а так же с влиянием внешних неблагоприятных воздействий (ежедневная длительная - более 6 часов - работа с компьютером, экологические влияния) вызывающих заметную убыль минеральных компонентов в тканях зуба, ведущих в начале к повышенной чувствительности зубов, а затем к повреждению в виде кариеса. В связи с этим местное применение паст, содержащих фосфорно-кальциевые добавки, позволяет не только предупредить, но и в известной степени компенсировать потери при наличии заболевания.
В живых организмах:
Соединения кальция входят в состав скелетов и зубов позвоночных животных. Такие скелеты называются внутренними, и образованы они фосфатом кальция. На долю кальция приходится более 1,5% массы тела человека, 98% кальция содержится в костях.
- Перечислите функции скелета
Опорная, защитная, двигательная, кроветворная
- какой ещё тип скелета  встречается в природе?
Наружный
- Какое соединение кальция входит в состав наружного скелета?
Карбонат кальция
- У каких животных наружный скелет образован карбонатом кальция?
Раковинные корненожки, кораллы, моллюски (раковина, жемчуг)
- Как образуется жемчуг?
Жемчужина образуется внутри раковины моллюска в результате попадания туда постороннего предмета (песчинки и др.). Далее вокруг предмета -"затравки" происходит отложение перламутровых слоёв. Добыча морского жемчуга ведётся главным образом в Красном море и Персидском заливе, а также у берегов Шри-Ланки и Японии. Пресноводный жемчуг добывается в Германии, России, Китае и странах Северной Америки. В настоящее время ведётся не только поиск природного жемчуга, но и выращивание его в промышленных масштабах (особенно в Японии). Внутрь устрицы помещаются бусинки из прессованных раковин, после чего устрицы возвращаются в воду. Через определённое время бусины, покрытые слоями перламутра, извлекаются из устриц. Искусственный жемчуг в последнее время широко используется как популярный компонент для создания бижутерии и украшений своими руками. Современные технологии позволяют создать искусственные жемчужины любых размеров, форм и цветов, при этом стоимость такого жемчуга существенно ниже натурального. История знает много примеров поистине гигантских жемчужин. Однако ни одна из них не дошла до наших дней: жемчужины не живут больше 150—200 лет, после этого срока камень, увы, рассыпается.
Мы практически ежедневно встречаемся с ещё одним объектом природы, который на 90% образован карбонатом кальция. Отгадайте загадку:
Может и разбиться,Может и свариться.Если хочешь, в птенчика Может превратиться (Яйцо).
Более десяти лет исследований показали, что яичная скорлупа идеальный источник кальция, который легко усваивается организмом.
Готовят скорлупу так. Яйца моют в теплой воде с мылом, хорошо ополаскивают. Белок и желток выливают из яйца, а скорлупу еще раз прополаскивают и на 5 минут помещают в кипящую воду. Скорлупа яиц, сваренных вкрутую чуть менее активна, но зато готова к использованию. Дозировка от 1,5 до 3 г. в зависимости от возраста. Растереть скорлупу в порошок лучше в ступке. Принимать с утренней едой - с творогами или кашей.
7. Жесткость воды.
Виды жесткости воды Присутствующие ионы Способы устранения жесткости воды
Временная
(карбонатная) Са+2; Mg+2
HCO3- 1.Кипячением
2.Добавлением соды или Са(ОН)2
Постоянная Ca+2, Mg+2
SO4-2, Cl- 1.Добавлением соды
2.Использование катионообменниковОбщая Ca+2, Mg+2
HCO3-, SO4-2, Cl- Сочетание вышеуказанных способов
8.Генетический ряд кальция.

Са→СаО→Са(ОН)2→СаСО3↔СаНСО3

Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения веществ.
4.  Закрепление материала.
Вопросы и задания.
1. Тест №1.
Задание: Какие утверждения верны?
Все элементы II группы главной подгруппы относятся к щелочноземельным металлам
Оксид кальция реагирует с кислотными оксидами и кислотами, образуя соли
Негашёная известь – это гидроксид кальция
Помутнение известковой воды вызывает угарный газ
Карбонат и фосфат кальция - это нерастворимые соли
Алебастр – это полуводный гипс
Внутренний скелет характерен для позвоночных животных
В организме человека 98% кальция содержится в костях
Яичная скорлупа образована фосфатом кальция
Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных
  Тест № 2.
Бериллий, магний  и щелочноземельные металлы.
1. Электронное строение внешнего энергетического уровня атомов щелочноземельных металлов.
 А). . . S1  В). . . S2P1
 Б). . . S2   Г). . . S2P2
2.Степень окисления бериллия, магния и щелочноземельных металлов.
 А) +2   В) +4
 Б) - 2  Г) - 4
3.Вид связи в кристалле бария:
 А) ковалентная полярная  В) металлическая
 Б) ковалентная неполярная  Г) ионная
4.Выберите ряд элементов, относящихся к щелочноземельным металлам:
  А) Ba, Sr, Ca В) Mg, K, Al  Б) Na, K, Li  Г) Ca, Mg, Ве 5.Является радиоактивным металлом
 А) магний  В) стронций
 Б) барий   Г) радий
6.В ряду Be → Mg → Ca → Sr → Ba → RaА) металлические свойства ослабевают
Б) металлические свойства усиливаются
В) не металлические усиливаются
 Г) радиусы атомов уменьшаются

5. Задание на дом: § 12 ,упр. 1 на стр. 67,
Дополнительное: Составьте генетический ряд бария, запишите уравнения химических  реакций переходов.
Творческое: Придумайте сказку или задачу с привлечением знаний о щелочноземельных металлах и их соединений.
Приложение.
 
Будут ли щелочноземельные металлы взаимодействовать с растворами солей, так же  как и щелочные?
Опыт 4. Взаимодействие раствора хлорида меди (II) с кальцием.
Рассмотрим взаимодействие щелочноземельного  металла кальция с раствором  хлорида  меди (II)
В ходе эксперимента наблюдаем выделение пузырьков газа и образование осадка голубого цвета. Превращение голубого осадка в чёрный в данной химической реакции не наблюдается.
Уравнения последовательно протекающих реакций:
Са + 2H2O = Са(OH) 2 + H2↑
Са(OH) 2 + CuCl2= Cu(OH)2 + СаCl2               
  В обобщённом виде:
Са(OH) 2 + 2H2O+CuCl2=CuCl2 +H2↑+ Cu(OH)2
Вопрос.
Почему при взаимодействии щелочных металлов с растворами солей  гидроксид   меди (II)  разлагается до оксида меди (II),  а с щелочноземельными металлами такого не происходит?
Ответ. Дело в том, что кальций менее активный металл, чем литий и его теплоты гидратации недостаточно для разложения гидроксида меди (II).
Вопрос: В чём отличие в свойствах щелочных и щелочноземельных металлов при взаимодействии их с растворами солей от других металлов?
Обобщение и выводы:
  Щелочные и щелочноземельные металлы не вытесняют менее активные металлы из растворов солей, а протекают более сложные химические процессы с участием воды.
Вопрос: возможно ли вытеснение активным металлом менее активного из его соли?
Реакцию вытеснения более активным металлом менее активного (стоящего правее) из его соли для этих металлов можно осуществить только в расплаве соли, поскольку с водой они непосредственно и активно взаимодействуют
2 Na+ ZnCl2  →  Zn + 2NaCl
                 сплавление
2. Историческая справка.
В Карелии есть город, на гербе которого изображён жемчужный венок на голубом поле. Это Кемь. Именно кемский жемчуг из рек Керети, Кеми и Куземки очень хвалили специалисты, считали его образцом пресноводного русского жемчуга «по цвету, блеску и форме». Карельский жемчуг цвет имел серебристый, чуть-чуть голубоватый. Конечно же, самые крупные жемчужные зерна превращали в бусы. Кроме того, им расшивали одежду и головные уборы поморских девушек. В них каждая поморка по праздникам выглядела настоящей царевной. Такими нарядами очень дорожили, берегли их и передавали из поколения в поколение. Мелким жемчугом украшали оклады икон в монастырях, расшивали праздничную одежду священников. Во времена его былой популярности много драгоценных зерен продавалось и за границу. Хитрые иностранные купцы охотно скупали поморский жемчуг, а иногда ввозили его снова в Россию под видом более дорогого «восточного». Поморский жемчуг практически перестали добывать в кемских реках почти 100 лет назад: мало стало перловиц, упали цены на эти прекрасные дары кемских рек. Но времена меняются: сегодня по подсчетам специалистов, в одной из рек северной Карелии обитает около 5 миллионов жемчужниц. Значит, старинный герб Кеми имеет не только историческое значение. Современная Кемь украшена по-настоящему богатым жемчужным венком!


Приложенные файлы


Добавить комментарий