Интегрированный урок химии и информатики по теме "Щелочные металлы"

Интегрированный урок химии и информатики по теме "Щелочные металлы"

Нечаева Наталья Петровна, учитель информатики
Блинкова Наталья Ивановна, учитель химии

Цель урока: на примере щелочных металлов продемонстрировать общую закономерность изменения свойств элементов главных подгрупп Периодической системы Д.И.Менделеева. Дать характеристику простых и сложных веществ, образованных данными элементами, рассмотреть способы получения и области применения этих веществ.

Оборудование: образцы щелочных металлов (литий, натрий), эксикатор с водой, фенолфталеин, колбы с кислородом, закрытые пробками, ложечки для сжигания веществ, концентрированная соляная кислота.
Строение атомов элементов главной подгруппы I группы

Учащиеся записывают в тетрадь знаки химических элементов, указывают распределение электронов по энергетическим уровням, выявляют общие закономерности в строении атомов щелочных металлов: наличие 1 электрона на внешнем уровне и последовательное увеличение радиусов атомов от лития до цезия в связи с возрастанием числа уровней. Проанализировав данные факты, учащиеся делают вывод, что щелочные металлы являются сильными окислителями и проявляют в соединениях постоянную степень окисления +1. Следствием увеличения радиуса атомов от Li к Cs является усиление их восстановительных свойств.
Характеристика простых веществ

В ходе демонстрации учителем образцов щелочных металлов, учащиеся делают обобщение, что все щелочные металлы при обычных условиях мягкие, серебристо-белые вещества. Учитель сообщает, что их температуры плавления и кипения уменьшаются с ростом порядкового номера элемента. Плотность же, как правило, возрастает.
Химические свойства щелочных металлов

В химических реакциях эти металлы проявляют ярко выраженные восстановительные свойства, которые возрастают от Li к Cs. Из-за высокой химической активности по отношению к воде, кислороду, азоту их хранят под слоем керосина или минерального масла. Чтобы провести реакцию со щелочным металлом, кусочек нужного размера отрезают скальпелем, очищают поверхность от продуктов его взаимодействия с окружающей средой и проводят химическую реакцию.

Взаимодействие с кислородом. В зависимости от металла продукты взаимодействия с кислородом имеют разный состав.

Только литий сгорает на воздухе с образованием оксида:

4Li + O₂ = 2Li₂O

При горении натрия на воздухе в основном образуется пероксид Na₂O₂:

2Na + O₂ = Na₂O₂

В продуктах горения калия, рубидия и цезия содержатся в основном надпероксиды:

K + O₂ = KO₂.

Для получения оксидов натрия и калия нагревают смеси гидроксида, пероксида или надпероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:

2NaOH + 2Na = 2Na₂O + H₂,

Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O,

KO₂ + 3K = 2K₂O.

Оксиды щелочных металлов обладают всеми свойствами основных оксидов – они реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

Li₂O + H₂O = 2LiOН

K₂O + SO₃ = K₂SO₄,

Na₂O + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + H₂O

Пероксиды и надпероксиды проявляют свойства сильных окислителей:

2NaI + Na₂O₂ + 2H₂SO₄ = I₂ + 2Na₂SO₄ + 2H₂O,

4KO₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 3O₂

Последняя реакция используется на космических кораблях и подводных лодках для получения кислорода.

Взаимодействие с другими неметаллами. При нагревании они соединяются с водородом с образованием гидридов; галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием с образованием соответственно галогенидов, сульфидов, фосфидов, карбидов и силицидов:

2Na +Cl₂= 2NaCl,

2K+S = K₂S,

6Li +N₂ =2Li₃N,

2Na + H₂ = 2NaH,

2Li + 2C = Li₂C₂

Качественные реакции щелочных металлов. При нагревании металла или его соединений в пламени элементы ионизируется , окрашивая пламя в разные цвета. Для лития и его соединений характерен карминно - красный цвет, для натрия - желтый, для калия - фиолетовый, для соединений рубидия - беловато-розовый, для цезия – фиолетово-красный.
Получение щелочных металлов

Из-за высокой восстановительной способности щелочных металлов получают их в основном электролизом расплавов галогенидов, чаще всего- хлоридов, образующих природные минералы:

2LiCl = 2Li + Cl₂

(катод: 2Li⁺ + 2e → 2Li, анод: 2Cl^- - 2e → Cl₂).

Иногда для получения металлов используют электролиз расплавов гидроксидов:

4NaOH = 4Na + 2H₂O + O₂

(катод: 4Na⁺ + 4e → 4Na, анод: 4OH^- - 4e → 2H₂O + O₂)
Применение щелочных металлов и их соединений

Натрий и калий - жизненно важные элементы. В тканях млекопитающих действует система транспорта ионов натрия и калия, называемая натриевый или калиевый нанос, которая обеспечивает необходимое соотношение концентраций ионов натрия или калия во внеклеточном и внутриклеточном пространстве.

Мировое производство гидроксида натрия превышает 30 млн. т в год, он используется для изготовления мыла, синтетических моющих средств, производства искусственного волокна, получения органических соединений, например фенола. Мировой объем производства соды (карбоната натрия) достигает десятков миллионов тонн в год. Основной потребитель соды - стекольная промышленность - потребляет около 10 млн. т кальцинированной соды.

Основными калийсодержащими соединениями, широко используемыми на практике, являются нитрат калия, необходимый для производства удобрений, и поташ K2CO3, используемый в производстве стекла и жидкого мыла.
Интегрирование урока химии и урока информатики

На этом уроке химии по щелочным металлам со стороны теоретического курса информатики наглядно отображена тема «Информационные модели и их построение ». Информационная модель объекта – это его описание. Способы описания могут быть разными: словесное, графическое, табличное, математическое и т.д.

Информационная табличная модель - это универсальное средство представления информации об изучаемых объектах. Таблицы разделены на несколько типов, такие как «объекты-свойства», «объекты-объекты», «сложные типы таблиц», вычислительные таблицы. В представленной презентации «Щелочные металлы» показаны основные формы информационных моделей. Электронное строение щелочных металлов сведено в табличную информационную модель типа «объекты-свойства». В качестве объектов взяты названия щелочных металлов, справа указаны свойства этих объектов - схематическое электронное строение и электронная формула.

Физические свойства щелочных металлов представлены как словесная информационная модель. Эти свойства продемонстрированы видеороликом, вставленным в презентацию.

Химические свойства щелочных металлов представлены в смешанной форме информационной модели – словесная и формульная, где использованы естественный и формальный язык химических формул. Также эти свойства отражены в видеоролике.

В разделе презентации «Применение щелочных металлов» использована информационная модель на графах. Такого типа модели позволяют определить связи между объектами, в частности здесь показана связь между щелочным металлом и изделиями, в которых он применяется.

И наконец, показана графическая информационная модель «Электролиз солей», выполненного в виде рисунка и формулы.

К уроку подготовлена презентация «Щелочные металлы» в PowerPoint (см. Приложение 1 – архив с включенными видеофайлами), которая демонстрирует возможности этой программы: дизайн, анимацию, звук, видео. Переход между слайдами осуществляется по щелчку мыши, воспроизведение видеороликов в слайдах происходит также по щелчку мыши.

Благодаря разноплановым видам информации, в которых изложена тема, урок становится интересным для учащихся и хорошо усваиваемым.

Размер:7,5 Мв

Скачать pril1.zip c Getzilla