Ю. Н. Петров, В. В. Царева

Вид материала

Документы

Содержание И его соединения Алюминий — типичный р-металл Свойства алюминия Стадия вызова Концентрированные серная и азотная кислоты Соединения алюминия и их свойства. Амфотерность Оксид алюминия Применение алюминия и его соединений X-xi классы Важнейшие переходные металлы (d-элементы) и их соединения (на примере хрома и железа) II. Химические свойства d-элементов Стадия вызова к первой части лекции Стадия осмысления III. Важнейшие соединения хрома и железа и их свойства Стадия осмысления Соединения хрома.

Подобный материал:

• Ландман А. К., Петров А. М., Петров А. Э., Попов Г. П., Сакаев, 90.68kb.
• § Дипломатия и дипломатическая служба Царева честь. Переговоры, компромиссы. Принципы, 3566.87kb.
• Петров Евгений, 20.77kb.
• Ю. Н. Петров Научная школа, 1257.44kb.
• А. Е. Петров Петров Андрей Евгеньевич, 561.16kb.
• Ильф Илья, Петров Евгений Записные книжки (1925—1937), 1389.02kb.
• Иванов по рождению – Маринин, изменил в г. Алма-Ате 20. 07. 1997 года на фамилию матери, 188.7kb.
• Методические разработки адресуются руководителям, заведующим кафедрами, преподавателям,, 793.61kb.
• Петров андрей Валентинович Теургия: социо-культурные аспекты возникновения философски, 1822.87kb.
• И. Ефимов, Д. Петров аркадий северный, советский союз! Игорь Ефимов, Дмитрий Петров, 2961.6kb.

Ю. Н. Петров, В. В. Царева

СШ «Надежда», Москва

О ПРИМЕНЕНИИ ТЕХНОЛОГИИ

«Чтение и письмо для развития критического мышления»

Технология «Чтение и письмо для разви­тия критического мышления» предлага­ет определенные стратегии обучения', кото­рые описывают приемы учебной работы и виды учебной деятельности на каждом эта­пе урока: на стадиях вызова, осмысления и рефлексии.

Известно, что учащиеся хорошо усваива­ют ту информацию, которая для них актуаль­на. Стимулировать интерес к новому знанию можно путем извлечения из нового материа­ла сведений, уже известных школьникам, и фиксирования появившихся вопросов. Эти вопросы вызывают потребность в новых зна­ниях. Таким образом, этап вызова подготав­ливает учащихся, настраивает их на ту ин­формацию и на ту деятельность, которые ожидают их на следующих этапах работы. Этот этап способствует появлению или уси­лению мотивации к познанию нового мате­риала. Стадия осмысления предполагает полу­чение учащимися новой информации тем или иным способом. Последний этап в базо­вой модели технологии развития критическо­го мышления — рефлексия (размышление) — особо значимый, так как именно здесь про­исходит творческая переработка вновь обре­тенной информации. Все этапы не просто взаимосвязаны, но и взаимозависимы.

Каждая стратегия в технологии разви­тия критического мышления имеет своей целью раскрытие творческого потенциала обучаемых.

* См.: Петров Ю. Н. О технологии развития критичес­кого мышления // Химия в школе. — 2002. — № 10. — С. 31-34.

Предлагаем разработки двух уроков с ис­пользованием этой технологии. При прове­дении первого из них была использована стратегия ЗХУ (знаю — хочу узнать - узнал), а второй урок — это так называемая продви­нутая лекция.

АЛЮМИНИЙ

И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

IX КЛАСС

Цели урока: обобщить знания учащихся об алюминии и его соединениях, опытным путем изучить амфотерность оксида и гид-роксида алюминия, показать большое прак­тическое значение алюминия и его соеди­нений.

Ход урока отражен в табл. 1 (с. 28). На уроке предлагаем учащимся следующий ниже текст.

Алюминий — типичный р-металл

Люди гибнут за металл. В. Гете

Конечно, поэт писал о царе металлов, но в XIX в. алюминий ценился на вес золота. Так, на международном съезде химиков Д. И. Менделееву в знак его научных заслуг был вручен ценный подарок — большая алю­миниевая кружка.

• Подумайте, почему алюминий так до­рого ценился.

Свойства алюминия

Алюминий — важнейший представитель металлов главной подгруппы III группы Пе-

Деятельность учителя	Деятельность учащихся
Целеполагание	Совместно с учителем фор­мулируют цели урока

Таблица 1


Стадия вызова


Заполняют первые две гра­фы в таблице ЗХУ


Стадия осмысления


Стадия рефлексии


риодической системы химических элемен­тов Д. И. Менделеева. Свойства его анало­гов — галлия, индия и таллия — во многом напоминают свойства алюминия, поскольку атомы всех этих элементов имеют одинако­вую электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня (ns²np^l) и поэтому проявляют степень окисления +3.

Алюминий — серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электропро­водностью. Поверхность металла покрыта тонкой, но очень прочной пленкой оксида алюминия А1₂Оз.

Эта пленка препятствует взаимодействию алюминия с водой. Если удалить защитную пленку химическим способом (например, раствором щелочи), то алюминий проявля-

Проводит фронтальную Проводит фронтальную беседу. Заполняет табли­цу ЗХУ на доске

Организует работу с тек­стом

Заполняет со слов уча­щихся графу «Узнал» на доске

Организует проведение лабораторных опытов. Оценивает работу уча­щихся (уравнения)

Задает вопросы по тек­сту:

1. Почему в XIX в. сто­
   имость алюминия была
   высока?
   
2. Почему гидроксид
   алюминия понижает кис­
   лотность желудочного
   сока?
   

Подводит итоги урока, возвращается к целям урока.

Предлагает домашнее за­дание: изучить материал по учебнику, выписать в тетрадь новые понятия

Читают текст, делают по­метки, индивидуально за­полняют графу «Узнал» в таблице. Обсуждают в груп­пах результаты заполнения таблицы

Участвуют во фронтальной беседе




Экспериментально доказы­вают амфотерность гидро-ксида алюминия. Пишут уравнения реакций в ион­ном виде

Фронтально обсуждают предложенные учителем вопросы с опорой на текст. Заполняют дополнительную, четвертую графу таблицы «Что еще хотелось бы уз­нать»

Составляют в группах кластер — графическое изображение взаимосвязи основных понятий по теме урока

ет себя как весьма активный металл — начи­нает энергично взаимодействовать с водой с выделением водорода:

2А1 + 6Н₂О = 2А1(ОН)₃ + ЗН₂Т.

Алюминий в виде стружки или порошка ярко горит на воздухе, выделяя большое ко­личество энергии:

2А1 + 3/2О₂ = А1₂О₃ + 1676 кДж.

Это свойство алюминия широко исполь­зуют для восстановления различных метал­лов из оксидов. Метод получил название алюмотермии. Алюмотермией можно полу­чить только те металлы, оксиды которых имеют теплоты образования меньшие, чем теплота образования А1₂О₃, например:

Cr₂O₃ + 2A1 = 2Сг + А1₂О₃ + 539 кДж.

При нагревании алюминий реагирует с галогенами, серой, азотом и углеродом.

Алюминий легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

2А1 + 6НС1 = 2А1С1₃ + ЗН₂Т.

Концентрированные серная и азотная кислоты на холоде не действуют на алюми­ний. При нагревании алюминий способен восстанавливать разбавленную азотную ки­слоту без выделения водорода:

8А1 + 30HNO₃ =

разб.

= 8A1(NO₃)₃ + 3N₂OT + 15Н₂О. В разбавленной серной кислоте алюми­ний растворяется с выделением водорода.

Соединения алюминия и их свойства. Амфотерность

Амфотерность — это способность окси­да или гидроксида металла проявлять одно­временно основные и кислотные свойства.

Оксид алюминия, будучи амфотерным, может реагировать не только с кислотами, но и со щелочами, образуя при этом метаалю-минаты:

А1₂О₃ + 6НС1 = 2А1С1₃ + ЗН₂О;

А1₂О₃ + 2NaOH = 2NaA10₂ + Н₂О.

Гидроксид алюминия — белое студени­стое вещество, нерастворимое в воде, так­же обладающее амфотерными свойствами. Гидроксид алюминия может быть получен обработкой солей алюминия щелочами. До­казательством его амфотерности может слу-

жить его взаимодействие с кислотами и со щелочами:

А1(ОН)₃ + ЗНС1 = А1С1₃ + ЗН₂О;

А1(ОН)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄].

тетрагидроксоалюминат натрия

• Напишите ионное уравнение послед­
ней реакции.

Из гидроксида алюминия можно полу­чить практически все соли алюминия. Поч­ти все соли алюминия и сильных кислот хорошо растворимы в воде и при этом силь­но гидролизованы.

Применение алюминия и его соединений

Важнейший сплав алюминия — дуралю-мин. Его название произошло от названия города Дюрен в Германии. Отечественный сплав похожего состава одно время называ­ли кольчугалюминием — по названию посел­ка металлургов Кольчугино во Владимирской области. Алюминиевые сплавы незаменимы для авиации — они почти в три раза легче стали и меди и вместе с тем тверды, жаростой­ки и прочны. Так, проволока из дуралюмина сечением 1 мм² не рвется под грузом 50 кг.

Оксид алюминия используют для получе­ния алюминия, а также как огнеупорный и абразивный материал. Его монокристаллы незаменимы для лазеров. Прозрачные окра­шенные кристаллы природного оксида алю­миния (корунда) — драгоценные камни (сап­фиры, рубины).

Гидроксид алюминия — основной компо­нент всем известных лекарств маалокса, аль-магеля и др., которые понижают кислотность желудочного сока.

• Объясните с точки зрения химии, как
это происходит.

d-ЭЛЕМЕНТЫ: ЖЕЛЕЗО И ХРОМ

X-XI КЛАССЫ

Цели урока-, объяснить существенное раз­личие в строении атомов металлов главных и побочных подгрупп, причину разнообра­зия соединений металлов побочных под­групп, зависимость окислительно-восстано-

вительных и кислотно-основных свойств соединений от степени окисления металла.

Ход урока показан в табл. 2 (с. 30).

Предлагаем краткое изложение содержа­ния лекции.

Важнейшие переходные металлы (d-элементы) и их соединения (на примере хрома и железа)

I. Общая характеристика переходных элементов

Понятие переходный элемент используют для обозначения элементов с валентными d-электронами. Эти элементы занимают в пе­риодической таблице переходное положение между s- и р-элементами.

В атомах d-элементов заполняются элек­тронами внутренние d-подуровни, а s-орби-тали внешнего уровня обычно уже заполне­ны. Это означает, что каждый новый элек­трон, добавляемый в электронную оболочку очередного -элемента, попадает не на внеш­ний энергетический уровень, а на предшест­вующий ему внутренний.

d-Элементы образуют три переходных ряда — в четвертом, пятом и шестом перио­дах (несколько d-элементов есть и в седьмом периоде). Первый переходный ряд включа­ет 10 элементов, от скандия до цинка. В ато­мах этих элементов идет застройка 3d-орби-талей (исключения: хром и медь). Орбиталь 4s заполняется раньше, чем орбиталь 3d, потому что имеет меньшую энергию.

Все d-элементы являются металлами.

II. Химические свойства d-элементов

Рассмотрим химические свойства наибо­лее важных переходных металлов: хрома и железа.

1. Хром. Хром — очень твердый серый металл. При высокой температуре хром го­рит в кислороде с образованием оксида Сг₂О₃, в раскаленном состоянии он реагиру­ет с водяным паром:

2Сг + ЗН₂О = Сг₂О₃ + ЗН₂.

При нагревании с галогенами хром об­разует галогениды состава CrHal₃. Хром, так же как и алюминий, пассивируется кон-



Таблица 2


Деятельность учащихся


Совместно с учителем ста­вят цели урока











Стадия вызова к первой части лекции


Стадия осмысления


Стадия рефлексии


Стадия вызова ко второй части лекции


Стадия осмысления

Читает часть II лекции | Конспектируют Стадия рефлексии

Деятельность учителя

Целеполагание. Сообщает план лекции (за­писан на доске):

1. Общая характеристика
   переходных элементов.
   Строение атомов d-элементов.
   
2. Химические свойства
   простых веществ — хрома
   и железа.
   
3. Важнейшие соединения
   хрома и железа, их свойства
   

Предлагает учащимся са­мостоятельно дать краткую характеристику элементов хрома и железа


Читает часть I лекции




Организует групповое об­суждение




Предлагает учащимся са­мостоятельно составить уравнения реакций, отра­жающих химические свой­ства хрома и железа


Используя Периодическую систему химических эле­ментов Д. И. Менделеева, самостоятельно записыва­ют в тетради краткую ха­рактеристику элементов хрома и железа

Конспектируют в тетрадях часть I лекции

Сравнивают свои предпо­ложения и услышанное в ходе лекции

Записывают в тетради уравнения предполагаемых реакций

Организует групповое обсуждение­е

Соотносят свои предполо­жения и услышанное в ходе

лекции, выясняют причины неправильного написания отдельных уравнений реак­ций


Обобщают полученные знания по всей теме. В группах составляют класте­ры: первая группа — по же­лезу, вторая — по хрому

центрированными серной и азотной ки­слотами.

Хром растворяется при обычной темпе­ратуре в разбавленных кислотах (НС1, НВг, HI, H₂SO₄) с выделением водорода. В этих случаях в отсутствие воздуха образуются соли Сг²⁺, а на воздухе — соли Сг³⁺.

2. Железо. Железо — металл серого цве­та. В чистом виде оно довольно мягкое и ковкое. Железо реагирует с водяным паром, образуя Fe₃O₄ — смешанный оксид железа(И, III) FeO • Fe₂O₃:

3Fe + 4Н₂О = Fe₃O₄ + 4Н₂Т.

пар

На воздухе железо легко окисляется, осо­бенно в присутствии влаги (ржавление или коррозия):

4Fe + ЗО₂ + 6Н₂О = 4Fe(OH)₃.

Взаимодействуя с галогенами при нагре­вании, железо всегда образует галогениды железа (III), например:

2Fe + ЗС1₂ = 2FeCl₃.

Железо легко вступает во взаимодействие с соляной и разбавленной серной кислота­ми, вытесняя водород и образуя соли желе-за(П), например:

Fe + 2НС1 = FeCl₂ + Н₂.

Концентрированные кислоты — окисли­тели (азотная и серная) пассивируют желе­зо, однако растворяют его при разбавлении.

III. Важнейшие соединения хрома и железа и их свойства


Стадия вызова к третьей части лекции

Дает учащимся задание: Записывают свои предположите, какие соеди- предположения в тетради нения образуют хром и же­-

лезо и каковы их свойства


Стадия осмысления

Читает часть III лекции | Конспектируют Стадия рефлексии

Организует групповое об­суждение части III лекции и лекции в целом. Предлагает домашнее зада­ние: предположить, какими свойствами обладает и ка­кие важнейшие соединения образует данный d-элемент (каждому учащемуся пред­ложен какой-либо d-эле-мент)
/ . Соединения хрома. По своим химиче­ским свойствам соли Сг²⁺ похожи на соли Fe²⁺. Обрабатывая их растворы щелочами в отсутствие кислорода, можно получить жел­тый осадок гидроксида хрома(П), который обладает основными свойствами:

СгС1₂ + 2NaOH = Cr(OH)₂ + 2NaCl.

Соли трехвалентного хрома сходны с со­лями алюминия по составу, строению кри­сталлической решетки и растворимости. При действии щелочей на соли хрома (III) выпа­дает студнеобразный осадок гидроксида хро-ма(Ш) зеленого цвета:

Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Cr(OH)₃ + 3Na₂SO₄.

Гидроксид хрома (III) обладает амфотер-ными свойствами.

В результате прокаливания гидроксида хрома(Ш) можно получить оксид хрома Сг₂О₃:

2Сг(ОН)₃ = Сг₂О₃ + ЗН₂О.

Оксид хрома(Ш) Сг₂О₃ представляет собой зеленые кристаллы, практически нераствори­мые в воде. Он может быть также получен при прокаливании дихромата аммония:

(NH₄)₂Cr₂0₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4Н₂О.

При сплавлении оксида хрома(Ш) со щелочами и содой получаются хромиты, растворимые в воде:

Сг₂О₃ + 2NaOH - 2NaCrO₂ + Н₂О.

Наиболее важные соединения хрома в высшей степени окисления +6 — оксид хро-ма(VI) СгО₃ и соли хромовой и двухромовой кислот — хроматы и дихроматы.

В кислотной среде хромат-ион СгО| превращается в дихромат-ион Сг₂Оу" и на­оборот: кислотная среда

2CrO₄^2- + 2H⁺ ←========→ Cr₂O₇ + H₂O

щелочная среда ~


Журнал «Химия в школе». 2004. № 3. С.27-31.

2. Соединения железа. Гиддроксид желе-за(П) Fe(OH)₂ можно получить при действии растворов щелочей на соли железа(II) без доступа воздуха:

FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂| + Na₂SO₄.

Гидроксид железа(П) представляет собой студенистый осадок, плохо растворимый в воде. В присутствии кислорода воздуха он сразу же окисляется до бурого студенистого осадка гидроксида железа(Ш):

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2Н₂О = 4Fe(OH)₃.

Шдроксид Fe(OH)₂ проявляет более выра­женные основные свойства, чем Fe(OH)₃. Шдроксид железа (III) амфотерен. При нагре­вании Fe(OH)₃ в горячих концентрирован­ных растворах щелочей происходит его час­тичное растворение:

Fe(OH)₃ + ЗКОН = K₃[Fe(OH)₆].

Растворимые соли железа в воде сильно гидролизованы, и их водные растворы име­ют кислотную среду, поскольку гидроксиды железа (II) и (III) - слабые основания. ■