Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы

Урок-путешествие. 9 класс

 

Второй (заключительный) урок по теме «Элементы главной подгруппы II группы».

Задачи урока. Обучающие. Рассмотреть химические свойства элементов главной подгруппы II группы. Вспомнить двойственный (амфотерный) характер оксида и гидроксида бериллия. Познакомить учащихся со способами получения и с историей открытия этих элементов. Повторить окислительно-восстановительные реакции (ОВР) и алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях таких реакций методом электронного баланса. Продолжить планомерную подготовку учащихся к единому государственному экзамену (выполнение заданий тестового типа, ОВР).

Развивающие. Развивать мышление учащихся, в том числе умение анализировать, смекалку, эрудицию, познавательный интерес с помощью химического эксперимента.

Воспитательные. Воспитывать в учащихся такие личностные качества, как целеустремленность, наблюдательность, умение работать в коллективе, ответственность.

Методические приемы объяснения нового материала. Рассказ, беседа, демонстрация опытов, самостоятельная работа учащихся.

Оборудование и реактивы. Н а  с т о л е   у ч и т е л я: магнитофон с кассетой, тигельные щипцы, спиртовка, спички, две чашки Петри, кристаллизатор; фенолфталеин, вода, образцы металлов главной подгруппы II группы: магний и кальций.

Н а  с т о л а х  у ч а щ и х с я: тестовые задания, справочный материал, опорный конспект «Получение металлов», спички, небольшие чашечки с тампонами из ваты, смоченной солями кальция, стронция и бария.

Девиз урока. Ни шагу назад, ни шагу на месте, а только вперед, и только все вместе!

ХОД УРОКА

Введение в урок. Актуализация опорных знаний

УЧИТЕЛЬ. Здравствуйте, ребята! На сегодняшнем уроке мы продолжим наше увлекательное путешествие в страну «Металлию» и посетим хорошо известный город «Щелочноземельск». Жителями этого города являются элементы IIа группы периодической системы, начиная с кальция. А в пригороде живут остальные элементы этой подгруппы. Давайте перечислим все эти элементы.

УЧЕНИК. Это бериллий Ве, магний Mg, кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra.

УЧИТЕЛЬ. Но готовы ли вы к сегодняшнему путешествию? Давайте проверим, крепки ли ваши знания. Для этого я предлагаю вам тест, состоящий из пяти заданий. К каждому заданию дается четыре варианта ответа. Внимательно прочитайте и задания, и предлагаемые варианты ответов и обведите верный ответ в кружок. Отвечайте только после того, как вы их поняли и проанализировали. На этот вид работы отводится всего 5 мин.

Тест

1. К щелочно-земельным металлам не относят:

а) кальций;  б) бериллий;

в) стронций; г) барий.

2. Стабильных природных изотопов не имеет:

а) стронций;  б) барий;

в) радий; г) бериллий.

3. Из элементов главной подгруппы II группы хранить на воздухе можно:

а) барий;  б) кальций;

в) стронций; г) магний.

4. В простых веществах, образованных элементами главной подгруппы II группы, связь между атомами:

а) ионная;  б) ковалентная;

в) металлическая; г) водородная.

5. Сплав под названием бериллиевая бронза внешне похож на золото. Из него изготавливают пружины и клапаны специального назначения. Судя по названию, помимо бериллия в состав сплава входит:

а) железо;  б) цинк;

в) серебро; г) медь.

О т в е т ы. 1 – б; 2 – в; 3 – г; 4 – в; 5 – г.

 

УЧИТЕЛЬ. Молодцы! Вы отлично справились с предложенными заданиями. Вижу, что вы готовы к приобретению новых знаний. Тогда немедля мы двинемся в путь! И первая наша станция ? «Информационная».

Вывешивается плакат с названием станции и звучит песня «Ничего на свете лучше нету» из мультфильма «Бременские музыканты».

Станция «Информационная»

УЧИТЕЛЬ. На прошлом нашем занятии мы познакомились с магнием и кальцием, а сегодня поговорим о бериллии и радии.

УЧЕНИК (выступает с небольшим сообщением о бериллии). Бериллий был открыт в 1798 г. Л.Вокленом. Название элемента происходит от немецкого слова «Brille», обозначающего очки. В XVIII в. стекла очков готовили из монокристаллических образцов минерала берилла. Бериллий ядовит. Вдыхание паров его оксида вызывает бериллоз – общее отравление организма, заканчивающееся летальным исходом.

УЧИТЕЛЬ. А что вы знаете о радии?

УЧЕНИК. Радий – это редкий радиоактивный элемент, не имеющий стабильных изотопов.

УЧИТЕЛЬ. Действительно, радий – очень редкий радиоактивный металл (содержание в земной коре 1•10¹⁰ %). Например, 40 т африканского карналлита содержат 1 г радия. Самый устойчивый изотоп – ²²⁶Ra – с периодом полураспада около 1600 лет в результате ядерной реакции превращается в радон:

Вторым продуктом распада является -частица, т.е. полностью ионизированный (потерявший все свои электроны) атом гелия.

У Владимира Владимировича Маяковского есть такие строчки о радии:

Поэзия – та же добыча радия.
В грамм добыча, в год труды.
Изводишь единого слова ради
тысячи тонн словесной руды.

Станция «Химическая»

УЧИТЕЛЬ. Следующая остановка – станция «Химическая». (Звучит песня и вывешивается плакат с названием станции.) Вначале давайте вспомним химические свойства ранее изученных элементов II группы.

Далее учитель демонстрирует опыты.

1. Опыт «Взаимодействие кальция с водой».

Учащиеся пишут уравнение химической реакции:

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂.

УЧИТЕЛЬ. В чашке Петри находится кальций, а в кристаллизаторе – вода. Добавляем в воду фенолфталеин. Берем щипцами кусочек кальция, опускаем его в воду. Начинается выделение водорода. За счет образования гидроксида кальция и изменения окраски фенолфталеина вода в кристаллизаторе стала малиновой.

2. Опыт «Взаимодействие магния с кислородом».

Учащиеся вновь пишут уравнение химической реакции:

2Mg + O₂ = 2MgO.

УЧИТЕЛЬ. В чашке Петри находится магний. Берем щипцами кусочек магния и поджигаем его. Он быстро и очень ярко сгорает. Образуется оксид магния.

Но бериллий, магний и щелочно-земельные металлы могут взаимодействовать и с другими неметаллами. Образуются соответствующие бинарные соединения – гидриды, галогениды, сульфиды, карбиды, нитриды и т.д. К какому типу принадлежат эти реакции (по числу и составу исходных и полученных веществ)?

Задание для класса.

Составить уравнения химических реакций и назвать получившиеся соединения:

1) барий + водород —>….;

2) бериллий + хлор —>….;

3) кальций + сера —>….;

4) кальций + углерод —>….;

5) магний + азот —>…..

Ученик, который раньше всех справляется с этим заданием, выходит к доске, записывает уравнения реакций и расставляет коэффициенты методом электронного баланса по изученному в 8-м классе алгоритму, одновременно комментируя свои действия.

УЧЕНИК. Подчеркиваем символы элементов, степени окисления которых изменяются; составляем электронные уравнения, определяя число отданных и принятых электронов; уравниваем число отданных и принятых электронов, подобрав наименьшее общее кратное и дополнительные множители, и, наконец, расставляем коэффициенты.

Таким образом, класс еще раз повторит и закрепит алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса, поскольку ОВР являются одним из основных элементов содержания ЕГЭ.

3. Опыт «Взаимодействие с кислотами».

УЧИТЕЛЬ. Все металлы этой подгруппы взаимодействуют с растворами сильных кислот.

Учащиеся записывают уравнения химических реакций:

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂,

Ca + 2HCl = CaCl₂ + H₂.

УЧИТЕЛЬ. А теперь давайте вспомним, почему щелочно-земельные металлы так называются.

УЧЕНИК. Словом «земля» алхимики обозначали плохо растворимые соединения. Поскольку при смачивании водой оксидов кальция, стронция и бария образовывалась щелочная среда, то эти оксиды стали называть щелочными землями, а металлы – щелочно-земельными.

УЧИТЕЛЬ. В чем особенность бериллия?

УЧЕНИК. Бериллий является элементом, оксид и гидроксид которого проявляют амфотерный характер: они образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и со щелочами.

УЧИТЕЛЬ. Докажите это соответствующими уравнениями реакций.

УЧЕНИК (выходит к доске и записывает уравнения). Взаимодействие оксида бериллия с хлороводородной кислотой:

BeO + 2HCl = BeCl₂ + H₂O,

взаимодействие оксида бериллия с гидроксидом натрия:

BeO + 2NaOH = Na₂BeO₂ + H₂O.

УЧИТЕЛЬ. А теперь мы проведем такой эксперимент. Перед вами находятся образцы cолей трех металлов. Все они на вид одинаковые. А как же определить, где соль кальция, где бария, а где стронция? Для этого обратимся к справочному материалу.

На данном этапе необходимо провести качественное обнаружение ионов щелочно-земельных металлов: облить тампоны, лежащие в чашечках, этиловым спиртом и поджечь. Обратить внимание на цвет пламени спирта.

Станция «Потребительская»

Далее учитель обращает внимание на опорный конспект, который лежит на столах учеников, активно обсуждает его с классом. Необходимый для запоминания материал учащиеся помечают у себя в тетрадях.

Опорный конспект

 

Закрепление изученного материала

УЧИТЕЛЬ. Ну вот и подошло к концу наше путешествие в город «Щелочноземельск». Но не расстраивайтесь, ведь впереди нас с вами ждет увлекательнейшая экскурсия по другим городам «Металлии», таким, как «Железногорск» и «Алюминевск». Но прежде чем уехать в наш городок Рассказово, необходимо ответить на вопросы от жителей «Щелочноземельска».

Для закрепления изученного материала используются карточки, в которых два вопроса: первый направлен на воспроизведение теоретического материала, а второй – это задача или упражнение по химии (применение знаний в знакомой ситуации). На этот вид работы отводится 15 мин.

Проверочная работа по теме
«Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы»

К а р т о ч к а  1

1. Что общего и в чем различие в строении атомов элементов главной подгруппы II группы периодической системы? Можно ли их назвать элементами с постоянной степенью окисления?

2. Какие вещества из перечисленных ниже могут реагировать с металлическим магнием при обычных условиях:

а) разбавленная серная кислота;

б) концентрированная азотная кислота;

в) гидроксид натрия;

г) хлорид алюминия (раствор);

д) хлорид меди(II) (раствор)?

Напишите уравнения соответствующих реакций.

 

К а р т о ч к а  2

1. Исходя из положения бария и кальция в периодической системе Д.И.Менделеева, предположите:

а) какой из этих двух металлов имеет более высокую температуру плавления?

б) какой из этих двух металлов более твердый?

в) Какой из этих двух металлов является более сильным восстановителем?

Объясните свои предположения.

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

ВаСО₃ —> ВаО —> Ва(ОН) ₂ —> ВаSО₃ —> ВаSО₄.

Уравнение последней реакции запишите также в ионной форме.

 

К а р т о ч к а  3

1. Какие элементы называют щелочно-земельными металлами? Можно ли их отождествлять со всеми элементами главной подгруппы II группы периодической системы?

2. Перечислите известные вам химические свойства элементов рассматриваемой подгруппы. Напишите уравнения реакций магния с кислородом, кальция с углеродом, бария с водой, стронция с водородом.

 

К а р т о ч к а  4

1. Расскажите о биологической роли элементов магния и кальция в живой природе. За счет каких продуктов питания восполняется запас кальция в организме человека?

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ca —> Ca(OH) ₂ Ca —> CaCO₃ Ca —> CaO Ca —> Ca(OH) ₂ Ca —> CaCl₂ Ca —> Ca.

Уравнение последней реакции запишите также в ионной форме.

 

К а р т о ч к а  5

1. Какие процессы называют кальциетермией и магниетермией? Какие металлы получают такими способами? К какому типу металлургических процессов относят кальциетермию и магниетермию?

2. Щелочно-земельный металл массой 5 г окислили кислородом воздуха. Полученный оксид прореагировал с водой, в результате образовался гидроксид металла массой 9,25 г. Какой щелочно-земельный металл был взят?

 

К а р т о ч к а  6

1. Кратко охарактеризуйте важнейшие соли щелочных и щелочно-земельных металлов и магния, их нахождение и роль в природе, применение, свойства.

2. Оксид и гидроксид бериллия имеют амфотерный характер. Докажите это уравнениями соответствующих реакций.

Итоги урока

УЧИТЕЛЬ. Ребята! Понравился ли вам наш сегодняшний урок? Что нового (интересного, увлекательного, познавательного) вы сегодня для себя узнали? Какие знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся вам в вашей дальнейшей жизни?

Учитель благодарит учеников за сотрудничество и за активную работу на уроке.

Домашнее задание

УЧИТЕЛЬ. Осталось только записать домашнее задание.

1) § 12 по учебнику О.С.Габриеляна «Химия. 9 класс» (М.: Дрофа, 2006), упражнение 5 после параграфа.

2) Творческое задание. Написать сочинение (о химическом веществе или процессе), посвященное химии щелочно-земельных металлов, или сделать плакаты на эту тему.

Это для всех учеников.

Для учащихся, желающих попробовать свои силы в решении задач высокой сложности: «582,4 г фосфида кальция растворили в хлороводородной кислоте. Получили фосфид водорода и хлорид кальция. Фосфид водорода сожгли и получили оксид фосфора(V), который растворили в 800 мл 25%-го раствора гидроксида натрия, имеющего плотность 1,28 г/см³. Составьте уравнения протекающих реакций и определите, какая соль образовалась в результате этих превращений. Какова массовая доля образовавшейся соли в полученном растворе?»

 

Л и т е р а т у р а

Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Изучаем химию в 9 классе. Дидактическое пособие к учебнику О.С.Габриеляна «Химия-9» для учащихся и учителей общеобразовательных учебных заведений. М.: Сиринъ према, 2004; Еремина Е.А., Рыжова О.Н. Справочник школьника по химии. М.: Экзамен, 2006; Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. М.: Новая волна, Умеренков, 2007; Артемов А.В. Школьные олимпиады. Химия. 8–11 классы. М.: Айрис-пресс, 2007.

А.Г.МАЛИН,
учащийся школы № 8
(г. Рассказово, Тамбовская обл.)