Конспект урока «Тяжелые металлы. Подготовка к ЕГЭ»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная многопрофильная школа № 44 им. В. Кудзоева

г. Владикавказа РСО-Алания

Тема урока:

«Тяжелые металлы. Подготовка к ЕГЭ»

г. Владикавказ, 2019

Тема: Тяжелые металлы. Подготовка к ЕГЭ.

11 класс (профильный уровень).

Цели:

Обобщить и систематизировать знания по теме «тяжелые металлы»

Показать особенности строения и химические свойства металлов побочных подгрупп.

Уметь использовать знания о тяжелых металлах при решении заданий ЕГЭ.

Задачи:

Образовательные:

А) формирование знаний о строении d- элементов- металлов.

Б) обобщение знаний о свойствах тяжелых металлов

2.Воспитательные:

А) способствовать формированию межличностных отношений

Б) обогащать словарный запас при ответах, правильно формулировать свои мысли.

3. Развивающие:

А) развивать познавательную активность при изучении материала

Б) продолжить формирование умений и навыков работы со справочным материалом.

«Человек не может обойтись без металлов…

Если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную, жалкую жизнь среди диких зверей…»

(Георг Агрокола 1556 г.)

Организационный момент.

Сегодня на уроке мы обобщим и закрепим знания и умения по теме «Тяжелые металлы».

Сведения о строении и свойствах металлов побочных подгрупп являются составной частью ЕГЭ.

Для этого необходимо вспомнить:

Какие металлы называются тяжелыми.

Где находятся эти металлы в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Что называется «провалом электрона».

Какое состояние атома называется «невозбужденным», а какое «возбужденным».

Выполним задание из КИМа .

Даны химические элементы: Al,Cl , Fe , S,Sc.

А) Определите, атомы каких из указанных элементов в возбужденном состоянии имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня ns1np2.

(Ответ:Sc,Al.)

Б) Из указанных элементов выберите 3 элемента, которые в П.С. Д.И. Менделеева находятся в одном периоде. Расположите выбранные элементы в порядке уменьшения электроотрицательности.

(Ответ:Cl,S,Al)

В) Из числа указанных в ряду элементов выберите 2 элемента, которые проявляют степени окисления +2 и +6.

(Ответ:Fe,S).

Актуализация знаний:

После небольшой разминки нам необходимо обобщить строение и свойства тяжелых металлов, т.к. эти знания необходимы при решении заданий ЕГЭ.

В большей степени нас будут интересовать строения и свойства следующих металлов:

Fe, Cr, Mn, Cu.

Герою знаменитого романа Даниэля Дефо повезло. Корабль, с которого он спасся, сидел на мели недалеко от острова. Робинзон сумел погрузить на плот все необходимое и благополучно переправился на остров. Ему повезло, еще раз цитируем роман: «После долгих поисков я нашел ящик нашего плотника, и это была для меня поистине драгоценная находка которую я не отдал бы тогда за целый корабль с золотом….»

Что было в плотницком ящике? Обыкновенный железный инструмент: топор, пила, молоток, гвозди. Без железа не может обойтись даже приключенческая литература.

Теперь на доске и в тетрадях покажем электронно-графическое строение железа в основном состоянии:

Fe +26 )2)8)14)2 1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2

Железо представлено 4 стабильными изотопамиFe54,Fe56,Fe57,Fe58.

Наиболее часто встречаются соединения железа 2+ и 3+ , реже +6.

Fe2+←Fe→ Fe3+

↓

Fe6+

Оксид и гидроксид Fe2+ FeO,Fe(OH)2

Оксид и гидроксид Fe 3+ Fe2O3Fe (OH)3

Оксид и гидроксид Fe 6+ FeO3 H2FeO4

Оксид и гидроксид железа +2 проявляют основные свойств.

На доске записываем уравнения взаимодействия оксида и гидроксида железа +2 с кислотой.

FeO + H₂SO₄= FeSO₄+ H₂O

Fe(OH)₂ + H₂SO₄= FeSO₄ + 2H₂O

Оксид железа 3+ и гидроксид железа 3+ проявляет амфотерные свойства. На доске записываем уравнения двойственного характера этих соединений.

Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O

Fe(OH)₃ +3HCl = FeCl₃ +3H₂O

Fe₂O₃ + Na₂CO₃ =2NaFeO₂ + CO₂

Fe(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Fe(OH)₆]

Оксид железа +6 и гидроксид железа +6 проявляют кислотные свойства.

FeO₃ +2NaOH = Na₂FeO₄ + H₂O

H₂FeO₄ +2NaOH = Na₂FeO₄ + H₂O

Следовательно: в ряду Fe2+ →Fe3+ →Fe+6 происходит усиление кислотных свойств.

СоединенияFeO и Fe(OH)₂ в окислительно-восстановительных реакциях проявляют свойства восстановителя.

Приведем примеры таких реакций:

(Ученики решают примеры окислительно-восстановительных реакций на доске и в тетрадях).

3FeO + 10HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Fe²⁺ -1e = Fe³⁺|3 - восстановитель

N⁺⁵ +3e = N⁺² |1 - окислитель

4Fe(OH)₂ + O₂ +2H₂O = 4Fe(OH)₃

Fe²⁺ -1e=Fe³⁺|4 - восстановитель

O₂ +4e= 2O^-2|1 - окислитель

СоединенияFe₂O₃ и Fe(OH)₃ могут проявлять свойства и окислителя и восстановителя.

Fe₂O₃ + C= 2FeO + CO

2Fe³⁺ +2e= 2Fe²⁺|1окислитель

C⁰ - 2e = C⁺²|1восстановитель

2Fe(OH)₃ + 3Br₂ + 10KOH = 2K₂FeO₄ +6KBr + 8H₂O

Fe³⁺ -3e =Fe⁺⁶ |2 - восстановитель

Br₂ + 2e =2Br^-|3 - окислитель

Следующим представителем тяжелых металлов является элемент № 24 Cr.

Это один из самых твердых металлов. Обладает высокой химической стойкостью, используется в производстве лигированных сталей. Большинство соединений хрома имеет яркую окраску разных цветов. За эту особенность элемент и был назван хромом, что в переводе с греческого означает «краска». Наиболее часто встречающиеся степени окисления хрома-Cr²⁺, Cr³⁺, Cr⁺⁶.

Оксиды и гидроксиды хрома, соответствующие этим степеням окисления:

CrO, Cr(OH)₂ – проявляют основный характер.

На доске записываем взаимодействие этих соединений с растворами кислот:

CrO + 2HBr = CrBr₂ + H₂O

Cr(OH)₂ + 2HBr = CrBr₂ + 2H₂O

Оксид и гидроксид хрома 3+ проявляют амфотерный характер.

Cr₂O₃ + 2NaOH = 2NaCrO₂ + H₂O

Cr(OH)₃ + 3KOH(раствор) = K₃[Cr(OH)₆]

Оксид и гидроксид хрома +6 проявляют кислотные свойства.

CrO₃ + H₂O =H₂CrO₄ хромовая кислота

2CrO₃ + H₂O = H₂Cr₂O₇ двухромовая кислота

CrO₃ + 2NaOH =Na₂CrO₄ + H₂O - образуется соль желтого цвета хромат натрия.

2CrO₃ + 2NaOH =Na₂Cr₂O₇ +H₂O – образуется соль оранжевого цвета бихромат натрия.

В ряду Cr²⁺ → Cr³⁺ → Cr⁺⁶ - усиливается окислительный характер соединений.

Выполним задание повышенного уровня сложности.

Для выполнения задания используйте перечень веществ:

Сульфид натрия, иодид калия, нитрат магния, хлороводород, дихромат натрия. Допустимо использование водных растворов. Из предложенного перечня веществ выберете вещества, между которыми может протекать ОВР реакция. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.

Решаем на доске ОВР-реакцию. Выбираем сильный окислитель и сильный восстановитель, это может быть Na₂Cr₂O₇ и HCl.

Na₂Cr₂O₇ + 14HCl = 2NaCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O

2Cr⁺⁶ +6e =2Cr³⁺|1 - окислитель

2Cl^- -2e = Cl₂⁰|3 - восстановитель

Марганец и железо – соседи не только по таблице Менделеева, в марганцевых рудах всегда присутствует железо. А вот в железных рудах марганец, к сожалению, есть не всегда. К сожалению-потому, что элемент №25 – одна из важнейших лигирующих добавок.

Электронное строение атома марганца Mn +25)2)8)13)2

Марганец в соединениях проявляет степени окисления от +1 до +7. Наиболее стабильные это Mn⁺²,Mn⁺⁴,Mn⁺⁷.

Выполним задание повышенного уровня сложности.

Оксид марганца (IV) прореагировал при нагревании с концентрированной соляной кислотой. Выделившийся газ пропустили через горячий раствор гидроксида калия. Полученный раствор разделили на 2 части. К одной части раствора добавили раствор нитрата серебра, в результате чего выпал белый осадок. К другой части раствора прилили раствор иодида натрия, образовался темно-бурый осадок. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Учащиеся у доски выполняют данное задание.

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Mn⁺⁴ +2e = Mn²⁺|1 - окислитель

2Cl^-–2e = Cl₂⁰|2 - восстановитель

3Cl₂ + 6KOH гор. = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

Cl₂⁰ + 2e = 2Cl^- |5- окислитель

Cl₂⁰ – 5e = 2Cl⁺⁵|2- восстановитель

KCl + AgNO₃ = KNO₃ + AgCl↓

KClO₃ +6 NaI+3H₂O = 3I₂ + KCl + 6NaOH

Cl⁺⁵ + 6e = Cl^- |1 - окислитель

2I^- –2e = I₂⁰|3 - восстановитель

Следующим жизненно важным элементом Периодической системы является 29 элемент- Сu.Это один из самых древних и самых популярных металлов. Популярным не только в среде инженеров-конструкторов, электриков и машиностроителей, но и у людей гуманитарных профессий- историков, скульпторов, литераторов.

Благодаря «провалу электрона» меди характерны степени окисления +1 и +2.

Выполним задания, которые показывают свойства меди и ее соединений:

Медную стружку растворили в разбавленной азотной кислоте и раствор нейтрализовали едким кали. Выделившееся вещество голубого цвета отделили, прокалили (цвет вещества изменился на черный), смешали с коксом и повторно прокалили. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Вспомним, что при растворении некоторых тяжелых металлов в разбавленной азотной кислоте происходит образование нитратов, воды и оксида азота (II).

3Cu + 8HNO₃ (разб.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Cu⁰ -2e = Cu²⁺|3 - восстановитель

N⁺⁵ +3e = N⁺² |2 - окислитель

2. Сu(NO₃)₂ + 2KOH = Cu(OH)₂ + 2KNO₃

3.Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

4. CuO + C = Cu + CO

3. Рефлексивная деятельность.

На уроке мы с вами постарались обобщить материал, который посвящен «тяжелым металлам». Для закрепления материала предлагаю самостоятельно выполнить следующие задания:

Соль, полученную при растворении железа в горячей концентрированной серной кислоте, обработали избытком раствора гидроксида натрия. Выпавший бурый осадок отфильтровали и прокалили. Полученное вещество сплавили с железом. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/367498-konspekt-uroka-tjazhelye-metally-podgotovka-k