Тема. Характеристика металлов главных подгрупп и их соединений. Щелочные и щелочноземельные металлы и их соединения. Алюминий и его соединния

Класс11 Дата_______ ФИО учителя Бестаева А.А.

Тема. Характеристика металлов главных подгрупп и их соединений. Щелочные и щелочноземельные металлы и их соединения. Алюминий и его соединния.

Цель урока: Обобщение и систематизация  знаний обучающихся о щелочных и щелочноземельных металлах и алюиминии как  о представителях типичных металлов. 

Задачи: 

Образовательная:  

• Рассмотреть общую характеристику щелочных и щелочноземельных металлов и алюминия на основании положения  в периодической таблице и строения атомов; 

• Рассмотреть  нахождение  металлов в природе, их физические и химические свойства;  

• Познакомить со способами качественного распознавания щелочных и щелочноземельных металлов в соединениях; 

• Познакомить учащихся  с историей открытия, распространением и использованием щелочных и щелочноземельных  металлов алюминия;  

• закрепить навыки решения расчетных задач по химии, пользуясь математическими методами. 

Развивающая: 

• Создать условия для развития у учащихся логического мышления и памяти, умения анализировать, делать выводы, сравнения, выделять главное, самоорганизовываться;  

• Развивать познавательный интерес, реализуя межпредметные связи  химии с другими науками.  

• «Умений учиться», использовать знания, умения и навыки в учебной деятельности при изучении различных предметов;   

• логического мышления на основе усвоения причинно-следственных связей, сравнительного анализа, способности четко формулировать свои мысли;                                                                                 

Воспитывающая 

• Повышение мотивации к изучению химии; 

• Воспитывать творческую, самоответственную личность, стремящуюся к самоорганизации; 

• активную жизненную позицию, человечность, порядочность; 

• средствами урока уверенность в своих знаниях и умений применять их на практике; 

• культуру безопасного поведения при проведении химического эксперимента, 

• подвести учащихся к выводу о самоценности человеческих качеств личности. 

• Воспитание дисциплины, ответственного отношения к делу. 

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний. 

Ход урока 

1. Мотивационно – целевой этап 

1. Организационный момент.  

1. Актуализация знаний учащихся:  Салют. Почему изображен салют? 

Фронтальная беседа по следующим вопросам: 

1.  В какой части периодической системы химических элементов  находятся металлы?

3.  Какой тип кристаллической решетки характерен для металлов?  

5.  Какие особенности внутреннего строения металлов определяют их тепло- и электропроводность? 

7. Что такое коррозия металлов? Как защитить металлы? 

8.  Где находятся активные металлы? 

9. Какие металлы образуют 1 группу главную подгруппу? Почему они находятся в одной группе?  

Главную подгруппу I группы периодической системы составляют:

литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr.
Все щелочные металлы имеют один s-электрон на внешнем электронном слое, который при химических реакциях легко теряют, проявляя степень окисления +1. Поэтому щелочные металлы являются сильными восстановителями. Радиусы их атомов возрастают от лития к францию. Электрон внешнего слоя с возрастанием радиуса атома находится все дальше от ядра, силы притяжения ослабевают и, следовательно, увеличивается способность к отдаче этого электрона, т.е. химическая активность. В электрохимическом ряду напряжений металлов все щелочные металлы стоят левее водорода.

Все щелочные металлы в твердом состоянии хорошо проводят электрический ток. Они легкоплавки, быстро окисляются на воздухе, поэтому их хранят без доступа воздуха и влаги, чаще всего под керосином. Щелочные металлы образуют соединения с преимущественно ионной связью.

Оксиды щелочных металлов - твердые гигроскопичные вещества, легко взаимодействующие с водой. При этом образуются гидроксиды - твердые вещества, хорошо растворимые в воде. Соли щелочных металлов, как правило, тоже хорошо растворяются в воде.

Химические свойства

1. Активно взаимодействуют с водой:

2Na + 2H₂O  2NaOH + H₂

2Li + 2H₂O  2LiOH + H₂
2. Реакция с кислотами:

2Na + 2HCl  2NaCl + H₂
3. Реакция с кислородом: На воздухе щелочные металлы мгновенно окисляются. Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).

4Li + O₂  2Li₂O(оксид лития)

2Na + O₂  Na₂O₂(пероксид натрия)

4. В реакциях с другими неметаллами образуются бинарные соединения:

2Li + Cl₂ = 2LiCl(галогениды)

2Na + S = Na₂S(сульфиды)

2Na + H₂ = 2NaH(гидриды)

6Li + N₂ = 2Li₃N(нитриды)

2Li + 2C = 2Li₂C₂(карбиды)

5. Качественная реакция на катионы щелочных металлов - окрашивание пламени в следующие цвета:

Li+ - карминово-красный

Na+ - желтый

K+, Rb+ и Cs+ - фиолетовый
Реагируют со спиртами и галогенопроизводными углеводородов
Характеристика элементов главной подгруппы II группы.
Главную подгруппу II группы Периодической системы элементов составляют: бериллий Be, магний Mg, кальций Ca, стронций Sr, барий Ba и радий Ra. Они называются щелочноземельными металлами.

Атомы этих элементов имеют на внешнем электронном уровне два s-электрона: ns². В хим. реакциях атомы элементов подгруппы легко отдают оба электрона внешнего энергетического уровня и образуют соединения, в которых степень окисления элемента равна +2.

В свободном состоянии эти металлы в природе не встречаются. К числу наиболее распространенных элементов относятся кальций и магний. Основными кальций содержащими минералами являются кальцит CaCO₃ (его разновидности - известняк, мел, мрамор), ангидрит CaSO₄, гипс CaSO₄ · 2H₂O , флюорит CaF₂ и фторапатит Ca₅(PO₄)₃F. Магний входит в состав минералов магнезита MgCO₃, доломита MgCO₃ · CaCO₃, карналлита KCl · MgCl₂ · 6H₂O. Соединения магния в больших количествах содержатся в морской воде.

Физические свойства. Бериллий, магний, кальций, барий и радий - металлы серебристо-белого цвета. Стронций имеет золотистый цвет. Эти металлы легкие, особенно низкие плотности имеют кальций, магний, бериллий. Радий является радиоактивным химическим элементом.

Бериллий, магний и особенно щелочноземельные элементы - химически активные металлы. Они являются сильными восстановителями. Из металлов этой подгруппы несколько менее активен бериллий, что обусловлено образованием на поверхности этого металла защитной оксидной пленки.
Химические свойства

1.Взаимодействие с простыми веществами.

Все легко взаимодействуют с кислородом и серой, образуя оксиды и сульфаты:

2Be + O₂ = 2BeO

Ca + S = CaS

Бериллий и магний реагируют с кислородом и серой при нагревании, остальные металлы - при обычных условиях.

Все металлы этой группы легко реагируют с галогенами:

Mg + Cl₂ = MgCl₂

При нагревании все реагируют с водородом, азотом, углеродом, кремнием и другими неметаллами:

Ca + H₂ = CaH₂ (гидрид кальция)

3Mg + N₂ = Mg₃N₂ (нитрид магния)

Ca + 2C = CaC₂ (карбид кальция)

Карибид кальция - бесцветное кристаллическое вещество. Технический карбид, содержащий различные примеси, может иметь цвет серый, коричневый и даже черный. Карбид кальция разлагается водой с образованием газа ацетилена - важного продукта хим. промышленности:

CaC₂ + 2H₂O = CaOH)₂ + C₂H₂

1. Взаимодействуют с водой.

Бериллий с водой не взаимодействует, т.к. реакции препятствует защитная пленка оксида на поверхности металла. Магний реагирует с водой при нагревании:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂

Остальные металлы активно взаимодействуют с водой при обычных условиях:

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂

1. Взаимодействие с кислотами.

Все взаимодействуют с хлороводородной и разбавленной серной кислотами с выделением водорода:

Be + 2HCl = BeCl₂ + H₂

Разбавленную азотную кислоту металлы восстанавливают главным образом до аммиака или нитрата аммония:

2Ca + 10HNO₃(разб.) = 4Ca(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

В концентрированных азотной и серной кислотах (без нагревания) бериллий пассивирует, остальные металлы реагируют с этими кислотами.

1. Взаимодействие с щелочами.

Бериллий взаимодействует с водными растворами щелочей с образованием комплексной соли и выделением водорода:

Be + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Be(OH)₄] + H₂

Остальные металлы II группы с щелочами не реагируют.

1. Взаимодействие с оксидами и солями металлов.

Магний и щелочноземельные металлы могут восстанавливать многие металлы из их оксидов и солей:

TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂

V₂O₅ + 5Ca = 2V + 5CaO

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы получают электролизом расплавов их хлоридов или термическим восстановлением их соединений:

BeF₂ + Mg = Be + MgF₂

MgO + C = Mg + CO

3CaO + 2Al = 2Ca + Al₂O₃

3BaO + 2Al = 3Ba + Al₂O₃

Характеристика элементов главной подгруппы III группы. Алюминий.
Алюминий находится в главной подгруппе III группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атома алюминия имеются свободные р-орбитали, что позволяет ему переходить в возбужденное состояние. В возбужденном состоянии атом алюминия образует три ковалентные связи или полностью отдает три валентных электрона, проявляя степень окисления +3.

Алюминий является самым распространенным металлом на Земле: его массовая доля в земной коре составляет 8,8%. Основная масса природного алюминия входит в состав алюмосиликатов - веществ, главными компонентами которых являются оксиды кремния и алюминия.

Алюминий - легкий металл серебристо-белого цвета, плавится при 600°C, очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в листы и фольгу. По электропроводности алюминий уступает лишь серебру и меди.
Взаимодействие с простыми веществами:

1. с галогенами:2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃
   
   
   

1. с кислородом:4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃
   
   
   

1. ссерой:2Al + 3S = Al₂S₃
   
   
   

1. с азотом:2Al + N₂ = AlN
   
   С водородом алюминий непосредственно не реагирует, но его гидрид AlH3 получен косвенным путем.
   Взаимодействие со сложными веществами:
   
   
   

1. с кислотами:2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂
   
   
   
   

1. со щелочами:2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂
   
   Если NaOH в твердом состоянии:
   
   2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAlO₂ + 3H₂
   
   3. с водой:2Al + 6H2O = 2Al(OH)₃ + 3H2
   Свойства оксида и гидроксида алюминия: оксид алюминия, или глинозем, Al₂O₃ представляет собой белый порошок. Оксид алюминия можно получить, сжигая металл или прокаливая гидроксид алюминия:
   2Al(OH)3 = Al₂O₃ + 3H₂O
   
   Оксид алюминия практически не растворяется в воде. Соответствующий этому оксиду гидроксид Al(OH)₃ получают действием гидроксида аммония или растворов щелочей, взятых в недостатке, на растворы солей алюминия:
   
   AlCl₃ + 3NH₃ · H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl
   
   Оксид и гидроксид этого металла являются амфотерными, т.е. проявляют как основные, так и кислотные свойства.
   Основные свойства:
   
   Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O
   
   2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O
   Кислотные свойства:
   
   Al₂O₃ + 6KOH +3H₂O = 2K₃[Al(OH)₆]
   
   2Al(OH)₃ + 6KOH = K₃[Al(OH)₆]
   
   Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O
   Алюминий получают электролитическим методом. Он не может быть выделен из водных растворов солей, т.к. является очень активным металлом. Поэтому основным промышленным методом получения металлического алюминия является электролиз расплава, содержащего оксид алюминия и криолит.
   
   Металлический алюминий широко используется в промышленности, по объему производства занимает второе место после железа. Основная масса алюминия идет на изготовление сплавов:
   
   Дуралюмин - сплав алюминия, содержащий медь и небольшое количество магния, марганца и других компонентов. Дуралюмины - легкие прочные и коррозионностойкие сплавы. Используют в авиа- и машиностроении.
   
   Алюминий - пластичный металл, поэтому из него изготавливают тонкую фольгу, используемую в производстве радиотехнических изделий и для упаковки товаров. Из алюминия делают провода, краски «под серебро».
   Строение атомов металлов изученных групп
   
   
   
   

Физические свойства:

Общие химические свойства

Встречаемость в природе

Применение

Закрепление и проверка знаний

Контрольные вопросы

1. Перечислите щелочные металлы. Почему они так называются?

2. Каковы особенности строения атомов щелочных металлов?

3. Какова степень окисления щелочного металла в соединении? Почему?

4. Каковы физические свойства щелочных металлов?

5. Какой из щелочных металлов наиболее активен и почему?

6. Какие реакции характерны для щелочных металлов?

7. Какие оксиды и пероксиды получаются при окислении щелочных металлов?

8. Как окрашивают пламя атомы и ионы щелочных металлов?

9. Какие химические связи образуют щелочные металлы с неметаллами?

10. Как можно получить щелочные металлы?

11. Где применяются щелочные металлы?

12. Какие элементы образуют щелочноземельных металлов?

13. Где в периодической системе расположены эти элементы?

14. Каковы особенности строения атомов этих металлов?

15. Какая степень окисления характерна щелочноземельных элементов в соединениях?

16. Каковы физические свойства кальция, магния?

17. Как нужно хранить эти металлы?

18. Как можно получить эти металлы?

19. Перечислите реакции, характерные для этих металлов.

20. Каково строение атома алюминия?

21. Какова степень окисления алюминия в соединениях? Почему?

22. Каковы физические свойства алюминия?

23. Как ведет себя алюминий в химических реакциях? Почему?

24. С какими кислотами алюминий не взаимодействует?

25. Как алюминий взаимодействует с щелочами?

2. Какие металлы алюминий может восстановить из солей или оксидов?

3. Какие реакции доказывают амфотерность оксида и гидроксида алюминия?

4. Что происходит с гидроксидом алюминия при нагревании?

5. V. Подведение итогов. Рефлексия. 

1. Мне это пригодится в жизни. 

2. На уроке было над чем подумать. 

3. На все возникшие у меня вопросы я получил(а) ответы. 

4. На уроке я поработал(а) добросовестно 

 Учитель: Спасибо за урок. Заканчиваем урок на поэтической нотке. 

Человек рождается на свет, 

Чтоб творить, дерзать и не иначе. 

Чтоб оставить в жизни добрый след 

И решить все трудные задачи. 

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/472628-tema-harakteristika-metallov-glavnyh-podgrupp