Тема: Лужні елементи. Фізичні та хімічні властивості простих речовин. Оксиди, гідроксиди лужних елементів. Біологічна роль лужних елементів

Урок в 11 класі

Тема: Лужні елементи. Фізичні та хімічні властивості  простих речовин. Оксиди, гідроксиди лужних елементів. Біологічна роль лужних елементів.

Мета: сформувати загальне уявлення про елементи головної підгрупи І групи та їх типових представників Na і K, будову їх атомів, фізичні та хімічні властивості, привести в систему знання про властивості сполук Na і K та їх застосування; розвивати вміння учнів порівнювати, узагальнювати, робити висновки; закріпити вміння учнів складати окисно – відновні рівняння хімічних реакцій, продовжувати формувати науковий світогляд  учнів.

Тип уроку: урок засвоєння знань, умінь і навичок і творчого застосування їх на практиці.

Методи і форми: бесіда, лекція, групова робота, демонстраційний експеримент.

Обладнання: періодична система хімічних елементів, таблиця, розчинності, ряд  активності металів.

Демонстрації: 

 –  Na з водою, дослідження з фенолфталеїном;

 –  Горіння кухонної солі та солі К в полум’ї спиртівки.

Хід уроку:

І. Організаційний  момент.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

1) окисно – відновне рівняння:

2K⁰+2H₂⁺¹O→2K⁺¹OH+H₂⁰

  К⁰ – 1е →К⁺¹ │1 │  │2  відновник

  2

H₂⁺¹+2е→Н₂⁰ │2 │ │1  окисник

2)задача: Оксид хімічного елемента І групи головної підгрупи має відносну молекулярну масу 62. Назвіть елемент, формулу гідрату.

ІІІ. Активізація пізнавальної діяльності:

Хімічний калейдоскоп:

1. Найлегший елемент – Li
2. Найтугоплавкіший –W
3. Найпоширеніший – Al
4. Найтвердіший –Cr
5. Найбільш електропровідний –Ag
6. Найважчий –Os
7. Найактивніший –Fr
8. Найпластичніший –Au
9. Найбільш легкоплавкий –Hg
10. Найм’якший  –  Na

IV.Мотивація навчальної діяльності:

Група металів має спільну назву лужні. В чистому вигляді їх не бачили, а сполуки – дуже важливі для життя з давніх  –  давен і сьогодні:

Учні виступають з підготовленими повідомленнями:

Без солі не проживеш.

Погане слово – сіль на рану.

Хліб – сіль їж – та правду ріж.

Без солі і хліб не до смаку.

Сіль не золото, але золотом борщ не  посолиш.

NaCl пропускає ультрафіолетові промені. Прозорі кристали з Артемівська використовують в оптичних приладах – кристал NaCl здатен запам’ятати до 1млрд байт інформації завдяки складним процесам, які проходять під дією сонячного світла. Можливо, саме кухонна сіль – майбутнє комп’ютерів?

Особливим попитом користувалася кухонна сіль. Колись в Голландії існувала важка кара: винуватцям не давали солі. Через деякий час ці люди помирали, а їх трупи швидко розкладалися. На Сієрра  –  Леонському узбережжі жадоба негрів до солі була така велика, що вони віддавали за неї жінок, дітей і все, що їм було дороге. В Стародавньому Римі легіонерам часто платили сіллю, звідси і назва – «солдат».

Всім відома приказка « не солоно поївши». Існує легенда, що у 13 ст. на прийомі в імператора сіль подавали в золотому ларку.  Відповідав за сіль спеціальний слуга, який слідкував за тим , щоб туди не підсипали отрути. Крайнім за столами солі  не вистачало, і вони їли непідсолену їжу.

Сіль міняли на срібло і золото. Середній європеєць споживає 15 г. солі, японець 60. Саме у них високий рівень гіпертонії (чума ХХ століття).

V. Вивчення нового матеріалу.

Положення в періодичній системі, будова атома:

  Na  ﴿ ﴿ ﴿ K   ﴿ ﴿ ﴿ ﴿

 281   2881

1s²2s²2p⁶3s¹   1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Таблиця з фізичними властивостями.

Учні роблять висновки про пониження температури плавлення та підвищення густини металів вниз по групі.

Фізичні властивості лужних металів

                        Літій                        Натрій                           Калій

                                            Рубідій                     Цезій

Лужні метали – сріблясто – білі речовини, крім цезію, у якого золотаве забарвлення. На свіжому повітрі ці метали у розрізі мають блискучу поверхню, але при контакті з киснем повітря дуже швидко стає тмяним, тому їх зберігають під шаром гасу. Більшість складних сполук лужних металів безбарвні, оскільки електронна оболонка Me⁺ (оболонка інертного газу) є дуже стійкою, а йони не деформані (якщо Йони не деформані, то сполука безбарвна).

Фізичні властивості лужних металів змінюються досить закономірно залежно від положення в періодичній системі елементів, будови атома і структури кристалічної решітки.

 Температури плавлення і кипіння для металів ІА –  підгрупи низькі, вони зменшуються по групі згори вниз, а густини, навпаки, збільшуються. Це пояснюється так. Валентні електрони надзвичайно тонким шаром розподіляються по позитивно заряджених йонах s – металів, параметри кристалічних комірок зростають( завдяки збільшенню радіусів атомів)із зростанням порядкового номера, що призводить до послаблення хімічних зв’язків. Це й зумовлює зменшення температур плавлення. Однак поряд із зростанням радіусів збільшується і маса атомів. У калію відбувається різке збільшення радіуса порівняно з натрієм, тому вплив об’єму переважає над впливом маси, що призводить до зниження густини порівняно з натрієм.

Лужні метали дуже м’які, пластичні, легко ріжуться ножем, тому їх неможливо використовувати як конструкційні матеріали, але літій і натрій застосовуються у сплавах з іншими металами.

Поширення в природі.

В Україні є поклади кам’яної солі у Донецькій (Артемівськ), Закарпатській (Солотвино) областях а також калійних солей у Львівській та Івано – Франківській (Калуш)областях.

Учні роблять висновок про знаходження лужних металів у природі тільки у вигляді сполук через свою хімічну активність.

Способи одержання.

Електроліз

NaCl  KCl

2NaCl2 Na + Cl₂  2 KCl2K + Cl₂

Хімічні властивості.

У хімічних реакціях атоми лужних металів виявляють сильні відновні властивості, вони легко втрачають валентні електрони, перетворюючись на позитивно заряджені йони – катіони:  Me⁰ –  e  →Me⁺

Лужні метали належать до найбільш хімічно активних елементів. Їх активність зростає в групі зверху вниз.

На основі знань про хімічні властивості металів учні складають рівняння взаємодії лужних металів з киснем, неметалами, водою, кислотами.

З киснем тільки літій окислюється до оксиду, решта лужних металів дає пероксиди(в яких ступінь окиснення Оксигену дорівнює  – 1) чи супероксиди (в старій номенклатурі – над пероксиди, в яких О ^{– 1})

4Li + O₂ →2Li₂O; 2 Na + O₂ → Na₂O₂ ; K + O₂  →KO₂(або K₂O₄)

З воднем лужні метали утворюють гідриди:

2Li + H₂  → 2LiH;

З азотом – нітриди; при кімнатній температурі у реакцію вступає літій, решта лужних металів – при нагріванні 6 Me + 3N₂  →2 Me₃N;

З галогенами – галіти : 2Me + Hal₂ →2MeHal, де Hal – F, Cl, Br, I

З сіркою та її аналогами (Se, Te)у розплавленому стані чи при нагріванні – халькогеніди.

2 Na + S  →Na₂S  2K + S  →K₂S

Взаємодія з водою:

Учитель демонструє реакцію взаємодії Натрію з водою.

При взаємодії з водою утворюються луги і водень:

2K + 2H₂O →2KOH + H_2• 2 Na + 2H₂O →2NaOH + H_2•

Взаємодія з кислотами ( розведена сульфатна H₂SO₄, галогеноводневі  HF, HCl, HBr, Hl, фосфатна H₃PO₄ та інші слабкі кислоти), в яких окисником завжди є йон Гідрогену Н+ (чи, точніше, гідроксоній – катіон Н₃О+) супроводжуються виділенням водню та утворенням солі і проходить за загальною схемою:

2 Me + 2HAn  → 2MeAn+ H_2• 2 Na+2HCl  →2NaCl + H_2•

Взаємодія з оксигеновмісними кислотами (нітратна HNO₃, концентрована сульфатна H₂SO₄ та ін..), окислювальна здатність яких зумовлюється не наявністю йона Гідрогену, а властивостями недисоційованих молекул самих кислот чи їх кислотних залишків – аніонів. Особливість дії цих кислот полягає в тому, що вони окиснюють метал без виділення водню:

8Na + 10HNO_3(розв)  →8NaNO₃ + NH₄NO₃+3 H₂O,

3 Na + 4 HNO_{3(п. розв)}  →3 NaNO₃+ NO+2 H₂O,

8Na + 5H₂SO_4(конц.)  → 4 Na₂SO₄+H₂S +4 H₂O.

Клас ділиться на групи і працює над хімічними властивостями оксидів (1 група) та лугів(2 група).

Оксиди Натрію і Калію, їх властивості.

Взаємодія

1.     З водою : 

Na₂O + H₂O = 2 NaOH  K₂O + H₂O = 2 KOH

2.     З кислотами:

Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O  K₂O + H₂SO₄=K₂SO₄ + H₂O

3.     З кислотними оксидами:

Na₂O + СО₂= Na₂СО₃ K₂O +SiO₂=K₂SiO₃

Луги – добре розчинні у воді.

 Гідроксиди Натрію і Калію, їх властивості.

1.     Взаємодія з кислотними оксидами:

2NaOH + CO₂=Na₂CO₃ + H₂O  2KOH + SO₂ =K₂SO₃ +  H₂O

2.     Взаємодія з кислотами:

NaOH + HCl =NaCl + H₂O  2KOH +H₂ SO₄= K₂SO₄ + H₂O

3.     Взаємодія з солями:

2NaOH + CuSO₄=Na₂SO₄+Cu(OH)₂

2KOH +  CuSO₄=K₂SO₄+ Cu(OH)₂

Солі лужних металів:

 Катіони лужних металів  Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺ забарвлюють полум’я спиртівки у відповідні кольори.

Учні виступають з повідомленнями про біологічну роль Натрію і Калію.

Біологічна роль.

Натрій і Калій – життєво необхідні елементи, які беруть участь в обміні речовин. За вмістом в організмі людини Натрій (0,08%) і Калій (0,23%) належить до макроелементів, а решта лужних металів – до мікроелементів.

Натрій і Калій є антагоністами (при збільшенні кількості Натрію в організмі підсилюється виведення Калію нирками, тобто настає гіпокаліємія).

 Маса Натрію в організмі дорослої людини становить приблизно 100г, а Калію – 140 г. Йони цих елементів входять до складу плазми крові, внутріклітинних і міжклітинних рідин, кісток, м’язових тканин. Людина втрачає Натрій і Калій переважно із потом і сечею. Для поновлення організму Натрієм необхідно щодня споживати з їжею 3 – 6 г. солі. Найбільше Калію містять боби, курага, чорнослив, виноград, хліб, крупи. Середньодобова потреба дорослої людини в Калії становить 3 – 4 г.

Калій є одним із найважливіших елементів для рослин. Він прискорює їх  розвиток, збільшує стійкість хвороб і несприятливих погодних умов. Тому в сільському господарстві використовують калійні добрива.

 VІ. Узагальнення й систематизація знань:

1. Напишіть рівняння хімічних реакцій, щоб здійснити ланцюжок перетворень:

1). K→KOH→K₂CO₃→KCl

2).Na→Na₂O→NaOH→Na₂CO₃→Na

2. Учні роблять висновок про зв'язок між будовою та властивостями елементів – металів, їх хімічну активність, роль в природі та житті людини.

VІІ. Домашнє завдання

Вивчити §20.

Вправа 191, 194, (197)

Підготувати повідомлення:

1. Поширення Mg, Са.

 2.Роль Mg²⁺  і C²⁺ в природі та житті людини.