Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Еще в VI веке ученый и врач Георг Агрикола, заложивший основы металлургии, автор сочинения «Двенадцать книг о металлах», призывал стремиться к тому, чтобы «добытую руду плавить с пользой для дела и получать из нее путем отделения шлаков чистые металлы ». Это главная задача металлургии и в наши дни.

(Демонстрируется слайд №1 с высказыванием Георга Агрикола).

Далее учитель задает вопрос: Какими важными физическими свойствами обладают металлы? (Ответ: прочность, ковкость, высокие тепло- и электропроводность).

Учитель продолжает свой рассказ.

Но почему химически чистые металлы редко используют в быту и промышленности? Например, из магния не делают бытовые изделия; легкий прочный кальций не используют в самолетостроении?

Как же можно устранить хрупкость металлов?

Этот вопрос не переставал волновать человечество с тех пор, как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди.

Первое знакомство с медью произошло в доисторические времена. Из медных самородков человек делал топоры, копья, щиты.

(Демонстрируется слайд №2 с фотографиями изделий из медных самородков).

В России медные рудники были на Дону, в Приднестровье, на Урале. Открытие и разработка месторождений меди на Урале связаны с именем Никиты Демидова. Опыт применения чистой меди показал многие недостатки этого металла и заставил задуматься над улучшением его качеств. Вот тогда на смену медному веку пришел бронзовый. Металлы одиночки уступил место сплавам.

(Демонстрируется слайд №3 с указанием темы урока).

Учитель определяет цели урока и его задачи.

Затем учитель задает ребятам вопрос: «Исходя из жизненного опыта скажите, что же такое сплавы?»

Учитель плавно подводит ребят к определению сплавов.

Дается формулировка: сплавы – материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл.

(Демонстрируется слайд №4, в котором отражено определение сплава).

Учитель сообщает, что при сплавлении различных металлов строение их изменяется: расстояние между атомами в узлах кристаллической решетки либо уменьшается, либо, наоборот, увеличивается.

Считается, что при этом появляются дополнительные силы, скрепляющие атомы в кристалле. Вот почему сплавы обычно более прочные, чем чистые металлы.

Рассмотрим состав и области применения различных сплавов.

Таблица 2.1 – Состав и области применения различных сплавов

Вид	Состав	Применение
Чугун	Fe (93%); C (2-4,5%); Mn, Si, P, S	Изготовление литых деталей (трубы, колеса и т.д.), переработка в сталь
Сталь	Fe (93%); C (<2%); Mn, Cr, Ni, W, Si, Mo, V, Ti	В самолетостроении, изготовление инструментов, деталей для машин
Латунь	Сu, Zn (30-35%)	В самолетостроении
Дюралюминий	Al (95%) Mg, Cu, Mn	Изготовление деталей для машин, предметов домашнего обихода
Бронза	Cu – Sn; Cu – Al; Cu – Pb; Cu - Si	Изготовление частей машин, для художественных отливок

(Демонстрируется слайд №5, в котором приведена данная таблица).

Учитель сообщает, что в металлургии железо и все его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.

Учитель отмечает, что такие сплавы, как чугун и сталь можно использовать не только для изготовления различных деталей для машин, но и в архитектуре и искусстве.

На данном этапе урока выступает ученик с сообщением «Сталь: от оружия до…ювелирных изделий» , содержание которого следующее:

С целью расширения возможностей применения стали в архитектуре и декоративно-прикладном искусстве разработаны различные приёмы ее декорирования, в частности окрашивание. Для получения «нержавейки» золотого, красного, синего или зеленого цветов сталь «окрашивают» погружением в концентрированный раствор хромовой и серной кислот. Сталь – основа современной техники. Но и в искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место.

В старину сталь считалась драгоценным металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был булат. Его родина – Индия. Македонцы, вторгшиеся в эту страну в IV веке до н.э., были поражены исключительной твердостью мечей индийского войска, во II –ой половине 17 века тульские чудо - изобретатели украшали оружие (шпаги, например) кружевным набором из ограненных стальных шариков. Изготовление их было исключительно сложным и трудоемким, зато переливы граней стальных бусин создавали полное ощущение блеска бриллиантов.

В I-ой половине 18 века начали выпускать художественные и бытовые, обычно затейливо украшенные вещи: мебель, зеркала, каминные экраны, самовары.

В XX веке сталь начали использовать для украшения интерьеров. Стальные барельефы, светильники использованы, например, для украшения станций метро в Санкт-Петербурге.

(Демонстрируется слайд №6 с фотографиями изделий из стали).

Затем учитель сообщает, что бронза в искусстве с глубокой древности. Мягкая медь, вступив в союз с оловом, превратилась в прочную и одновременно пластичную бронзу.

Учитель начинает свой рассказ о секретах колокольной бронзы. Издревле Русь славилась несметным количеством православных храмов. Неотъемлемая часть каждого из них – колокольня. Звон колоколов… Где и когда он раздавался впервые?

(Демонстрируется слайд №7 с фотографиями колоколен церквей в сопровождении фонограммы с записью колокольного звона).

Учитель сообщает, что ещё в IV-VI веках плавили колокольную бронзу в Египте. В русских летописях впервые упоминается о колоколах в 988 году. В 15 веке в Москве открылся пушечный двор для литья колоколов и пушек. Изделия прославились на всю Россию. На этом дворе Андрей Чохов отлил колокол Реут весом 32 760 кг, а также безымянный колокол весом 114660 кг. Обращает внимание на Царь-пушку, отлитую также им в 1586 году. Отмечает, что в архивах можно найти имена многих искусных русских мастеров литейного дела.

(Демонстрируется слайд №8 фотографиями колоколов, Царь-пушки крупным планом, а также краткая биография А. Чохова).

Главное достоинство всякого колокола – его благозвучность. Но отлить колокол требуемого тона и нужного веса было нелегко. Чуть ли не главным условием успеха был состав сплава. Бронза для колокола должна обладать высокой твердостью, чтобы обеспечить хорошее звучание при многочисленных ударах языка о края колокола, и при этом не быть хрупкой, она не должна подвергаться значительным деформациям, а также выкрашиваться при ударах.

В XX столетии был установлен состав колокольной бронзы:
Cu – 77–80%, Sn – 20-23%.

(Демонстрируется слайд №9 с диаграммой, отражающая состав колокольной бронзы)

Количество примесей (свинец, железо, никель и другие) зависит от чистоты загружаемой в плавильную печь шихты и не должно превышать 1%. А в старинных же колоколах, где содержание свинца доходило до 4%, а серебра – до 1%, примесей больше.

Очень часто в качестве сырья для отливки колоколов использовали старые колокола и медные монеты. При плавлении кусков бронзы происходит окисление олова до оксида олова, а для его восстановления в шихту вводили до 2% фосфора, который повышает прочность сплава без снижения его пластичности. Однако избыток фосфора делает бронзу хрупкой.

Учитель предлагает написать уравнения реакций данных процессов и составить окислительно-восстановительный баланс.

При этом на экране появляется соответствующий пункт (Слайд №10):

Sn + ? = SnO₂

SnO₂ + P = ? + ?

Учащиеся работают и в тетрадях, и возле доски.

Учитель повествует: с давних пор гуляет по свету молва, будто бы на редкость дивным и мелодичным звоном славится бронза, в которой присутствует серебро. Должно быть слышал об этом и Н.В. Гоголь, писавший в повести «Тарас Бульба» «Далеко разносится могучее слово, будучи подобно гудящей колокольной меди, в которую много повергнул мастер дорогого чистого серебра, чтобы далече по городам, лачугам, палатам и весям разносился красный звон» .

(Демонстрируется слайд №11 с высказыванием Н. В. Гоголя).

Учитель задает вопрос: «Действительно ли серебро помогало литейщикам поставить колоколу голос?» Оказывается, ни в одном старинном колоколе не найдено в заметных количествах этого драгоценного металла. Предполагают, что мастера, отлившие колокола, злоупотребляли доверчивостью набожных людей, делавших пожертвования серебром, и отправляли его в особые отверстия, минуя расплавленную массу. В настоящее время доказано, что серебро не только не улучшает звук колокола, но и вредит ему.

В конце урока учащимся предлагается выполнить несколько задач, которые отражены на экране.

Формулировка задачи: Мельхиор – сплав, содержащий 80% Сu и
20% Ni. Сколько нужно взять Сu и Ni для производства 25 кг мельхиора?(Слайд №12).

Учащиеся записывают условие задачи и сверяют его с записью на экране.

Далее учащимся предлагается задача на закрепление.

Формулировка задачи: Вес колокола Лебедь, отлитого Николаем Немчином в 1532 году, составляет 7,29 тонн. Определите, какое количество Sn (в молях) в нем содержится, если массовая доля этого металла в колокольной бронзе равна 20% ?

Учащиеся решают данную задачу в тетрадях, сравнивая ответ с записью на слайде №13.

Затем учащимся предлагается задача на нахождение массовой доли компонентов, один из которых вступает в химическое взаимодействие.

Формулировка задачи: Сплав бронзы, состоящий из алюминия и меди, масса которого 49,1 г, обработали соляной кислотой до прекращения выделения водорода (н.у). Объём образовавшегося газа оказался равен 6,72 л. Вычислите массовую долю каждого компонента в образце бронзы. (Слайды №14). Учитель вместе с ребятами разбирает решение задачи.

В заключение учитель зачитывает высказывание Бернарда Шоу (Слайд №15): «Теперь когда мы уже научились летать по воздуху как птицы, плавать под водой как рыбы, нам не хватает только одного: научиться ….» Чему? Жить на Земле как люди! Как вы это понимаете? Ребята высказывают свое мнение на данный вопрос.

В качестве домашнего задания предлагался соответствующий параграф.

Учитель подводит итоги.

1. Методика проведения урока по теме: «Железо. Физические и химические свойства»

Нами были разработаны методические указания с применением мультимедийного урока по теме: «Железо. Физические и химические свойства». По типу этот урок относился к уроку приобретения новых знаний. Были поставлены следующие цели:

Образовательная: дать школьникам представления об элементе и простом веществе – железе, его физических и химических свойствах. Опираясь на знания зависимости свойств металлов от строения их атомов, предсказать характерные химические свойства железа.

Воспитательная: формирование у учащихся самостоятельности в достижении поставленной цели, повышение творческой активности учащихся, познавательного интереса к химии; воспитание культуры общения.

Развивающая: сформировать у учащихся познавательный интерес, умения логически рассуждать, обобщать и делать выводы из полученных знаний.

На организационном этапе урока учитель начинает свой рассказ с того, что у каждого из нас есть свой адрес: это улица, дом, квартира. У химических элементов тоже есть свой «дом». Как он называется? Какие адреса имеют химические элементы? Сегодня мы познакомимся с одним из жильцов этого «дома».

И для того, чтобы сконцентрировать весь класс, учащимся была загадана загадка (Слайд №1):

Среди металлов самый славный,

Важнейший, древний элемент.

В тяжелой индустрии – главный,

Знаком с ним школьник и студент.

Родился в огненной стихии,

Расплав его течет рекой.

Важнее нет в металлургии,

Он нужен всей стране родной.

(Ответ: Железо)

После чего тема урока не оставалась секретом.

Тема урока демонстрируется слайдом №2. После чего учащиеся знакомятся с целью урока, его задачами.

На втором этапе урока (объяснение нового материала) учащиеся должны были заполнить «Визитную карточку железа». Работая в паре определите адрес «проживания» железа (5 мин) по следующему плану: Где расположено железо в ПС? Каково строение его атома? Какую степень окисления следует ожидать у железа в его соединениях?

На экране появляются соответствующие пункты, учащиеся отвечают, записывают ответы в свои тетради, после чего на экране появляются правильные ответы (Слайд №3):

Порядковый номер: 26

Период: IV

Группа: VIII

Электронная формула атома: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

Степень окисления: +2, +3

Далее учитель зачитывает высказывание А. Е. Ферсмана с экрана (слайд №4):

«Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно - основа культуры и промышленности, оно - орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества».

И задает ребятам вопросы «Как вы думаете, ребята, почему Ферсман дал такую высокую оценку железу? Вспомните, где этот металл находит применение?» Дети называют области использования железа, учитель дополняет:

Действительно, применение железа насчитывает уже много столетий, но настоящее вторжение железа в технику произошло на рубеже XVIII и XIX веков.

Из сплавов, в состав которых входит железо, изготовляется плуг земледельца, станок рабочего, оружие воина, стоящего на страже мирного труда, игла, которой вы шьете. Без железа немыслима ни одна отрасль современной промышленности: кораблестроение, строительство железных дорог, машиностроение, строительное дело, военное дело. Не будь его, на Земле не было бы жизни в привычных для нас формах: ведь этот элемент входит в состав крови почти всех представителей животного мира нашей планеты. Железо необходимо для образования хлорофилла. Железо, содержащееся в ферментах, в значительной степени влияет на интенсивность дыхания растений. В организме человека железо встречается в виде ионов железа. Оно входит в состав гемоглобина, который переносит кислород к клеткам, а обратно – углекислый газ. Обычно содержание железа в организме не превышает 5 г, но его значение очень велико. При недостатке железа в организме человек быстро начинает утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение. И для человека, а также животных источником железа являются растения, например, салат, шпинат, капуста.

(При этом демонстрируется слайд №5, в котором отображены основные отрасли применения железа).

На данном этапе урока выступает ученик с сообщением «Нахождение железа в природе» (Слайд №6), содержание которого следующее:

Первое железо, попавшее еще в глубокой древности в руки наших предков, было, по-видимому, не земного, а космического происхождения. Железо входит в состав метеоритов, падающих на нашу планету из космического пространства. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Железо также обнаружено и на Луне, причем в лунном грунте оно присутствует в самородном, неокисленном состоянии, что, очевидно, объясняется отсутствием атмосферы.

По запасам в земной коре железо занимает 4-е место среди вех элементов после кислорода, кремния и алюминия. Намного больше железа в ядре планет, которое, по предложениям ученых, состоит из никеля и железа. Но это железо вряд ли станет доступным в обозримом будущем. В связи с этим важнейшим источником железа остаются залегающие на поверхности земли или небольших глубинах такие минералы, как магнетит Fe₂O₄, гематит Fe₂O₃, сидерит FeCO₃.

(Демонстрируется слайд №7 с фотографиями основных минералов железа).

Они составляют основу главных железных руд – магнитного, бурого, красного железняка. Больше всего железа – 72,4% - содержится в магнетите.

(Демонстрируется слайд №8 с диаграммой, отражающей содержание железа в минералах).

На территории Мордовии (Ельниковкий, Краснослободский районы) есть месторождения железной руды, но они слабо изучены.

(Демонстрируется слайд №9 - карта с отображением расположения перечисленных районов на территории республики Мордовия).

Далее речь ведется о физических свойствах: железо – серебристо-белый блестящий металл (tпл=1539 C, tкип=3200 C), обладающий ферромагнитными свойствами, довольно тяжелый (ρ =7,87 г/см³). Железо пластично, т.е. ему можно придавать большую прочность и твердость за счет термического и механического воздействия (закалка, прокатка).

Существует железо технически чистое и особой чистоты. Разница в их свойствах – и физических, и химических – значительна. Технически чистое железо называется низкоуглеродистой электротехнической сталью. В этом названии отражены назначение материала и содержание главных примесей: углерода 0,02-0,04%, а кислорода, серы, азота и фосфора еще меньше.

Железо особой чистоты содержит менее 0,001% примесей.

Оба материала обладают хорошими магнитными свойствами, хорошо свариваются. Однако если технически чистое железо – металл средней активности, то высокочистое – почти – инертно. У железа высшей чистоты прочность намного меньше, чем у стали или чугуна. Поэтому в качестве конструкционного материала железо особой чистоты не применяется. Но если в него ввести в определенном порядке легирующие добавки, то оно сможет выдержать нагрузку до 600 кг/см² вместо обычных 17-21 кг/см².

(Демонстрируется слайд №10 , в котором отражена опорная схема «Физические свойства железа»).

По ходу рассказа учащиеся должны записать физические свойства железа по следующему плану:

Цвет: серебристо-белый

Твердость: твердый из-за примесей

Пластичность: пластичный

Плотность: 7,87 г/см³

Температура плавления: 1539 ⁰С

Далее на экране появляется следующий пункт – химические свойства железа. Учитель задает вопрос: С какими веществами будет реагировать данный металл?

Демонстрируется слайд №11 с опорной схемой.

Работая в парах, учащиеся должны предсказать, какие химические свойства будет проявлять железо?

Учитель просит ребят составить уравнения в соответствии со схемой превращений:

+ ?

Fe₃O₄

?

Cl₂+

S+

?

Fe

+ CuCl₂

HCl +

? + ?

+ ?

? + ?

Fe₃O₄ + ?

Учащиеся работают и в тетрадях, и у доски.

Учащиеся переносят полученную схему в тетради. И записывают уравнения реакций, комментируя при этом по цепочке запись соответствующего уравнения реакции, расстановку коэффициентов. Затем проверяют правильность записей (Слайд №12), при этом учитель дополняет их ответ:

Таблица 2.2 – Химические свойства железа

Без нагревания	При нагревании
С кислородом во влажном воздухе образуется Fe2O3 • nH2O	С кислородом 3Fe +2O2=Fe2O3 • FeO
C разбавленными HСl и H2SO4 Fe +2 HCl = FeCl2 + H2 Fe0 + 2H+ = Fe2+ + H20 С HNO3 (конц.) и H2SO4 (конц.) не реагирует	C хлором 2Fe +3Cl2=2FeCl3 C серой Fe +S= FeS
С солями Fe +CuCl2 = FeCl2 + Cu Fe0 + Cu2+ = Fe2+ +Cu0	С водой 3Fe +4H2O = Fe3O4 + 4H2 C HNO3 (конц.) и H2SO4 (конц.) реагирует

Далее учитель сообщает, что чистое железо получают в сравнительно небольших количествах электролизом водных растворов его солей или восстановлением водородом его оксидов. Получает развитие производство железа прямым восстановлением его из рудных концентратов водородом, природным газом или углем при относительно низких температурах.

Учитель предлагает написать уравнения реакций данных процессов и составить окислительно-восстановительный баланс. При этом на экране появляется соответствующий пункт (Слайд №13):

•Fe₃O₄ + CO = ? + ?

•FeO + C = ? + ?

•FeO + H₂ = ? + ?

•Fe₂O₃ + Al = ? + ?

Учащиеся работают и в тетрадях, и у доски.

Далее учитель сообщает, что целые страницы, посвященные химии и химической технологии, находим мы в произведениях Ж. Верна. Благодаря химическим знаниям инженера Сайруса Смита («Таинственный остров») было изготовлено много полезных вещей. Первое и главное, что стали делать люди, оказавшиеся на необитаемом острове, - это добывать металл. Для получения чистого металла Смит нагревал при высокой температуре железную руду (магнитный железняк) с углем.

Несколько слов об авторе романа. Французский писатель Жюль Верн (1829-1908) в 1849 г. получает диплом доктора права. Его не прельщает деятельность юриста, т.к. он хочет стать писателем.

Первый приключенческий роман Жюль Верн написал в 35 лет. Чем для нас, химиков, интересны его романы? В них в увлекательной форме описаны многие химические процессы. У писателя была картотека с описанием химических явлений и в личной библиотеке – книга Д.И. Менделеева «Основы химии». Самостоятельное изучение закономерностей химических явлений помогло писателю создать интересные научно-фантастические романы. Он жил во времена расцвета химии и деятельности таких великих ученых, как Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров. Его другом был французский химик П.-Э.Лекок де Буабодран, открывший галлий, предсказанный Менделеевым.

(Демонстрируется слайд №14 с фотографиями писателя и ученых, краткой биографией).

На следующем этапе (закрепление) учащиеся отвечают на вопросы (Слайд №15):

• Какие металлы наиболее распространены в земной коре? (Al, Fe)

• Есть ли в Мордовии залежи железной руды? Почему они мало изучены? (Да, есть. В Ельниковском, Краснослободском районах, но они не используются, так как эти месторождения мало изучены, и руда в них содержит небольшой процент железа.)

• Железо в поэмах Гомера названо «многотрудным металлом». Почему его так называли? (В древние времена добывание железа требовало больших затрат труда. Кроме того, железо труднее поддается плавке, чем медь)

• Где железо ржавеет быстрее: в Ялте, в Москве, в поселке Зубова Поляна? (В Москве, так как в городе много заводов, которые выделяют газы, способствующие тому, что на железе очень скоро появляется ржавчина.)

• Как удалить ржавое пятно с белой ткани? (При помощи лимонной кислоты. Для этого концентрированный раствор этой кислоты нагревают до кипения и опускают в него ткань на 5-6 мин, выжимают и прополаскивают в воде, а затем в слабом растворе соды.)

• Одинаковы ли понятия железо и жесть? (Железо, покрытое оловом, называется жестью, оно более устойчиво, чем железо.)

• Как доказать с помощью опыта, что железо более активно, чем медь? (В пробирку с раствором соли меди опускают железный гвоздь.)

(Демонстрируется слайд №16 с видеофрагментом – взаимодействие железа с хлоридом меди (II)).

Далее учащиеся выполняют самостоятельную работу по вариантам (слайд №17):

Для I варианта:

Для II варианта:

В конце урока учитель предлагает поделиться впечатлениями от урока по следующим пунктам (слайд №18):

Я - насколько активно принимал участие на уроке, мой вклад в работу, каковы мои знания по теме.

Мы – насколько сплоченно работали, все ли удалось на уроке.

Дело - какие знания по изученной теме помогли на уроке, что нужно повторить, какие умения необходимо отработать.

Ребята высказывают свою точку зрения.

В качестве домашнего задания предлагался соответствующий параграф.

Учитель подводит итоги.

2.4 Методика проведения урока по теме: «Щелочные металлы. Физические и химические свойства»

Нами были разработаны методические указания с применением мультимедийного урока по теме: «Щелочные металлы. Физические и химические свойства». По типу этот урок относился к уроку приобретения новых знаний. Были поставлены следующие цели:

Образовательная: дать общую характеристику щелочных металлов по двум формам существования химических элементов: атом, простое вещество. Продолжить развитие умения характеризовать химические элементы по их положению в периодической таблице. Опираясь на знания зависимости свойств металлов от строения их атомов, предсказать характерные химические свойства щелочных металлов. Познакомить учащихся с применением соединений I группы главной подгруппы в быту и производстве, значением их в жизнедеятельности организмов.

Воспитательная: развитие познавательного интереса, коммуникативных качеств, уверенности в своих силах, настойчивости, умения действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда.

Развивающая: развитие умения логически рассуждать, обобщать и делать выводы из полученных знаний, умения слушать своих товарищей.

На начальном этапе урока учитель предлагает отправиться ребятам в путешествие на волшебном автобусе. При этом сообщает, что правильные решения задач урока помогут продвинуться дальше. А для этого нужно вспомнить ребятам все, что они знают о металлах.

Чтобы сконцентрировать весь класс, учащимся была загадана загадка (Слайд №1):

По цвету серебристо-белый,

Ножом разрежется металл.

Он мягкий, самый легкий.

Вывод сделай: такого раньше не встречал?

(Ответ: Литий)

Далее учитель задает соответствующие вопросы: К какой группе относится данный элемент? Перечислите все элементы данной группы? Как называется эта группа элементов? После чего тема урока не оставалась секретом.

Тема урока демонстрируется слайдом №2. Учитель ставит перед учащимися цель урока, обозначает круг исследуемых вопросов и проблем, формулирует задачи изучения темы.

На втором этапе урока (объяснение нового материала) учитель сообщает: «Мы подошли к лесу науки». И предлагает ребятам выполнить следующее задание по плану (групповая работа):

ИНСТРУКЦИЯ

1 Положение металлов в ПС (период, группа, порядковый номер элементов).

1. Электронные конфигурации строения атомов щелочных металлов: а) литий, калий; б) натрий, рубидий.

2. Степень окисления.

3. Окислительно – восстановительные свойства.

4. Сходства и различия в строении атомов данных металлов.

На экране появляются соответствующие пункты, учащиеся отвечают, записывают ответы в свои тетради, после чего на экране появляются правильные ответы (Слайд №3).

Далее учитель акцентирует внимание, что щелочные металлы – очень активные металлы. И обращается к учащимся с вопросом: в каком виде существуют в природе щелочные металлы – в самородном состоянии или в виде соединений? (Ответ: в виде соединений).

Далее учитель переходит к следующему пункту объяснения материала - нахождение щелочных металлов природе. Сообщает, что из соединений щелочных металлов широко распространены в природе лишь соединения калия и натрия (2,5% от массы земной коры), литий – 3,2  10^-3%, рубидий – 1,5  10^-2%, цезий – 3,7  10^-4%. Франций получен искусственно при ядерных реакциях.

(Демонстрируется слайд №4 с диаграммой, отражающая содержание щелочных металлов в земной коре).

Затем учитель знакомит ребят с основными минералами щелочных металлов и важнейшими месторождениями.

Таблица 2.3 – Минералы щелочных металлов и их месторождение

Название минерала	Химическая формула	Месторождение
Галит (каменная соль)	NaCl	Соляные озера Эльтон и Баскунчак, города Соликамск, Артемовск, Илецк и др
Глауберова соль (мирабилит)	Na2SO4 10 H2O	Залив Кара-Богаз-Гол
Сильвинит Карналлит	NaCl KCl KCl MgCl2 6H2O	Соликамск, Солигорск

(Демонстрируется слайд №5 с данной таблицей и фотографиями основных минералов щелочных металлов).

На данном этапе урока выступают ученики с сообщением «Области применения щелочных металлов» , содержание которого следующее:

Литий – был открыт в 1817 г. шведским химиком А. Арфведсоном при анализе минерала петалита. В переводе с греческого означает «камень». Впервые был получен Т. Дэви в 1818 г. Долгое время литий и его соединения почти не находили практического применения. Лишь в XX веке их стали использовать в производстве аккумуляторов, в металлургии. Сплавы лития легки, прочны, пластичны. Но главная область применения лития сегодня – атомная техника. Литий нашел применение и в медицине: карбонат лития и салицилат лития служат средством для растворения мочевой кислоты, выделяющейся при подагре и некоторых других болезнях. Так «безработный» в прошлом веке элемент в наши дни стал необходимым.

Натрий – в 1807г. был получен английским химиком и физиком Т. Дэви, он же изучил его свойства. Натрий активно участвует в обмене веществ в живых организмах. Содержится в эритроцитах крови, сыворотке, пищеварительных соках, играет важную роль в водно-солевом обмене, поддержании кислотно-солевого равновесия. Натрий входит в состав многих лекарственных препаратов, в том числе таких, как гидрокарбонат натрия, норсульфазол. Многие антибиотики используются в медицинской практике главным образом в виде натриевых солей. Столь же разнообразно применение натрия и его соединений в промышленности. Жидкий натрий служит теплоносителем в атомных реакторах некоторых конструкций. Металлическим натрием восстанавливают из соединений такие ценные металлы, как цирконий, тантал. Используется в качестве катализатора при синтезе каучука и в других органических синтезах.

Дэви при электролизе едкого кали получил «маленькие шарики с сильным металлическим блеском… Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали со взрывом.» Это был калий. Важен для всех живых организмов. При недостатке его замедляется рост растений, желтеют листья, плоды становятся менее сладкими. Калий обычно используют в виде солей. Калийные удобрения – это природные или измененные в процессе химической обработки соли калия. Нитрат калия (калийная селитра) – двойное удобрение и окислитель, компонент дымного пороха, фторид калия – важный металлургический флюс, перманганат калия (марганцовка) – окислитель и антисептик, хлорат калия (бертолетова соль) применяют в пиротехнике и производстве спичек. Карбонат калия необходим при варке стекла. Металлический калий употребляется как материал электродов в химических источниках тока, как восстановитель при получении некоторых металлов и как теплоноситель в атомных реакторах.

(При этом демонстрируются слайды №6 – 8 с опорной схемой - основные отрасли применения щелочных металлов).

Во время рассказа ребята кратко конспектируют области применения щелочных металлов.

Учитель обобщает сказанное, что без металлов немыслим современный уровень земной цивилизации.

И плавно переходит к изучению физических свойств щелочных металлов.

Предлагая из всего услышанного попробовать составить рассказ о физических свойствах металлов.

В помощь ученикам демонстрируется слайд № 9:

Таблица 2.4 – Физические свойства щелочных металлов

Название металла	Т плавления, 0С	Плотность, г/см3
Литий	180,5	0,54
Натрий	98,0	0,97
Калий	63,5	0,86
Рубидий	39,5	1,52
Цезий	28,0	1,90

Исходя из своих знаний о металлах и анализа таблицы, ребята готовятся рассказать о результатах своего исследования. (Ответ: все щелочные металлы – серебристо-белого цвета, лёгкие, мягкие, легкоплавкие. Их твердость и температура плавления снижается закономерно от лития к цезию, плотность увеличивается).

Далее учитель сообщает, что из–за высокой активности щелочных металлов их хранят под слоем керосина за исключением лития. Его хранят в вазелине. Почему? (Ответ: так как он легче керосина).

(Демонстрируется слайд №10 с видеофрагментом – образцы щелочных металлов).

Далее учитель сообщает: «Мы приблизились к реке знаний. Нужно перебросить мостик через нее, чтобы переправиться на другую сторону».

Так в школьном коридоре была обнаружена шпаргалка с правыми частями уравнений реакций. Нужно восстановить левые:

1. ? + ? =NaH,

2. ? + ? = NaCl,

3. ? + ? = Na₂SO₄ + H₂,

4. ? + ? = NaOH + H₂.

Учащиеся переносят полученную схему в тетради. И записывают уравнения реакций, комментируя при этом по цепочке запись соответствующего уравнения реакции, расстановку коэффициентов. Затем проверяют правильность записей (Слайд № 11).

Учитель спрашивает ребят: «Почему эти металлы названы щелочными?» Выслушав ответ учащихся, демонстрируется слайд №12 с видеофрагментом – взаимодействие щелочных металлов с водой.

После просмотра видеофрагмента учитель обобщает, что химическая активность щелочных металлов проявляется во взаимодействии с водой. Литий реагирует спокойно без пламени. Все последующие за ним элементы – аналогично реагируют с водой с воспламенением и взрывом, который усиливается от натрия к цезию.

Далее учитель обращает внимание на то, что оказывается литий отличается по своим свойствам от остальных щелочных металлов.

Так при взаимодействии с кислородом: Li + O₂ = Li₂O,

Тогда как остальные образуют пероксиды: Ме + O₂ = Ме₂О₂ , строение которого следующее Ме – О – О – Ме .

Пероксиды используют для регенерации воздуха в космических кораблях и в подводных лодках.

А для получения оксидов: Ме₂О₂ + Ме = Ме₂О.

Кроме того, фосфат лития, карбонат лития, фторид лития нерастворимы в воде.

На этапе закрепления изученного материала учитель сообщает о успешной переправе через реку. Но оказались на перепутье. Направо пойдешь – в пустыню попадёшь, налево пойдешь – в лабиринт попадешь, а прямо пойдешь- на остров ошибок попадешь.

1. Пустыня: Археологи отправили нам сохранившиеся кусочки папируса и попросили расшифровать их. Помогите им.

13 10 20 10 11

Ключ для расшифровки: числа – номера букв в русском алфавите.

1. Лабиринт: Вы попали в лабиринт, и чтобы выбраться, вам нужно осуществить цепочки превращений:

NaCl

Na₂CO₃

Na

NaOH

Na₂O₂

Na₂O

NaH

Cu(OH)₂

2. Остров ошибок: в книге М. М. Гурвича «Домашняя диетология» есть такая рекомендация для больных мочекаменной болезнью: «из зелени и овощей в рацион включают те сорта, которые считаются бедными кальцием и щелочными валентностями: горох, брюссельскую капусту, тыкву». Прокомментируйте эту формулировку с позиции химика, а если сможете, то и с позиции агронома.

(Демонстрируются слайды №13 – 15 с выше перечисленными заданиями).

Ребята работают как в тетрадях, так и у доски.

Далее учитель обращается к ним: «Наш путь подошел к концу, мы успешно преодолели все препятствия и достигли конечного пункта.

Природа, частью которой являются щелочные металлы, окружает нас загадками, и попытки их решения принадлежат к величайшей радости жизни (Слайд № 11):

Человек рождается на свет,

Чтоб творить, дерзать – и не иначе,

Чтоб оставить в жизни добрый след

И решить все трудные задачи.

Человек рождается на свет

Для чего? Ищите свой ответ.

И если ваше мнение не совпадает с моим, то это не значит, что вы заблуждаетесь. Может быть, вы подходите к истине с другой стороны и видите ее другую сторону.

Благодарю за работу и желаю успехов при выполнении домашнего задания».

В качестве домашнего задания был предложен соответствующий параграф.

Учитель подводит итоги.

3 Проведение педагогического эксперимента

В ходе формирующего эксперимента проверялась эффективность методических разработок по теме «Металлы» с использованием мультимедийных средств и их влияние на уровень сформированности знаний, умений и навыков учащихся.

Проверка разработанной методики проводилась в условиях естественного педагогического эксперимента, что имеет большое значение для интерпретации полученных результатов.

В данном эксперименте участвовали учащиеся 9 класса Б средней школы №16 г. Саранска. Общее число ребят в классе - 25 человек.

Экспериментальное исследование началось с изучения возможностей усвоения учащимися материала в условиях использования традиционных средств и информационной технологии обучения.

3.1 Констатирующий эксперимент

Для выявления исходного уровня знаний школьников было проведено тестирование по теме «Строение атома». В соответствии с программой и учебником О.С. Габриеляна [37] был составлен тест следующего содержания.

Тест №1 по теме «Строение атома»:

1. Укажите параметры соответствия положения элемента в периодической системе и строения его атома:

1. Заряд ядра, а) номер периода,

2. Общее число электронов, б) номер группы,

3. Число электронных уровней, в) порядковый номер

4. Число электронов на внешнем уровне. элемента

В ответе укажите соответствие между элементами первого и второго столбцов.

1. Химический элемент – вид атомов:

а) с одинаковым числом нейтронов и протонов в ядре,

б) с одинаковым числом нейтронов в ядре,

в) с одинаковым числом электронов в ядре,

г) с одинаковым зарядом ядра.

1. Изотопы химического элемента различаются

а) числом валентных электронов в атоме,

б) общим числом электронов в атоме,

в) числом протонов (при одинаковом числе нейтронов) в ядре атома,

г) числом нейтронов (при одинаковом числе протонов) в ядре атома.

1. Электронная конфигурация атома углерода в основном состоянии описывается формулой:

а) 1s², в) 1s² 2s² 2p²,

б) 1s² 2s², г) 1s² 2s² 2p⁴.

1. Атом элемента имеет порядковый номер 13 и массовое число 27. Число валентных электронов у него равно:

а) 5, в) 3,

б) 4, г) 2.

1. Ион, имеющий в своем составе 18 электронов и 16 протонов, обладает зарядом, равным:

а) +18, в) +2,

б) –18, г) –2.

1. Атом какого элемента в невозбужденном состоянии имеет электронную конфигурацию 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p³ :

а) P, в) Si,

б) As, г) Ge.

1. Продолжите предложение:

В ряду K – Ca – Sc – Ti радиус атомов … (уменьшается, увеличивается).

1. Какая из частиц имеет электронную конфигурацию, одинаковую с атомом аргона:

а) Са²⁺, в) Cl⁰

б) К⁰, г) Na⁺

1. Какой ряд элементов расположен по мере возрастания их атомных радиусов:

а) Na, Mg, Al, Si; в) O, S, Se, Te;

б) C, N, O, F; г) I, Br, Cl, F.

Результаты тестирования были занесены в таблицы 3.1 и 3.2.

На втором этапе педагогического эксперимента школьникам была предложена анкета для изучения их мнения по применению компьютерных технологий на уроках химии.

1. Какие современные средства обучения используются в преподавании химии в вашей школе?

   1. компьютеры,

   2. видеозаписи,

   3. свой вариант

2. Как часто используются компьютерные технологии в преподавании химии?

   1. на некоторых уроках,

   2. очень редко,

   3. на большинстве уроках,

   4. свой вариант

3. С какой целью, по Вашему мнению, используются компьютерные технологии в преподавании химии?

   1. как средство наглядности,

   2. для контроля знаний,

   3. для понимания сущности химических явлений,

   4. свой вариант

4. Способствует ли лучшему усвоению знаний использование компьютерных технологий в обучении химии?

   1. да, очень;

   2. нет;

   3. не знаю

5. Что предпочтительнее: работать над тестом в письменном виде или с использованием компьютерных технологий? Почему?

6. Есть ли в Вашем личном пользовании электронные учебники по химии?

7. Есть ли у Вас доступ в Интернет?

8. С какой целью Вы используете электронные учебники и Интернет?

9. Ваши пожелания по применению компьютерных технологий в обучении химии.

При анализе ответов учащихся было выяснено следующее.

При ответе на первый вопрос учащиеся указали, что из современных средств обучения на уроках химии в основном используют видеофрагменты по проведению эксперимента, кодоскопы, реже – компьютер. Его в основном применяют с целью контроля знаний и умений и как средство наглядности. В последнем случае ребятам (75%) предпочтительнее работать над тестом с использованием компьютерных технологий, так как это удобно, быстро и можно сразу узнать правильно или неправильно дан ответ на вопрос.

У 20% опрошенных есть в личном пользовании электронные учебники по химии, почти все имеют доступ в Интернет. Эти средства они используют для поиска дополнительной информации при написании рефератов, к подготовке домашнего задания. 89% школьников пожелали, чтобы на уроках чаще использовали компьютер, так как это способствует лучшему усвоению знаний по данному предмету, раскрывает сущность химических процессов; работа на нем увлекательна, интересна.

2. Формирующий эксперимент

В ходе формирующего эксперимента нами были проведены уроки в форме презентаций в рамках темы «Металлы». При этом во время каждого сообщения демонстрировались красочные слайды со звуковым и видео сопровождением, включая анимацию. Что позволило удерживать внимание на более долгий срок.

Урок был содержателен, проходил интересно, логически стройно и эмоционально насыщенно, наглядно, красочно. Из-за новизны проведения у учащихся повысился интерес к предмету. На уроке диалог с классом был непрерывным. Ребята участвовали в различных видах деятельности (слушание, речевая деятельность, работа у доски, сочетание коллективной работы с индивидуальной при решении задач). Учащиеся внимательно слушали как учителя, так и своих товарищей.

Затем в ходе эксперимента учащимся данного класса были предложены тестовые задания с целью контроля знаний, приобретенных по теме «Металлы» с применением ТСО.

Тест №2 по теме «Металлы »:

1. Какие продукты образует натрий на воздухе:

а) Na₂O₂, б) NaO₂, в) Na₃N,

г) Na₂CO₃, д) Na₂O, е) NaOH.

2) Из указанных ниже положений выберите те, которые подтверждают основной характер щелочноземельных элементов:

а) бинарные соединения элементов (гидриды, галогениды, нитриды и другие) являются ионными кристаллами,

б) гидроксиды Э(ОН)₂ при обработке кислотами образуют соответствующие соли,

в) гидроксиды Э(ОН)₂ не реагируют с щелочами, даже в избытке,

г) оксиды ЭО при взаимодействии с водой образуют Э(ОН)₂ , водные растворы которых имеют рН>7,

д) все эти элементы проявляют высокую активность,

е) нет правильного ответа.

3) Укажите заряд и изобразите строение наиболее устойчивого иона железа. В ответе изобразите размещение электронов по орбиталям атома железа и его иона.

1. Железо является своеобразным индикатором окислительных свойств веществ. Сильные окислители окисляют железо до степени окисления +3, слабые – до +2. Закончите уравнения данных реакций:

a) Fe + Cl₂  в) Fe + Br₂ 

б) Fe + HCl  г) Fe + HBr 

1. Все щелочные металлы имеют на внешнем энергетическом уровне:

а) один s-электрон, в) один р-электрон,

б) два s-электрона, г) два р-электрона.

6) Качественной реакцией на ионы Fe²⁺ и Fe³⁺ является их взаимодействие с ионами:

а) Сl^-, б) SO₄^2-,

в) OH^-, г) NO₃^-.

7) Какой из перечисленных металлов способен вытеснять водород из воды при комнатной температуре:

а) медь, б) натрий,

в) железо, г) серебро.

8) Щелочные металлы реагируют:

а) со всеми неметаллами, кроме водорода,

б) со всеми неметаллами, кроме водорода и хлора,

в) со всеми неметаллами, кроме углерода,

г) со всеми неметаллами.

9) Возможно ли взаимодействие железа с водным раствором нитрата серебра?

а) да,

б) нет,

в) не знаю.

Запишите продукты взаимодействия.

1. Медь со многими другими металлами образует сплавы, наибольшее значение из которых имеют бронза, мельхиор, латунь, монетные сплавы («серебряные монеты»). Какому из приведенных составов отвечают перечисленные сплавы:

1. 60% Cu и 40% Zn, а) мельхиор,

2. 68% Cu, 30% Ni, 1% Fe, 1% Mn, б) латунь,

3. 90% Cu и 10% Sn, в) бронза,

4.80% Cu и 20% Ni. г) монетный сплав.

В ответе укажите соответствие между элементами первого и второго столбцов.

По результатам тестирования были рассчитаны следующие величины: успеваемость, коэффициент усвоения знаний.

Успеваемость рассчитывается по формуле (1):

(1)

где К₅ – количество оценок «5»;

К₄ – количество оценок «4»;

К₃ – количество оценок «3»;

N – количество учащихся [30].

Полученные значения успеваемости и результаты тестирования приведены в таблице 3.1 и схеме 3.1.

Таблица 3.1– Оценка знаний учащихся

Число учащихся	Номер теста	Оценки										Успеваемость
		2		3		4			5
		№	%	№	%		№	%		№	%
25	1	3	12	10	40		8	32		4	16		88%
	2	2	8	9	36		9	36		5	20		92%

Результаты тестирования (табл. 3.1 и схема 3.1) показывают динамику роста уровня успеваемости. Эти данные свидетельствуют о том, что использование предлагаемых методических рекомендаций с применением компьютерных технологий на уроках химии эффективно.

Критерием оценки правильности выполнения тестовых заданий служит коэффициент усвоения знаний.

Коэффициент усвоения знаний рассчитывается по формуле (2):

(2)

где P – число правильных ответов;

m – число всех вопросов;

n – число учащихся [31].

Результаты расчета коэффициента усвоения знаний сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Результаты выполнения тестирования

№ вопроса	Количество ответов учащихся														Коэффициент усвоения знаний
	Тест №1					Тест №2
	Количество	%	Количество		%		Количество		%		Количество		%
	Из них
	Правильных		Неправильных			Правильных				Неправильных				Тест №1			Тест №2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	19 17 21 17 22 19 20 22 20 21	76 68 84 68 88 76 80 88 80 84	6 8 4 8 3 6 5 3 5 4	24 32 16 32 12 24 20 12 20 16		22 23 24 22 22 24 22 20 24 19		88 92 96 88 88 96 76 80 96 89		3 2 1 3 3 1 3 5 1 6		12 8 4 12 12 4 24 20 4 11		0,76 0,68 0,84 0,68 0,88 0,76 0,80 0,88 0,80 0,84			0,88 0,92 0,96 0,88 0,88 0,96 0,76 0,80 0,96 0,89
Среднее значение	19,8	79,2	5,2	20,8		22,2		88,8		2,8		11,2		0,79			0,89

Из таблицы 3.2 видно, что использование разработанных нами методических рекомендаций с применением мультимедийных средств позволяет повысить качество обучения, сделать его более полным, наглядным и доступным. При этом осуществляется не только получение учащимися новых знаний, умений и навыков, но их коррекция. Они способствуют повышению интереса к изучению химии, вовлекают в основные мыслительные операции (анализ, синтез, обобщение, сравнение, классификацию), и тем самым стимулируют познавательную активность, что делает процесс эффективным.

Заключение

Применение современных образовательных технологий позволяет школе смотреть с уверенностью в будущее. Ведь все в школе подчинено единой цели – чтобы качество подготовки учащихся отвечало потребностям общества не только сегодняшнего, но и завтрашнего дня.

Характеристики

Список файлов ВКР