Дипломная работаИсследование возможности наполнения темы «Элементы II группыпериодической системы Д.И. Менделеева» прикладным и экологическим содержаниемпосредством проведения интегрированных уроков
СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ Глава I. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЕГлава II. ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ ТАБЛИЦЫ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА.
ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ
2.1 Общая характеристика
2.2 Химия и экология
2.2.1 Общие сведения ортути2.2.2Распространенность ртути в природеГлава III. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫД.И.Менделеева»
3.1 Урок по теме «МеталлыГлавной Подгруппы II Группы»
3.2Урок по теме «Бериллий,магний и щелочноземельные Металлы»
3.3 Задачи и тесты потеме: «Щелочноземельные металлы»
3.3.1 Тест по теме: «Щелочноземельныеметаллы и их соединения»
3.3.2 Задачи
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время всеболее осознается опасность, которая может привести человечество к гибели – этоэкологическая катастрофа. Сегодня наша планета находится в состоянииэкологического кризиса, который, если не принять срочных и действующих мернеминуемо приведет его катастрофе. Но кризис – это состояние обратимое.
В этих условиях особеннонеобходима психологическая перестройка людей в отношениях с природой.Воспитание бережного, внимательного отношения к природе людей окружающей среде,расширение знаний и навыков, необходимых для ее охраны, должны статьнеотъемлемой частью общей системы просвещения, образования, подготовки кадров.
Большая роль в этом делепринадлежит образовательной школе, которая охватывает подрастающее поколениелюдей. Современному учителю необходимо проникнуть в сущность актуальных проблемвзаимодействия природы и общества, увидеть их социальную основу, конкретнопредставить, какими средствами и способами решать задачи воспитания ответственногоотношения школьников к природной среде.
Актуальность выбраннойтемы очевидна, так как элементы II группы таблицы Менделеева относятся к наиболеечасто используемым в различных отраслях науки, техники, промышленности, быту ит.д. Их содержание в литосфере, атмосфере и гидросфере различно, но все они всилу своих химических и физических свойств играют очень большую роль вбиохимических процессах, а значит, оказывают большое влияние на состояниебиосферы вообще. Поэтому представляет интерес как рассмотрение этой группыэлементов с точки зрения химика-эколога, так и с точки зрения формированияэкологического мышления и культуры при обучении химии в школе.
Объект курсовой работы –элементы II группы периодической системы Д. И. Менделеева охватывают большоеколичество элементов с богатым спектром свойств.
Основной целью даннойдипломной работы являлось исследование возможности наполнения темы «Элементы IIгруппы периодической системы Д. И. Менделеева» прикладным и экологическимсодержанием посредством проведения интегрированных уроков.
В связи с этим в работерешались следующие конкретные задачи:
1) обзор и анализсуществующих школьных программ по изучению темы «Элементы II группы периодическойсистемы Д. И. Менделеева»;
2) разработка различныхформ организации занятий в рамках темы «Элементы II группы периодическойсистемы Д.И. Менделеева»;
3) составление банкаконтрольных заданий по изучаемой теме.
Предмет исследования –выбор соответствующих форм организации занятий, обеспечивающих введениеприкладных и экологических аспектов в процесс изучения темы «Элементы II группы периодическойсистемы Д. И. Менделеева».
Объект исследования –процесс изучения темы: «Элементы II группы периодической системы Д.И. Менделеева» всредней школе.
Гипотеза – Разумноесочетание в процессе обучения теоретических и прикладных знаний обеспечиваетпонимание школьниками важности теоретических понятий, способствует болееглубокому усвоению материала и формированию полноценных представлений обэкологических аспектах химии.
глава I. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГОВОПРОСА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЕ
Для осознанного пониманияхимических процессов огромное значение имеет представление об элементах, ихсвойствах, способах получения, применения и экологических проблемах.
В школьной программеэлементы 2 гр. упоминаются при изучении темы: «Первоначальные химическиепонятия» в 8 кл. [1] и в 9, 11 кл. следующим образом [2,3]:9 кл.Тема: Общие свойства металлов.
№
урока
п/п Тема, содержание урока
Сроки прохождения
учебного материала Домашнее задание 60.
Положение металлов в периодической системе и особенности строения атомов.
Общие способы получения металлов. Глава У1, § 40, 41. 61-62. Электролиз растворов и расплавов солей: законы, составление схем и уравнений. Глава У1, § 42. з.1-3 с.120. 63. Общие физические и химические свойства металлов. Глава У1, § 43, 44, в. 7-11 с.120, з. 4-5. 64. Сплавы. Лабораторный опыт. «Рассмотрение образцов металлов». Глава У1, § 45, примеры сплавов, их применение. 65. Коррозия металлов и её предупреждение. Глава У1, § 46. 66. Контрольная работа № 6. «Общие свойства металлов».
9 кл. Тема: Металлы главных подгрупп 1-111 групп
периодической системы элементов Д.И. Менделеева. 67-68. Характеристика щелочных металлов. Глава У11, § 47, в.1-12, с.126, з. 1,2. 69-70. Характеристика магния и кальция. Соединения кальция. Глава У11, § 48, 49, в.1-12 с.132-133, з.1-2. 71. Жёсткость воды и способы её устранения. Глава У11, § 49, с. 131-132, в.13-15 с.133. 72-73. Алюминий. Важнейшие соединения алюминия. Глава У11, § 50, в.1-11 с.138., з.2. 74. Практическая работа № 6. «Решение экспериментальных задач». 75. Контрольная работа № 6. «Металлы главных подгрупп». 11 кл. Тема: Металлы Общая характеристика металлов. Глава У, с.94-95, схема 9. Общие способы получения металлов. Глава У, § 1, таблица 10. Металлы главных подгрупп. Глава У, § 2, табл.11-13, вопр. и упр. 5-8 с. 120, зад.1-2. Металлы побочных подгрупп: медь, цинк, титан, хром, железо, никель, платина.
Глава У, § 3,4,5,6,7,8.
Табл.14, вопр. и упр. 9-17 с.121. зад.1,2 с. 140. Сплавы металлов. Глава У § 9, вопр.18-20 с. 121. табл. 16, 17, 18 с.116,117. Оксиды и гидроксиды металлов. Глава У, § 10, табл.19,20 с.118,119. Решение задач и упражнений по теме «Металлы».
Повт. учебный материал
гл.У, решить задачи. Контрольная работа №4 по теме: «Металлы». Анализ контрольной работы, коррекция знаний, умений. /> /> /> /> /> /> />
При изучении этой темыпользуются учебником химии под редакцией Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман [1],также учебником за 8 — 9 класс под редакцией Н. С. Ахметова [4]. Дидактическимматериалом служит книга по химии для 8 — 9 классов под редакцией А. М.Радецкого, В. П. Горшкова; используются задания для самостоятельной работы похимии за 9 класс под редакцией Р. П. Суровцева, С. В. Софронова; используетсясборник задач по химии для средней школы и для поступающих в вузы под редакциейГ. П. Хомченко, И. Г. Хомченко.
Появление большого числа учебников похимии для основной школы, их разнообразие вызвало большие трудности в ихоценке. Чтобы избежать субъективности в экспертной оценке учебника былиразработаны специальные требования, которым, по мнению педагогическойобщественности, должны отвечать современные учебники химии: соответствиеадресату: типу учебного заведения, профилю класса, ступени обучения;
—соответствиевозрастным возможностям учащихся;
—способствование пониманию научногометода химии и языка химической науки;
—раскрытиеэкологических проблем;
—возможности для самостоятельногоизучения учащимися отдельных вопросов;
—использование современных способовизложения материала;
—условия для контроля и самоконтроля;
—плотностьвведения понятий.
Учебник под редакциейР.Г. Ивановой, А.А. Кавериной «Химия-9» [5] полностью отвечает этимтребованиям. Курс начинается с изложения периодического закона и периодическойсистемы химических элементов Д.И. Менделеева, дано определение понятий «закон»и «система». Для ознакомления учащихся с эмпирическим методом познания вучебнике прослеживаются этапы открытия закона от накопления эмпирических фактовк выявлению закономерностей, от менделеевского этапа (химического) досовременного (физического). Такая логика подачи материала способствует осознаниюроли теории, пониманию значения периодического закона и изменения его функций –от обобщающей до объясняющей и прогнозирующей.
Возможность применениятеоретических знаний предоставляется учащимся при характеристике металлов взависимости от их положения в периодической системе и особенностей строенияатомов.
Далее следует раздел,посвященный общим и особенным свойствам металлов, которые также рассматриваютсяна основе теоретических представлений о строении атомов, химической связи,процессов окисления-восстановления, ионного обмена в реакциях соединенияметаллов в растворах.
Особенностью этогоучебного издания является то, что знания о веществах (неметаллах и металлах)позволяют рассмотреть в учебнике промышленные способы получения важнейшихвеществ, подвести учащихся к пониманию сущности сырьевой, природосберегающей иэкологической проблем, осознанию роли химии в их решении.
Заканчивается учебникразделом, цель которого — обобщение и систематизация знаний по неорганическойхимии.
В учебнике есть Приложение1 «Лабораторные опыты и практические работы и Приложение 2 «Длялюбознательных».
В приложении длялюбознательных помещен материал, расширяющий знания о строении металлов, обаллотропии олова, об электрохимических свойствах металлов (ряд напряжений), отоксичности ртути и способах устранения загрязнений окружающей среды, оминералах, комплексных соединениях, истории металлургии, металлах в окружающейсреде, проблеме защиты окружающей среды [4].
В некоторых учебниках вместопознавательной задачи ставятся вопросы для актуализации знаний, полученныхранее. Такой прием тоже полезен, потому что способствует осознанию связей междупараграфами, восприятию содержания предмета как единого целого, т. е.системности. Такой прием мы находим у Н. С. Ахметова [4], Н. Е. Кузнецовой, И. М. Титовой, Н. Н. Тары, А. Ю. Жегина [6].
В учебнике под редакцией Ахметова Н.С. [4] в каждойглаве и параграфе цели конкретизированы в форме познавательных задач, которыемогут носить проблемный характер, но, к сожалению, это пособие рассматриваеттолько вопросы получения щелочноземельных металлов, их физические и химическиесвойства, применение, содержит материал для углубленного изучения, но не затрагиваетэкологические проблемы. Отличительностью особенностью этого учебника являетсявысокий уровень упражнений и задач для закрепления изученного материала.Задания рассчитаны на самостоятельную работу учащихся и носят поисковыйхарактер.
В настоящее время делаются попыткисоздать учебники, обеспечивающие дифференцированный подход к учащимся, такназываемые двухуровневые и даже трехуровневые учебники. Примером могут служить учебники Л. С. Гузея,Р. П. Суровцевой и В. В. Сорокина [7], а также Е. Е. Минченкова и Л. С.Зазнобиной [8]. В них наряду с текстом, предназначенным для каждого ученика,специально отчеркнуты вертикальной чертой слева абзацы, в которых изложенматериал для более глубокого изучения химии. Этот текст будут читать ученики,заинтересовавшиеся химией. Он значительно превышает обязательный минимумсодержания. Такая же дифференциация предусмотрена и в системе заданий.
Учебник под редакцией Фельдмана Ф.Г.,Рудзитиса Г.Е. представляет собой своего рода справочник, где приводитсяхарактеристика, свойства элементов, применение, способы получения. Задания иупражнения носят классический характер. Вопросы производства освещены слабо,экологические проблемы, связанные с элементами и их соединениями приводятся вобщих чертах.
Таким образом, рассмотрение основных школьных пособий похимии позволяет сделать вывод, что в условиях экологизации химическогообразования возрастает роль теоретического и практического материалаэкологической направленности. Эта проблема должна решаться через экологизациюшкольных учебников по химии, где должны рассматриваться сущности экологическихпроблем и способы их решения, что будет способствовать формированию экологическогомировоззрения учащихся.
ГлаваII. ЭЛЕМЕНТЫ IIГРУППЫ ТАБЛИЦЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА. ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ
2.1 Общая характеристика
К щелочноземельным металлам относятся следующиеэлементы главной подгруппы II группы Периодической системы: кальций, стронций,барий и радий. Магний имеет ряд сходных со щелочными металлами свойств,бериллий по химическим свойствам ближе к алюминию. Щелочноземельные металлыявляются электронными аналогами, внешний электронный уровень имеет строение ns2,в соединениях наиболее характерная степень окисления +2. В соединениях снеметаллами основой тип связи – ионный. Соединения щелочноземельных металловокрашивают бесцветное пламя газовой горелки: кальция – в оранжево-красный, стронция– в темно-красный, бария – в светло-зеленый цвет. В природе щелочноземельныеметаллы встречаются только в виде соединений, основные минералы кальция –кальцит (известковый шпат, известняк, мрамор, мел) СаСО3, доломитCaMg(CO3)2, гипс CaSO42H2O, флюоритCaF2, гидроксиапатит (фосфорит) Ca5(PO4)3(OH),апатит Ca5(PO4)3F,Cl. Основные минералыстронция – стронцианит SrCO3 и целестин SrSO4, бария –витерит BaCO3 и барит BaSO4.
Физические свойства. Внешне –серебристо-белые блестящие металлы, твердость значительно выше, чем у щелочныхметаллов. Твердость по группе уменьшается сверху вниз, барий по твердостиблизок к свинцу. Температуры плавления щелочноземельных металлов выше, чем ущелочных и составляют: для кальция 851оС, стронция 770оС,бария 710оС. Плотности щелочноземельных металлов в подгруппе сверхувниз увеличиваются и равны для Са, Sr и Ва, соответственно 1,54, 2,63 и 3,76г/см3.Химическиесвойства щелочноземельных металлов
Щелочноземельные металлы химическивесьма активны, в реакциях проявляют свойства восстановителей. Взаимодействуютс
1. Кислородом (горят на воздухе)
2Са+ О2 = 2СаО
2Sr + O2 = 2SrO
2Ba + O2 = 2BaO
При этом образуются и нитриды состава Me3N2.При контакте щелочноземельных металлов с воздухом при комнатной температуре наповерхности металлов образуетсяжелтоватая пленка, состоящая из оксидов,гидроксидов и нитридов.
Оксид бария при нагреваии до 500оСобразуeт пероксид:
2BaO+ O2 = 2BaO2
который разлагается при температуре выше800оС:
2BaO2= 2BaO + O2
2. С водородом при нагревании образуют гидриды
Ca + H2 = CaH2
Ba + H2 = BaH2
3. С серой реагируют в обычных условиях,образуя сульфиды
Ca + S = CaS
и полисульфиды
CaS + nS = CaSn+1
4. С азотом – при нагревании образуютнитриды
3Ca+ N2 = Ca3N2
5. C фосфором –фосфиды
3Ca+ 2Р = Ca3Р2
6. С углеродом – при нагреванииобразуются карбиды, которые являются производными ацетилена:
Са+ 2С = СаС2
7. С водой – растворяются с выделениемводорода, реакция протекает спокойнее, чем со щелочными металлами:
Са+ 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2
8. Восстанавливают другие металлы из ихсоединений, например:
UF4+ 2Ca = U + 2CaF2
Активность взаимодействия с водойвозрастает от кальция к барию.Получениещелочноземельных металлов
Кальций получают электролизом расплaвахлорида кальция СаCl2, к которому добавляют 5-7% CaF2 дляснижения температуры плавления:
СаCl2= Са(катод) + Cl2(анод)
Стронций и барий получают методомалюмотермии из оксидов:
3BaO+ 2Al = 3Ba + Al2O3Применениещелочноземельных металлов
Металлический кальцийприменяется как восстановитель и легирующая добавка к сплавам [9-12].
2.2Химия и экология
В последнее времянаиболее остро стал вопрос об экологических проблемах, и одна из них – тяжелыеметаллы.
Тяжелые металлы — этоэлементы периодической системы с относительной молекулярной массой больше 40.Не исключение, II группа таблицы Менделеева, в частности ртуть, цинк, кадмий.
Таким образом, к тяжелым металлам относят более 40 химическихэлементов с относительной плотностью более 6. Число же опасных загрязнителей,если учитывать токсичность, стойкость и способность накапливаться во внешнейсреде, а также масштабы распространения указанных металлов, значительно меньше.
Прежде всего представляютинтерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемахиспользуются в производственной деятельности и в результате накопления вовнешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологическойактивности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк,висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибдени мышьяк.
Формы нахождения вокружающей среде. В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в формеорганических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также вгазообразной элементной форме (ртуть). При этом аэрозоли свинца, кадмия, меди ицинка состоят преимущественно их субмикронных частиц диаметром 0,5-1 мкм, ааэрозоли никеля и кобальта — из крупнодисперсных частиц (более 1 мкм), которыеобразуются в основном при сжигании дизельного топлива.
В водных средах металлыприсутствуют в трех формах: взвешенные частицы, коллоидные частицы ирастворенные соединения. Последние представлены свободными ионами ирастворимыми комплексными соединениями с органическими (гуминовые ифульвокислоты) и неорганическими (галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты)лигандами. Большое влияние на содержание этих элементов в воде оказываетгидролиз, во многом определяющий форму нахождения элемента в водных средах.Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами вовзвешенном состоянии.
Сорбция тяжелых металловдонными отложениями зависит от особенностей состава последних и содержанияорганических веществ. В конечном итоге тяжелые металлы в водных экосистемахконцентрируются в донных отложениях и биоте.
В почвах тяжелые металлысодержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах.Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами,сульфатами и органическим комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелыхметаллов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки.
Источники.
Добыча и переработка неявляются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросыот этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики.Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля являетсяглавным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефтиприсутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химическихэлементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных ибытовых топок. Выбросы в атмосферу при сжигании топлива имеют особое значение.Например, количество ртути, кадмия, кобальта, мышьяка в них в 3-8 раз превышаетколичество добываемых металлов. Известны данные о том, что только одинкотлоагрегат современной ТЭЦ, работающий на угле, за год выбрасывает ватмосферу в среднем 1-1,5 т паров ртути. Тяжелые металлы содержатся и вминеральных удобрениях.
Наряду со сжиганиемминерального топлива важнейшим путем техногенного рассеяния металлов являетсяих выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах(металлургия, обжиг цементного сырья и др.), а также транспортировка,обогащение и сортировка руды.
Техногенное поступлениетяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей(возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод.
Металлы сравнительнобыстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: периодполуудаления цинка — до 500 лет, кадмия — до 1100 лет, меди — до 1500 лет,свинца — до нескольких тысяч лет.
Существенный источникзагрязнения почвы металлами — применение удобрений из шламов, полученных изпромышленных и канализационных очистных сооружений.
В выбросахметаллургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, внерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупныечастицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, иустанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами.Аэрозольные загрязнения, поступающие в атмосферу, удаляются из нее путеместественных процессов самоочищения. Важную роль при этом играют атмосферныеосадки. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточныхвод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземныеводы и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных.
Дальность распространенияи уровни загрязнения атмосферы зависят от мощности источника, условий выбросови метеорологической обстановки. Однако в условиях промышленно-городскихагломераций и городской застройки параметры распространения металлов в воздухееще плохо прогнозируются. С удалением от источников загрязнения уменьшениеконцентраций аэрозолей металлов в атмосферном воздухе чаще происходит поэкспоненте, вследствие чего зона их интенсивного воздействия, в которой имеетместо превышение ПДК, сравнительно невелика.
В условияхурбанизированных зон суммарный эффект от регистрируемого загрязнения воздухаявляется результирующей сложения множества полей рассеяния и обусловленудалением от источников выбросов, градостроительной структурой и наличиемнеобходимых санитарно-защитных зон вокруг предприятий. Естественное (фоновое)содержание тяжелых металлов в незагрязненной атмосфере составляет тысячные идесятитысячные доли микрограмма на кубический метр и ниже. Такие уровни всовременных условиях на сколько-нибудь обжитых территориях практически ненаблюдается. Фоновое содержание свинца принято равным 0,006 мкг/ м3,ртути — 0,001-0,8 мкг/ м3 (в городах — на несколько порядков выше).К основным отраслям, с которыми связано загрязнение окружающей среды ртутью,относят горнодобывающую, металлургическую, химическую, приборостроительную,электровакуумную и фармацевтическую. Наиболее интенсивные источники загрязненияокружающей среды кадмием — металлургия и гальванопокрытия, а также сжиганиетвердого и жидкого топлива. В незагрязненном воздухе над океаном средняяконцентрация кадмия составляет 0,005 мкг/ м3, в сельских местностях- до 0,05 мкг/м3, а в районах размещения предприятий, в выбросахкоторых он содержится (цветная металлургия, ТЭЦ, работающие на угле и нефти,производство пластмасс и т.п.), и промышленных городах — до 0,3-0,6 мкг/ м3.
Атмосферный путьпоступления химических элементов в окружающую среду городов является ведущим.Однако уже на небольшом удалении, в частности, в зонах пригородного сельскогохозяйства, относительная роль источников загрязнения окружающей среды тяжелымиметаллами может измениться и наибольшую опасность будут представлять сточныеводы и отходы, накапливаемые на свалках и применяемые в качестве удобрений.
Максимальной способностьюконцентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донныеотложения, затем планктон, бентос и рыбы.
Осадки. Зона максимальныхконцентраций металлов в воздухе распространяется до 2 км от источника. В нейсодержание металлов в приземном слое атмосферы в 100-1000 раз выше местногогеохимического фона, а в снеге — в 500-1000 раз. На удалении 2-4 кмрасполагается вторая зона, где содержание металлов в воздухе приблизительно в10 раз ниже, чем в первой. Намечается третья зона протяженностью 4-10 км, гделишь отдельные пробы показывают повышенное содержание металлов. По мереудаления от источника соотношения разных форм рассеивающихся металлов меняются.В первой зоне водорастворимые соединения составляют всего 5-10 %, а основнуюмассу выпадений образуют мелкие пылевидные частицы сульфидов и оксидов.Относительное содержание водорастворимых соединений возрастает с расстоянием[13-15].
2.2.1Общие сведения о ртути
Важнейшие свойства ртути.Ртуть (Hg) – химический элемент II группы периодической системы элементов Д.И.Менделеева; атомный номер 80, относительная атомная масса 200,59; в состав природнойртути входят 7 стабильных изотопов с массовыми числами: 196 (распространенность0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29,80%) и204 (6,85%). Природная ртуть характеризуется относительно устойчивым изотопнымсоотношением. Тем не менее в ней в небольших количествах присутствуют радиоактивныеизотопы. Искусственно получено более 20 короткоживущих изотопов, из которыхпрактическое значение имеют (метки в медицине, в аналитике, в технологическихпроцессах) 203Hg (период полураспада 46,6 дня) и 197Hg(64,1 ч). Ртуть в обычных условиях представляет собой блестящий,серебристо-белый тяжелый жидкий металл. Удельный вес ее при 20оС13,54616 г/см3; температура плавления = –38,89оС, кипения357,25оС. При замерзании (–38,89оС) она становитсятвердой и легко поддается ковке.
Даже в обычных условияхртуть обладает повышенным давлением насыщенных паров и испаряется с довольновысокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит ксозданию опасной для живых организмов ртутной атмосферы. Например, при 24оСатмосферный воздух, насыщенный парами ртути, может содержать их в количествеоколо 18 мг/м3; такой уровень в 1800 раз превышает ПДК (предельнодопустимую концентрацию) ртути в воздухе рабочей зоны и в 60000 раз ПДК ватмосферном воздухе. Ртуть способна испаряться через слои воды и другихжидкостей. Кроме благородных газов, ртуть является единственным элементом,образующим пары, которые при комнатной температуре одноатомные (Hgo).В нормальных условиях растворимость паров ртути в воде, свободной от воздуха,составляет около 20 мкг/л.
При действии на ртутныепары вольтовой дуги, электрической искры и рентгеновских лучей наблюдаютсяявления люминесценции, флюоресценции и фосфоресценции. В вакуумной трубке междуртутными электродами при электрических разрядах получается свечение, богатоеультрафиолетовыми лучами, что используется в технике при конструированииртутных ламп. Это же явление легло в основу спектрального метода определениямалых количеств ртути в различных объектах. Ртуть характеризуется очень низкойудельной теплоемкостью. Это ее свойство находило применение вртутно-паросиловых установках. Еще одно замечательное свойство ртути связано стем, что при растворении в ней металлов образуются амальгамы — металлическиесистемы, одним из компонентов которых является ртуть. Они не отличаются отобычных сплавов, хотя при избытке ртути представляют собой полужидкие смеси.Соединения, получающиеся в результате амальгамирования, легко разлагаются нижетемпературы их плавления с выделением избытка ртути, что нашло широкое применениепри извлечении золота и серебра из руд. Амальгамированию подвержены металлы,смачиваемые ртутью. Стали, легированные углеродом, кремнием, хромом, никелем,молибденом и ниобием, не амальгамируются.
В соединениях ртутьпроявляет степень окисления +2 и +1. В специальной литературе в таких случаяхобычно указывается соответственно Hg(II) или Hg(I). Обладая высоким потенциаломионизации, высоким положительным окислительным потенциалом, ртуть является относительностойким в химическом отношении элементом. Это обусловливает ее способностьвосстанавливаться до металла из различных соединений и объясняет частые случаинахождения ртути в природе в самородном состоянии. Обычно самородная ртуть содержитнебольшие количества других металлов, в том числе золото и серебро, т. е., посути, является амальгамой. Известны минералы ртути, в которых содержанияблагородных и других металлов очень высоки (ртутистое серебро, ртутистоезолото, ртутистый палладий, ртутистый свинец, амальгамид золота и др.). Ртутьвесьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, чтоприводит к коррозии и разрушению производственных объектов и транспортныхсредств. Так, в 1970-е гг. довольно актуальной была проблема загрязнениясамолетов, в конструкции которых попадала ртуть, вызывающая жидкометаллическоеохрупчивание алюминиевых сплавов. Самолеты направлялись на капитальный ремонт идаже снимались с эксплуатации.
На воздухе ртуть прикомнатной температуре не окисляется. При нагреве до температур, близких ктемпературе кипения (300-350оС), она соединяется с кислородомвоздуха, образуя красный оксид двухвалентной ртути HgO, который при дальнейшемнагревании (до 400оС и выше) снова распадается на ртуть и кислород.Желтый оксид ртути HgO получается при добавлении щелочей к водному растворусоли Hg(II). Существует и оксид ртути черного цвета (Hg2O),нестойкое соединение, в котором степень окисления ее равна +1. В соляной иразбавленной серной кислотах и в щелочах ртуть не растворяется. Но она легкорастворяется в азотной кислоте и в царской водке, а при нагревании – в концентрированнойсерной кислоте. Металлическая ртуть способна растворяться в органическихрастворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода.Растворимость ее в воде зависит также от рН раствора. Минимальная растворимостьнаблюдается при рН=8, с увеличением кислотности или щелочности воды онаувеличивается. В присутствии кислорода ртуть в воде окисляется до ионной формыHg2+ (создавая концентрации до 40 мкг/л) [16].2.2.2 Распространенность ртути в природе
Ртуть — редкий элемент. Ее средниесодержания в земной коре и основных типах горных пород оцениваются в 0,03-0,09мг/кг, т. е. в 1 кг породы содержится 0,03-0,09 мг ртути, или 0,000003-0,000009% от общей массы (для сравнения — одна ртутная лампа в зависимости отконструкции может содержать от 20 до 560 мг ртути, или от 0,01 до 0,50% отмассы). Масса ртути, сосредоточенная в поверхностном слое земной коры мощностьюв 1 км, составляет 100 000 000 000 т (сто миллиардов тонн), из которых в еесобственных месторождениях находится только 0,02%. Оставшаяся часть ртутисуществует в состоянии крайнего рассеяния, по преимуществу в горных породах (вводах Мирового океана рассеяно 41,1 млн. т ртути, что определяет невысокуюсреднюю концентрацию ртути в его водах — 0,03 мкг/л). Именно эта рассеяннаяртуть создает природный геохимический фон, на который накладывается ртутноезагрязнение, обусловленное деятельностью человека и приводящее к формированию вокружающей среде зон техногенного загрязнения.
Известно более 100 ртутных иртутьсодержащих минералов. Основным минералом, определяющим промышленнуюзначимость ртутных месторождений, является киноварь. Самородная ртуть,метациннабарит, ливингстонит и ртутьсодержащие блеклые руды имеют резкоподчиненное значение и добываются попутно с киноварью.
Всего в мире обнаружено около 5000ртутных месторождений, рудных участков и рудопроявлений, получившихсамостоятельное название; из них в разное время разрабатывались около 500. Ноза всю историю ртутной промышленности подавляющая часть ртути (более 80%)получена на 8 месторождениях: Альмаден (Испания), Идрия (Словения),Монте-Амиата (Италия), Уанкавелика (Перу), Нью-Альмаден и Нью-Идрия (США),Никитовка (Украина), Хайдаркан (Киргизия).
В промышленности для полученияметаллической ртути используют два варианта технологии ее извлечения из руд:окислительно-дистилляционный обжиг с выделением ртути из газовой фазы икомбинированный способ, включающий предварительное обогащение и последующуюпирометаллургическую переработку концентрата. По оценкам специалистов,человеком было произведено порядка 700000 т ртути, существенная часть изкоторых рассеяна на земной поверхности. Количество ртути, которое поступило всреду обитания в ходе других видов человеческой деятельности (при добычеразличных полезных ископаемых, выплавке металлов, производстве цемента,сжигании ископаемого топлива и т. д.), также велико.
Ртуть концентрируется не только вртутных минералах, рудах и вмещающих их горных породах. Согласно законуКларка-Вернадского о всеобщем рассеянии химических элементов, в тех или иныхколичествах ртуть обнаруживается во всех объектах и компонентах окружающейсреды, в том числе в метеоритах и образцах лунного грунта. В повышенныхконцентрациях ртуть содержится в рудах многих других полезных ископаемых(полиметаллических, медных, железных и др.). Установлено накопление ртути вбокситах, некоторых глинах, горючих сланцах, известняках и доломитах, в углях,природном газе, нефти.
Современные данные свидетельствуют овысоком содержании ртути в мантии (второй от поверхности, после земной коры,оболочке Земли), в результате дегазации которой, а также естественного процессаиспарения ртути из земной коры (горных пород, почв, вод), наблюдается явление,получившее название «ртутного дыхания Земли». Процессы эти идут постоянно, ноактивизируются при извержениях вулканов, землетрясениях, геотермальных явленияхи т. п. Поставка ртути в окружающую среду в результате ртутного дыхания Земли(природная эмиссия) составляет около 3000 т в год. Поставка ртути в атмосферу,обусловленная промышленной деятельностью человека (техногенная эмиссия),оценивается в 3600-4500 т в год.
В природных условиях ртуть обычномигрирует в трех наиболее распространенных состояниях — Нg0(элементарная ртуть), Нg2+ (ион двухвалентной ртути), СН3Нg+(ион метилртути), а также в виде менее распространенного иона Нg22+Химические соединения Hg(ll) встречаются в природе значительно чаще, нежелиHg(l). В водах между Нg0, Нg22+ и Нg2+устанавливается равновесие, которое определяется окислительно-востановительнымпотенциалом раствора и концентрацией различных веществ, формирующих комплексы сНg2+. Ионы Нg(II) образуют устойчивые комплексы с биологическиважными молекулами. Именно высокое химическое сродство ртути (II) и ееметилированных соединений к биомолекулам в существенной мере определяеттоксикологическую опасность ртути в условиях окружающей среды.
Распределение и миграция ртути вокружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов. Во-первых,глобального круговорота, включающего циркуляцию паров ртути в атмосфере (отназемных источников в Мировой океан и наоборот). Во-вторых, локальногокруговорота, основанного на процессах метилирования неорганической ртути,поступающей, главным образом, из техногенных источников. Многие этапылокального круговорота еще недостаточно ясны, но полагают, что он включаетциркуляцию в среде обитания диметилртути. Именно с круговоротом второго типачаще всего связано формирование опасных с экологических позиций ситуаций.
Поступающие в окружающую среду изприродных и техногенных источников ртуть и ее соединения подвергаются в нейразличным преобразованиям. Неорганические формы ртути (элементарная ртуть Нg0и неорганический ион Hg2+) претерпевают преобразования в результатеокислительно-восстановительных процессов. Пары ртути окисляются в воде вприсутствии кислорода неорганическую двухвалентную ртуть (Hg2+),чему в значительной мере способствуют присутствующие в водной средеорганические вещества, которых особенно много в зонах загрязнения. В своюочередь, ионная ртуть, поступая или образуясь в воде, способна формироватькомплексные соединения с органическим веществом. Наряду с окислением паровртути образование Hg2+ может происходить при разрушенииртутьорганическихсоединений.
Неорганическая ртуть Hg2+претерпевает два важных вида превращений в окружающей среде. Первый — этовосстановление с образованием паров ртути. Этот процесс, являющийся ключевым вглобальном круговороте ртути, изучен плохо. Известно, что некоторые бактерииспособны осуществлять это преобразование. Второй важной реакцией, которойподвергается Hg2+ в природе, является ее превращение в метил- идиметилпроизводные и их последующие взаимопревращения друг в друга. Эта реакцияиграет ключевую роль в локальном круговороте ртути. Важно то, что метилированиертути происходит в самых различных условиях: в присутствии и отсутствиикислорода, разными бактериями, в различных водоемах, в почвах и даже ватмосферном воздухе. Особенно интенсивно процессы метилирования протекают вверхнем слое богатых органическим веществом донных отложений водоемов, вовзвешенном в воде веществе, а также в слизи, покрывающей рыбу. Метилирование приводитк образованию монометил- и диметилртутных соединений. Монометилртуть (СН3-Hg+), обычно говорят и пишут просто «метилртуть»), обладая, как уже говорилось,высоким сродством к биологическим молекулам, чрезвычайно активно накапливаетсяживыми организмами. Факторы биоконцентрирования, т. е. отношения содержанияметилртути втканяхрыб кее концентрации в воде, могут достигать 10000-100000.Диметилртуть (СН3)2Hg, отличаясь высокой растворимостью ииспаряемостью, улетучивается из воды в атмосферу, где может превращаться вмонометил ртуть, удаляться с дождевыми осадками и возвращаться в водоемы и впочву, завершая таким образом локальный круговорот ртути.
Типичные природные (фоновые)концентрации паров ртути в приземном слое в атмосферном воздухе обычно составляют10-15 нг/м3 при колебаниях от 0,5-1 до 20-25 нг/м3.Видимо, именно такие содержания практически безопасны для живых организмов. Взонах загрязнения концентрации возрастают в десятки и сотни раз, а впроизводственных или загрязненных ртутью помещениях могут достигатьэкстремально высоких значений (до 1-5 мг/м3). Главной формой ртути ватмосфере являются пары металла (Нg0), меньшее значение имеют ионнаяформа, органические и неорганические (хлориды, йодиды) соединения. Она такжесвязывается с аэрозолями. В зонах загрязнения концентрации ртути в дождевойводе достигают 0,3-0,5 мкг/л и даже более (при фоне обычно не больше 0,1мкг/л). В городах наблюдается увеличение количества ртути, переносимой саэрозолями и атмосферной пылью.
Фоновые уровни ртути в природных почвахзависят от их типа, но в большинстве случаев находятся в пределах 0,01-0,1мг/кг. Нижние пределы характерны для песчаных почв, верхние — для почв, богатыхорганическим веществом. Содержания, превышающие эти величины, связаны свлиянием загрязнения. В зонах загрязнения уровни ртути, особенно в верхнихгоризонтах почв, увеличиваются в десятки-сотни раз, иногда даже в тысячи раз. Впочвах ртуть активно аккумулируется гумусом, глинистыми частицами, можетмигрировать вниз по почвенному профилю и поступать в грунтовые воды,поглощаться растительностью, в том числе сельскохозяйственной, а такжевыделяться в виде паров и в составе пыли в атмосферу. При сильном загрязнениипочв концентрации ртути в воздухе могут достигать опасных для человека величин.
В поверхностных водах ртуть мигрирует вдвух основных фазовых состояниях — в растворе вод (растворенные формы) и всоставе взвеси (взвешенные формы). В свою очередь, в растворе вод она можетнаходиться в виде двухвалентного иона, гидроксида ртути, комплексных соединений(с хлором, органическим веществом и др.). Среди соединений Нg (II), мы ужезнаем об этом, по своему экологическому и токсикологическому значению особаяроль принадлежит ртутьорганическим соединениям. Важнейшими аккумуляторамиртути, особенно в условиях загрязнения, являются взвесь и донные отложенияводных объектов. Наиболее высокими концентрациями ртути характеризуютсятехногенные илы, активно накапливающиеся в реках и водоемах, куда поступаютсточные воды промышленности. Уровни содержания ртути в них достигают 100-300мг/кг и больше (при фоне до 0,1 мг/кг). Известны случаи, когда количествортути, поступившей со сточными водами и накопившееся в таких илах, составлялодесятки и сотни тонн. Нормальное функционирование таких рек и водоемов, их практическоеиспользование возможно только при удалении загрязненных отложений.Использование загрязненных ртутью вод для орошения сельскохозяйственных угодийприводило кее накоплению в сельхозпродукции до уровней, превышающих ПДК.
Типичные фоновые уровни валовой ртути(растворенные формы) в природных пресных водах составляют 0,03-0,07 мкг/л; вдонных отложениях рек и пресноводных озер — 0,05-0,1 мг/кг; в пресноводныхрастениях -0,04-0,06 мг/кг сухой массы. Обычно там, где нет указаний назагрязнение ртутью, ее уровни в питьевых водах редко превышают 0,1 мкг/л.Ртуть, прежде всего метилртуть, относится к веществам, которые накапливаются впищевой цепи, простым образцом которой может быть, например, следующий ряд:личинка — пескарь — окунь -щука — кошка. Это значит, что в каждом последующеморганизме содержание метилртути обычно многократно выше, нежели в предыдущем.Пищевые продукты, выращенные и полученные при соблюдении необходимых условий,обычно характеризуются допустимым содержанием ртути [17].
ГлаваIII. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕМЕНТЫ IIГРУППЫПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И.Менделеева»
Эксперимент начался сознакомства с ученическим коллективом. При этом для получения представления обуспеваемости класса по химии была изучена статистика четвертных оценок по химиии проведен констатирующий контрольный срез знаний по этой дисциплине.(Результаты констатирующего контрольного среза знаний по химии в 9 «Б» классегимназии №14 приведены ниже в конце главы в виде диаграммы). Затем был проведенряд уроков по разработанным план-конспектам.
3.1Урок по теме «Металлы Главной Подгруппы II Группы»
Комплексная дидактическаяцель: ознакомитьсо свойствами металлов главной подгруппы II группы, их получением, нахождениемв природе и применением.
В результате изучениямодуля учащиеся должны уметь: давать характеристику строения атомов металлов наоснове положения элементов в Периодической системе; записывать уравненияхимических реакций, характерных для данных металлов: применить знания,полученные на уроках профессионального цикла; работать с дополнительнойлитературой, таблицами, опорными схемами; решать расчётные и экспериментальныезадачи.
Данный модуль включаетвосемь учебных элементов (УЭ) (здесь приведены 6).
УЭ-0
Цель: проработав материалучебников, опорных схем, конспектов, а также дополнительный материал к модулю,используя знания, полученные на практике и при изучении специальных предметов,вы должны узнать о строении атомов металлов главной подгруппы II группы,свойствах и применении образованных ими простых веществ и важнейших соединений,научиться применять эти знания при изучении металлов других групп, а также темы«Стали. Марки сталей».
Освоение данного модулярасширит ваши знания о металлах и их соединениях, будет способствоватьповышению вашего интеллектуального уровня и профессионального мастерства.
Руководство поорганизации учебного процесса. Задумайтесь о значении данной темы в вашей практической ипрофессиональной деятельности.
УЭ-1 (10 мин)
Целы определить исходныйуровень знаний учащихся об общих свойствах металлов и их соединений.
Руководство поорганизации учебного процесса. Выполните тестовое задание по теме «Щелочные металлы».Выберите один или несколько правильных ответов. Работайте самостоятельно.
Входной контроль
1. Для щелочных металловхарактерны физические свойства
а) высокаятемпература плавления
б) мягкость
в) твёрдость
г) теплопроводность
2. тонут в воде и плавятся в ней щелочные металлы
а) Na и К в)Li и Fr
б) Rb и Cs г) Ки Li
3. К синтезированнымэлементам относится
a) Cs б) Rb в) Fr г) К
4. Наиболее слабымэлектролитом является
a) LiOH б) CsOH в) FrOH г) NaOH
Почему?
5. Молярная масса (г/моль)фосфата натрия равна
а) 158 6) 146 в)164 г) 170
6. В фотоэлементахиспользуют
a) Li б) Na в) Rb г) Cs Почему?
7. Силицидами называютсоединения металлов с
а) углеродом в)серой
б) азотом г)кремнием
8. МАССА (Г) 0,3 МОЛЬСУЛЬФАТА КАЛИЯ РАВНА
а) 40,5 б)152,2 в) 52,2 г) 450
9. ОДНОВРЕМЕННО могут НАХОДИТЬСЯ В РАСТВОРЕ ИОНЫ
а) K+, Ва2+, SO42-, NO3- б) Li+, Са2+, Cl-, NO3-
в) Zn2+, Ва2+, ОН-, S2- r) Na+, Са2+, СO32-, OH-
10. ЦЕПОЧКЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ
хлорид натрия ®натрий ®пероксид натрия
¯
гидроксид натрия ® нерастворимое основание
СООТВЕТСТВУЮТ СХЕМЫРЕАКЦИЙ:
a) Na + Cl2®; Na + H2O ®
б) Na + Br2 ®; Na + H2 ®
в) Na + О2 ®; NaOH + FeCl3 ®
г) Na + S ®; NaOH + BaCl2 ®
Составьте соответствующиеуравнения реакций.
Руководство поорганизации учебного процесса. Выполнив работу, обменяйтесь тетрадями и определите уровеньзнаний вашего товарища.
Ключк тесту (выдает преподаватель).1. б. г. 2. б. 3. в. 4. а. У лития самый малый радиус атома 5. в. 6. г. У него большая способность к отдаче электронов. 7. г. 8. в. 9. б. 10. а, в.
УЭ-2 (5-7 мин)
Цель: закрепить знания остроении и свойствах атомов металлов главной подгруппыII группы.
Руководство поорганизации учебного процесса. Запишите в тетрадях дату и тему урока.
1. Прочитайтевнимательно материал...(здесь и далее указаны страницы в учебниках идополнительной литературе) и составьте схемы строения атомов бериллия, магния,кальция.
2. Устно ответьте навопросы.
? Как изменяется радиусатомов с возрастанием порядкового номера элемента?
? Как изменяетсяхимическая активность металлов главной подгруппы II группы в зависимости отрадиуса атома?
? Какой из этих трёхметаллов наиболее активен?
3. Составьте графикизменения радиусов атомов металлов главной подгруппы II группы.
Работать индивидуально.Самостоятельно оцените свои знания.
УЭ-3 (10-15 мин)
Цель — изучить физические ихимические свойства бериллия, магния и щёлочноземельных металлов.
Руководство поорганизации учебного процесса. Прочитайте внимательно материал… Работайте в парах. Всевыводы и уравнения реакций записывайте в тетрадях. Проконтролируйте друг друга.Один из пары будет отчитываться о проделанной работе.
1. Устно ответьте навопросы.
? В чём черты сходства иразличия простых веществ магния и кальция?
? Почему кальций — лёгкийи прочный металл — не применяют в самолётостроении?
? Сравните свойствакальция со свойствами щелочных металлов. Сделайте вывод.
2. Напишите уравненияреакций, при помощи которых можно осуществить превращения: Mg ® MgO ® MgCl2 ® MgSО4.
3. Соблюдая правилабезопасности, проделайте экспериментально реакции, соответствующие следующимсхемам: Mg + HCl ®; Са + НСl ®.
Составьте уравнения реакций,объясните разную химическую активность металлов.
УЭ-4 (10 мин)
Цель: познакомиться ссоединениями магния, кальция, бериллия, их свойствами и областями применения.
Руководство поорганизации учебного процесса. Просмотрите презентацию «Щёлочноземельные металлы»,рассмотрите коллекцию «Важнейшие природные соединения кальция и магния» (впарах). Прочитайте внимательно… Выпишите в тетрадь формулы основныхсоединений кальция, магния, бериллия и укажите области их применения (работайтеиндивидуально).
УЭ-5 (15-20 мин)
Учащиеся были разделенына три группы.
Для группы 1
Цель: изучить применениебериллия и его сшивов в промышленности.
Руководство поорганизации учебного процесса. Используйте дополнительный материал к модулю и...
Выпишите важнейшиеобласти применения бериллия и сплавов на его основе.
Приготовьте сообщения итворческие отчёты об использовании бериллия как легирующей добавки. Покажитесвязь этого учебного материала с учебным материалом по технологии металлов,электротехнике, электроматериаловедению, физике. Творческие отчёты сдайтепреподавателю.
Для группы 2
Цель: изучить значение магниядля жизнедеятельности человека, применение магния и его сплавов, ихиспользование в сварочном и формовочном производствах.
Руководство поорганизации учебного процесса. Используйте дополнительный материал к модулю и...
1.Ответьте на вопрос:«Какое значение имеет магний для человеческого организма?»
2.Проведитемини-исследование о применении магния в сварочном и формовочном деле. Обратитевнимание на состав магниевого термита и его применение.
3.Допишите уравнение реакции сгорания магниевого термита, расставьтекоэффициенты, укажите тип реакции: Mg + Fe3O4 ®.
По окончании работыпроведите взаимопроверку.
Для группы 3
Цель: изучить применениекальция и его соединений, их значение для живых организмов, использование вбудущей профессиональной деятельности.
Руководство поорганизации учебного процесса. Используйте дополнительный материал к модулю и...
1.Выпишите основные цифры,характеризующие содержание кальция в организме человека (выполняйтеиндивидуально).
2.Выполните упражнение…(работайте индивидуально).
3.Соблюдая правилабезопасности, осуществите экспериментально превращения: Са ® Са(ОН)2 ® СаСО3.
Напишите уравненияреакций. Работайте в парах.
4. Используядополнительную литературу и знания, полученные на уроках по другим предметам,заполните таблицу. Работайте в парах.Область применения Формула вещества Используемые свойства
При заполнении таблицынайдите ответы на следующие вопросы.
? Благодаря какимсвойствам кальций используется в сварочном деле?
? Зачем кальций добавляютв расплавы металлов?
? Почему кальцийиспользуют для получения редких металлов?
Дополнительный материал
В промышленности магнийиспользуется в виде сплавов с алюминием, марганцем, цинком и другимиэлементами. Все магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием, имеютсравнительно высокую прочность. Сплав магния с алюминием высокопластичен, вгорячем состоянии хорошо сваривается и имеет более высокую коррозийнуюстойкость по сравнению с другими магниевыми сплавами. Для улучшениямеханических свойств магниевых сплавов их нагревают до 400 °С и охлаждают на воздухе.От коррозии их защищают оксидированием, пропиткой маслами, лаками.
Сплавы бериллия находятприменение в самолётостроении, электротехнике. Из бериллия изготовляют окошечкирентгеновских трубок, используя его проницаемость для рентгеновских лучей. Всмеси с препаратами радия бериллий служит источником нейтронов.
Магниевый термит длясварки составляют из порошка магния и железной окалины. Продукты сгораниямагниевого термита образуются в виде пористой спёкшейся массы оксида магния,которая впитывает в себя расплавленное железо. Магниевый термит применяют восновном для сварки стальных телеграфных и телефонных проводов воздушных линийсвязи, но он может использоваться и для сварки стыков стальных труб небольшихдиаметров.
Мрамор — диэлектрик. Онгигроскопичен и поэтому используется в качестве электроизоляционного материала.Его шлифуют и пропитывают органическими веществами — парафином и лаками. Мрамор-негорючий материал. Из него изготовляют распределительные доски и основания длярубильников и щитков с предохранителями в установках, рассчитанных на напряжениедо 500 В.
По окончании работыкаждая группа отчитывается о выполнении заданий [18, 19].
3.2Урок по теме «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»
Задачи урока:
Обучающие.
Рассмотреть химическиесвойства элементов главной подгруппы II группы. Вспомнить двойственный(амфотерный) характер оксида и гидроксида бериллия. Познакомить учащихся соспособами получения и с историей открытия этих элементов. Повторитьокислительно-восстановительные реакции (ОВР) и алгоритм расстановкикоэффициентов в уравнениях таких реакций методом электронного баланса.Продолжить планомерную подготовку учащихся к единому государственному экзамену(выполнение заданий тестового типа, ОВР).
Развивающие:
Развивать мышлениеучащихся, в том числе умение анализировать, смекалку, эрудицию, познавательныйинтерес с помощью химического эксперимента.
Воспитательные.
Воспитывать в учащихсятакие личностные качества, как целеустремленность, наблюдательность, умениеработать в коллективе, ответственность.
Методические приемыобъяснения нового материала. Рассказ, беседа, демонстрация опытов, самостоятельная работаучащихся.
Оборудование и реактивы. На столе учителя:магнитофон с кассетой, тигельные щипцы, спиртовка, спички, две чашки Петри,кристаллизатор; фенолфталеин, вода, образцы металлов главной подгруппы II группы:магний и кальций.
На столах учащихся:тестовые задания, справочный материал, опорный конспект «Получение металлов»,спички, небольшие чашечки с тампонами из ваты, смоченной солями кальция,стронция и бария.
ХОД УРОКА
Оргмомент. Введение вурок. Актуализация опорных знаний
Здравствуйте, ребята! Насегодняшнем уроке мы продолжим наше увлекательное путешествие в страну«Металлию» и посетим хорошо известный город «Щелочноземельск». Жителями этогогорода являются элементы IIа группы периодической системы, начиная с кальция. Ав пригороде живут остальные элементы этой подгруппы. Давайте перечислим все этиэлементы.
Ученик. Это бериллий Ве, магнийMg, кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra.
Учитель. Но готовы ли вык сегодняшнему путешествию? Давайте проверим, крепки ли ваши знания. Для этогоя предлагаю вам тест, состоящий из пяти заданий. К каждому заданию дается четыреварианта ответа. Внимательно прочитайте и задания, и предлагаемые вариантыответов и обведите верный ответ в кружок. Отвечайте только после того, как выих поняли и проанализировали. На этот вид работы отводится всего 5 мин.
Тест
1. К щелочно-земельнымметаллам не относят:
а) кальций; б)бериллий;
в) стронций; г)барий.
2. Стабильных природныхизотопов не имеет:
а) стронций; б)барий;
в) радий; г)бериллий.
3. Из элементов главнойподгруппы 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 названиембериллиевая бронза внешне похож на золото. Из него изготавливают пружины иклапаны специального назначения. Судя по названию, помимо бериллия в составсплава 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! Выотлично справились с предложенными заданиями. Вижу, что вы готовы кприобретению новых знаний. Тогда немедля мы двинемся в путь! И первая нашастанция ?
«Информационная».
Вывешивается плакат сназванием станции
Станция «Информационная»
УЧИТЕЛЬ. На прошлом нашемзанятии мы познакомились с магнием и кальцием, а сегодня поговорим о бериллии ирадии.
УЧЕНИК (выступает снебольшим сообщением о бериллии). Бериллий был открыт в 1798 г. Л.Вокленом. Название элемента происходит от немецкого слова «Brille», обозначающего очки. ВXVIII в. стекла очков готовили из монокристаллических образцов минералаберилла. Бериллий ядовит. Вдыхание паров его оксида вызывает бериллоз – общееотравление организма, заканчивающееся летальным исходом.
УЧИТЕЛЬ. А что вы знаетео радии?
УЧЕНИК. Радий – эторедкий 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 врезультате ядерной реакции превращается в радон:
/>
Вторым продуктом распадаявляется a-частица, т.е. полностью ионизированный (потерявший все своиэлектроны) атом гелия.
У Владимира ВладимировичаМаяковского есть такие строчки о радии:
Поэзия– та же добыча радия.
Вграмм добыча, в год труды.
Изводишьединого слова ради
тысячитонн словесной руды.
УЧИТЕЛЬ. Следующаяостановка – станция «Химическая». (Звучит песня и вывешивается плакат сназванием станции.) Вначале давайте вспомним химические свойства ранееизученных элементов II группы.
Далее учительдемонстрирует опыты.
1. Опыт «Взаимодействиекальция с водой».
Учащиеся пишут уравнениехимической реакции:
Ca + 2H2O =Ca(OH)2 + H2/>.
УЧИТЕЛЬ. В чашке Петринаходится кальций, а в кристаллизаторе – вода. Добавляем в воду фенолфталеин.Берем щипцами кусочек кальция, опускаем его в воду. Начинается выделениеводорода. За счет образования гидроксида кальция и изменения окраскифенолфталеина вода в кристаллизаторе стала малиновой.
2. Опыт «Взаимодействиемагния с кислородом».
Учащиеся вновь пишутуравнение химической реакции:
2Mg + O2 =2MgO.
УЧИТЕЛЬ. В чашке Петринаходится магний. Берем щипцами кусочек магния и поджигаем его. Он быстро иочень ярко сгорает. Образуется оксид магния.
Но бериллий, магний ищелочно-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 исоставу исходных и полученных веществ)?
Задание для класса.
Составить уравненияхимических реакций и назвать получившиеся соединения:
1) барий + водород ®….;
2) бериллий + хлор ®….;
3) кальций + сера ®….;
4) кальций + углерод ®….;
5) магний + азот ®…..
Ученик, который раньшевсех справляется с этим заданием, выходит к доске, записывает уравнения реакцийи расставляет коэффициенты методом электронного баланса по изученному в 8-мклассе алгоритму, одновременно комментируя свои действия.
УЧЕНИК. Подчеркиваемсимволы элементов, степени окисления которых изменяются; составляем электронныеуравнения, определяя число отданных и принятых электронов; уравниваем числоотданных и принятых электронов, подобрав наименьшее общее кратное идополнительные множители, и, наконец, расставляем коэффициенты.
Таким образом, класс ещераз повторит и закрепит алгоритм расстановки коэффициентов в уравненияхокислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса, посколькуОВР являются одним из основных элементов содержания ЕГЭ.
3. Опыт «Взаимодействие скислотами».
УЧИТЕЛЬ. Все металлы этойподгруппы взаимодействуют с растворами сильных кислот.
Учащиеся записываютуравнения химических реакций:
Mg + H2SO4= MgSO4 + H2,
Ca + 2HCl =CaCl2 + H2.
УЧИТЕЛЬ. А теперь давайтевспомним, почему щелочно-земельные металлы так называются.
УЧЕНИК. Словом «земля»алхимики обозначали плохо растворимые соединения. Поскольку при смачиванииводой оксидов кальция, стронция и бария образовывалась щелочная среда, то этиоксиды стали называть щелочными землями, а металлы – щелочно-земельными.
УЧИТЕЛЬ. В чемособенность бериллия?
УЧЕНИК. Бериллий являетсяэлементом, оксид и гидроксид которого проявляют амфотерный характер: ониобразуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и со щелочами.
УЧИТЕЛЬ. Докажите этосоответствующими уравнениями реакций.
УЧЕНИК (выходит к доске изаписывает уравнения). Взаимодействие оксида бериллия с хлороводороднойкислотой:
BeO + 2HCl = BeCl2+ H2O,
взаимодействие оксидабериллия с гидроксидом натрия:
BeO + 2NaOH = Na2BeO2+ H2O.
УЧИТЕЛЬ. А теперь мыпроведем такой эксперимент. Перед вами находятся образцы cолей трех металлов.Все они на вид одинаковые. А как же определить, где соль кальция, где бария, агде стронция? Для этого обратимся к справочному материалу.
На данном этапенеобходимо провести качественное обнаружение ионов щелочно-земельных металлов:облить тампоны, лежащие в чашечках, этиловым спиртом и поджечь. Обратитьвнимание на цвет пламени спирта.
Станция «Потребительская»
Далее учитель обращаетвнимание на опорный конспект, который лежит на столах учеников, активнообсуждает его с классом. Необходимый для запоминания материал учащиеся помечаюту себя в тетрадях.
Опорныйконспект
Получение металлов II группы,
главной подгруппы
1. Кальций и стронций получают электролизом расплавов их хлоридов:
/>
2. Для получения бария используют алюмотермию:
/>
3. Бериллий получают восстановлением магнием из фторида:
/>
4. Магний получают в промышленности из морской воды. Ионы магния, содержащиеся в морской воде, осаждают в виде гидроксида, который затем переводят в хлорид, электролизом расплава хлорида магния получают металл:
/>
Закрепление изученногоматериала
УЧИТЕЛЬ. Ну вот и подошлок концу наше путешествие в город «Щелочноземельск». Но не расстраивайтесь, ведьвпереди нас с вами ждет увлекательнейшая экскурсия по другим городам«Металлии», таким, как «Железногорск» и «Алюминевск». Но прежде чем уехать внаш городок Рассказово, необходимо ответить на вопросы от жителей«Щелочноземельска».
Для закрепленияизученного материала используются карточки, в которых два вопроса: первыйнаправлен на воспроизведение теоретического материала, а второй – это задачаили упражнение по химии (применение знаний в знакомой ситуации). На этот видработы отводится 15 мин.
Проверочная работа потеме «Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы»К а р т о ч к а 1
1. Что общего и в чемразличие в строении атомов элементов главной подгруппы II группы периодическойсистемы? Можно ли их назвать элементами с постоянной степенью окисления?
2. Какие вещества изперечисленных ниже могут реагировать с металлическим магнием при обычныхусловиях:
а) разбавленная сернаякислота;
б) концентрированнаяазотная кислота;
в) гидроксид натрия;
г) хлорид алюминия(раствор);
д) хлорид меди(II)(раствор)?
Напишите уравнениясоответствующих реакций.К а р т о ч к а 2
1. Исходя из положениябария и кальция в периодической системе Д.И.Менделеева, предположите:
а) какой из этих двухметаллов имеет более высокую температуру плавления?
б) какой из этих двухметаллов более твердый?
в) Какой из этих двухметаллов является более сильным восстановителем?
Объясните своипредположения.
2. Напишите уравненияреакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
ВаСО3 ® ВаО ® Ва(ОН) 2 ® ВаSО3 ® ВаSО4.
Уравнение последнейреакции запишите также в ионной форме.К а р т о ч к а 3
1. Какие элементы называютщелочноземельными металлами? Можно ли их отождествлять со всеми элементамиглавной подгруппы II группы периодической системы?
2. Перечислите известныевам химические свойства элементов рассматриваемой подгруппы. Напишите уравненияреакций магния с кислородом, кальция с углеродом, бария с водой, стронция сводородом.К а р т о ч к а 4
1. Расскажите обиологической роли элементов магния и кальция в живой природе. За счет какихпродуктов питания восполняется запас кальция в организме человека?
2. Напишите уравненияреакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Ca ® Ca(OH) 2Ca ® CaCO3 Ca ® CaO Ca ® Ca(OH) 2 Ca ® CaCl2Ca ® Ca.
Уравнение последнейреакции запишите также в ионной форме.К а р т о ч к а 5
1. Какие процессы называюткальциетермией и магниетермией? Какие металлы получают такими способами? Ккакому типу металлургических процессов относят кальциетермию и магниетермию?
2. Щелочно-земельный металлмассой 5 г окислили кислородом воздуха. Полученный оксид прореагировал с водой,в результате образовался гидроксид металла массой 9,25 г. Какой щелочноземельный металл был взят?К а р т о ч к а 6
1. Кратко охарактеризуйтеважнейшие соли щелочных и щелочноземельных металлов и магния, их нахождение ироль в природе, применение, свойства.
2. Оксид и гидроксидбериллия имеют амфотерный характер. Докажите это уравнениями соответствующихреакций.
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 благодаритучеников за сотрудничество и за активную работу на уроке.
Домашнее задание
УЧИТЕЛЬ. Осталось толькозаписать домашнее задание.
1) § 12 по учебникуО.С.Габриеляна «Химия. 9 класс» (М.: Дрофа, 2006), упражнение 5 послепараграфа.
2) Творческое задание.Написать сочинение (о химическом веществе или процессе), посвященное химии щелочноземельныхметаллов, или сделать плакаты на эту тему.
Это для всех учеников.
Для учащихся, желающихпопробовать свои силы в решении задач высокой сложности: «582,4 г фосфидакальция растворили в хлороводородной кислоте. Получили фосфид водорода и хлоридкальция. Фосфид водорода сожгли и получили оксид фосфора(V), который растворилив 800 мл 25%-го раствора гидроксида натрия, имеющего плотность 1,28 г/см3.Составьте уравнения протекающих реакций и определите, какая соль образовалась врезультате этих превращений. Какова массовая доля образовавшейся соли вполученном растворе?»[18, 20-23, 25].
3.3Задачи и тесты по теме: «Щелочноземельные металлы»
3.3.1Тест по теме: «Щелочноземельные металлы и их соединения»
1. Каковаэлектронная конфигурация атома кальция?
А) 1s2 2s22р63s2 Б) 1s22s22p63s23p64s2
В) 1s22s22p2 Г)1s22s22p63s22p63d24s2
2. С какими изследующих веществ реагирует кальций?
А) Cl2 Б)Na2O
В) Н2О Г)NaCl
3. С какимивеществами реагирует гидроксид кальция?
А) NaOH Б)SO2
В) Na2O Г)HCl
4. Какого составаосадок образуется при взаимодействии растворов солей Na3PO4 и Ca(NO3)2?
А) NaNO3 Б) Ca(OH)2
В) Са3(РО4)2 Г)Na2HPO4
5. Формуле вещества CaO соответствуют названия:
а) гашёная известь; б)известняк;
в) негашёная известь; г)жжёная известь.
6. Самое сильноеоснование из приведённых ниже оснований – это:
а) Be(OH)2; б) Mg(OH)2; в) Ca(OH)2; г) Ba(OH)2.
7. Из приведённых нижеметаллов наиболее энергично реагирует с водой:
а) Be; б) Mg; в) Ca; г) Ba;
8.В ряду химическихэлементов Be – Mg – Ca – Sr – Ba увеличиваются:
а) радиус атома; б) числоэлектронов на внешнем слое;
в) восстановительныесвойства; г) число электронных уровней.
9. Химически чистый оксидкальция образуется:
а) при сжигании кальцияна воздухе; б) окислением кальция водой;
в) разложением гашёнойизвести; г) окислением кальция водородом.
10. Для полученияметаллического кальция пригодны методы:
а) электролиз раствораего хлорида; б) электролиз расплава его хлорида;
в) восстановление из егооксида; г) электролиз раствора его гидроксида?
11. Расставьтекоэффициенты, пользуясь методом электронного баланса, в
/> следующей схеме реакции: Mg + H2SO4 конц. MgSO4 + H2S + H2O
Посчитайте их сумму вправой части уравнения. Укажите верный ответ.
а) 6; б) 7;
в) 9; г) 10.
12.Щелочноземельныеметаллы получают:
а) металлотермией; б)пирометаллургией;
в) электрометаллургией; г)гидрометаллургией.
13. Минерал, содержащийприродный оксид алюминия – это:
а) корунд; б) нефелин;
в) карналлит; г)глинозём.
14. Восстановительныесвойства ярче всего выражены у элемента:
а) Be; б) Mg; в) Ca; г) Ba;
15.Общее в строенииатомов щелочноземельных металлов – это:
а) одинаковый заряд ядраатома; б) одинаковый радиус атома;
в) два электрона навнешнем г) одинаковая степень окисления?
электронном уровне;
16.Формуле вещества CaSO4 соответствуют названия:
а) природный гипс; б)мёртвый гипс;
в) безводный гипс; г)жжёный гипс.
17.Какова электронная конфигурация атомацинка?
а) …3d104s1; б) …3d94s1;
в) …3d104s2; г) …3d104s0.
18. Укажитестепень окисления атома цинка в соединениях:
а) +1; б) +2;
в) +3; г) +6.
19. Цинк –металл:
а) желтого цвета;
б) голубовато-серебристого цвета;
в) черного цвета;
г) серовато-белого цвета.
20. Отметьтесхемы осуществимых реакций:
а) Zn + HCl />… ;
б) Zn + NaOH />… ;
в) Zn + MgSO4 (р-р) />… ;
г) Zn + Cl2/>… .
21. Cуммакоэффициентов в уравнении реакции
ZnS + О2/>…
равна:
а) 8; б) 10;
в) 9; г) 11.
22. Пользуясьэлектрохимическим рядом напряжений металлов, укажите металлы, вытесняемыецинком из растворов их солей.
а) Fe; б)Mg;
в) Sn; г)Ag.
23. Привзаимодействии цинка с концентрированной серной кислотой выделяется:
а) SO2; б)S;
в) H2S; г)H2.
24. Оксидцинка обладает:
а) основными свойствами;
б) кислотными свойствами;
в) амфотерными свойствами [24-28].
3.3.2 Задачи
Задачи с решениями [29]
Задача 1. Припрокаливании 50 кг чистого карбоната кальция масса твердого веществауменьшилась на 4,4 кг. Сколько процентов карбоната кальция разложилось
Решение. CaCO3 = CaO + CO2↑
m (CO2) = 4400 г, ν (CO2) = m/М = 4400/4 = 100 моль
ν (CaCO3) = ν (CO2) = 100 моль
m (CaCO3) = ν · М = 100 ·100 = 10000г = 10 кг.
Доля разложившегося CaCO3 равна:
m (CaCO3) / mобщ (CaCO3) = 10/50 = 0,2 = 20%.
Ответ. 20%
Задача 2. 8г металла состепенью окисления +2 прореагировало с водой, и выделилось 4,48 л водорода(н.у.). Определите относительную атомную массу металла и назовите его.
X + 2 H2O = X(OH)2 + H2↑
ν (H2) = V/ Vm = 4,48 / 22,4 =0,2 моль,
ν (X) = ν (H2) = 0,2 моль,
А (X) = m / ν = 8 / 0,2 = 40 г/моль.
Неизвестный металл –кальций Ca
Ответ. Аr(Х) = 40. Кальций.
Задача 3. Из 20 тизвестняка, содержащего 0,04 массовых долей, или 4%, примеси, получили 12 тгидроксида кальция. Сколько массовых долей, или процентов, это составляет посравнению с теоретическим выходом?
Решение. m (CaCO3) = 20 · 0,96 = 19,2 т =19 200 кг,
ν (CaCO3) = m/М = 19200 / 100 = 192кмоль,
ν(Ca(OH)2) =ν (CaCO3) = 192 кмоль,
mтеор(Ca(OH)2) = ν· М = 192 · 74 =14208 кг = 14,208 т
Выход (Ca(OH)2) равен:
η (Ca(OH)2) = mпракт / mтеор= 12 / 14, 208 =0,845 = 84,5 %
Ответ. 84,5 %
Задача 4. Образец жесткойводы содержит 100 мг/л гидрокарбоната кальция и 30 мг/л сульфата кальция.Сколько карбоната натрия потребуется для умягчения 1 м3 такой воды.
Решение.Ca (HCO3)2+ Na2CO3 = CaCO3 ↓ + 2 NaHCO3
CaSO4 +Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4.
m (Ca (HCO3)2)= 100 мг/л · 1000л = 1000 000 мг = 100 г,
ν (Ca (HCO3)2)= m/М = 100 / 162 = 0, 617 моль,
ν1 (Na2CO3) = ν (Ca (HCO3)2)= 0, 617 моль,
m (CaSO4) = 30 мг/л · 1000 л =30000 мг = 30 г,
ν (CaSO4) = m/М 30/136 = 0, 221 моль,
ν2 (Na2CO3) = ν (CaSO4) = 0, 221 моль.
ν (Na2CO3) = ν1 (Na2CO3) + ν2 (Na2CO3) = 0, 617 +0, 221 = 0, 838 моль, m (Na2CO3) = ν · М = 0,838 ·106 = 88, 8г
Ответ. m (Na2CO3) = 88,8 г.
Задания для самостоятельной работы
1. С какими из предложенных веществбудет реагировать оксид бария: ортофосфорная кислота, оксид серы(IV), оксидбериллия, оксид магния, соляная кислота, оксид фосфора(V), хлорид железа(II)?Составьте уравнения возможных реакций.
Запишите уравнения реакций,соответствующие следующим превращениям
/>
2.Смесь карбонатов кальция и магниямассой 26,8 г обработали кислотой. При этом выделилось 6,72 л газа (н. у.). Определите массовые доли компонентов в смеси.
Ответ. />(СаСО3)= 37,3%; />(MgСО3)= 62,7%.
3.При прокаливании 10 г смеси негашеной извести, кальцинированной соды и питьевой соды выделилось 336 мл газа (н. у.), апри действии на такую же массу смеси хлороводородной кислотой выделилось 1,792 л газа (н. у.). Определите состав смеси в процентах.
Ответ. />(СаО) = 21,8%; />(Na2CО3)= 53%; />(NaHCО3)= 25,2% [30, 31].
Цепочки превращений
I. 1. Карбонат кальция />оксид кальция ®гидроксид кальция ® карбонат кальция ® нитрат кальция.
2. Магний ® сульфат магния ® нитрат магния ® оксид магния ® ацетат магния.
3. Хлоридкальция ® сульфаткальция ® сульфидкальция ® сульфаткальция ® гидроксидкальция ® оксидкальция ®гидрокарбонат кальция.
4. Магний ® оксид магния ® гидроксид магния ®хлорид магния ® гидроксокарбонат магния ® сульфат магния ® гидроксид магния.
5. Сульфидмагния ® оксидмагния ® … ® гидроксид магния ® … ® нитратмагния.
6. Кальций ® гидроксид кальция ® карбонат кальция ® оксид кальция ® карбид кальция ® гидроксид кальция ® гидрокарбонат кальция.
II. Используя схему «Кальций и егосоединения», напишите уравнения реакций 1 – 14
/>
Контрольные работы по теме: «Щелочноземельные металлы»
Вариант I
1. Почему химические элементы: кальций,стронций, барий, радий, находящиеся во II группе главной подгруппы ПСХЭ Д. И.Менделеева, называют щелочноземельными металлами? Ответ поясните записью уравнений химическихреакций.
2. Почему горящий магний нельзя гаситьводой?
3. Напишите уравнения химическихреакций, характеризующих химические свойства оксида кальция. Почему строителиназывают его «кипелкой»?
4. Как в быту частично смягчают жесткуюводу: а) не применяя химических реактивов, б) используя домашние средства?
Вариант II
1. С какими из перечисленныхвеществ, формулы которых: О2, S, Cl2, Н2, Н2О, NaOH, H2SО4,CuSO4, КС1, реагирует кальций? Запишитеуравнения химических реакций.
2.Что общего и чем отличаютсящелочноземельные и щелочные металлы? Как изменяется химическая активностьметаллов главной подгруппы второй группы с возрастанием порядковых номеров ихобразующих химических элементов (укажите стрелкой)?
3.Известковуюводу разделили на две порции. Через одну пропускали оксид углерода (IV) до техпор, пока сначала появившийся осадок не растворился, затем обе порции слили.Предположите, что можно наблюдать при этом. Запишите уравнения всехпроисходящих реакций и отметьте их признаки. Назовите полученные вещества.
4.Назовите две-три соли щелочноземельныхметаллов, хорошо и плохо растворимых в воде. Какие из них могут обусловливатьжесткость воды?
Вариант III
1.Можноли получать щелочноземельные металлы электролизом водных растворов их солей?Ответ подтвердите записью уравнений происходящих химических реакций.
2.Назовите два-три способа устранениякарбонатной жесткости воды. Ответ поясните уравнениями химических реакций.
3.Какие опыты надо провести, чтобыподтвердить восстановительные свойства магния?
4.Как будет изменяться свечение лампочки вприборе для испытания электропроводности растворов, если его электроды опуститьв известковую воду, через которую пропускать оксид углерода (IV)? Почему?
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕЗАДАНИЯ
1. Три химических элемента «А», «Б», «В»образуют различные соединения. Вещество «АВ» — растворяется в воде, окрашиваялакмус в синий цвет. Соединение, в состав которого входят все три химических элемента, нерастворяется в воде, но образует растворимое вещество если на него действоватьводой и соединение «Б» с «В». Какие химические элементы условно обозначеныбуквами? О каких соединениях и реакциях идет речь? Составьте уравнения химических реакций.
2. Гидрид бария горит на воздухе, а приреакции с водой образует водород. Запишите уравнения этих реакций и укажите,что окисляется и что восстанавливается в каждой из них.
3. Если оксид кальция на долгое времяоставить на воздухе, его масса изменится. Как? Почему?
4. В каком направлении сместится равновесиехимической реакции СаСО3 + Н2О + СО2= Са(НСО3)+ Q, если: а) понизить температуру, б)повысить давление, в) увеличить концентрацию оксида углерода (IV)?
5. Горы Крымского полуострова в основномсостоят из известняка. Объясните причину большого числа пещер в этих горах.
6. Объясните, почему из металлическогомагния не делают бытовые изделия, а сравнительно легкий и прочный металлкальций не используется в авиационной промышленности [29-32].
ОБСУЖДЕНИЕРЕЗУЛЬТАТОВ. ВЫВОДЫ
В эксперименте принималиучастие ученики 9 классов МОУ СОШ-лицей № 14 г. Нальчик (выборочная совокупность составляла 45 школьников).
После проведенияразработанных занятий были проведены контрольные работы и тесты, которыеприведены в последнем разделе. Результаты эксперимента в школе приведены вдиаграммах, отражающих изменения качества знаний и успеваемости в контрольном(9а) и экспериментальном (9 (б)) классах.
/>
Диаграмма1. Уровень успеваемости и качество знаний учеников в контрольном иэкспериментальном классах
Таким образом, избраннаятематика способствовала повышению качества знаний, научного и экологическогомировоззрения, а главное вызвала интерес учащихся к более глубокому изучениюхимии.
ВЫВОДЫ
На основе проведеннойработы можно сделать следующие выводы:
1. В программах и учебных пособиях по химии недостаточно отраженаэкологически важная информация, что мешает плодотворному изучению этих разделовхимии
2. Выполненный обзор подтверждает наличие широкого спектра проблемэкологического характера, связанных с элементами II группы. Эти сведения могутбыть использованы при планировании и реализации учебно-воспитательной работы
3. результатыэксперимента подтверждают эффективность экологизации как средствоусовершенствования учебно-воспитательной работы и повышения качества знанийучащихся.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рудзитис Г.Е., ФельдманР.Г. Учебник для 8 класса средней школы. М.: Просвещение, 1992.
2. Рудзитис Г.Е., ФельдманР.Г. Учебник для 9 класса средней школы. М.: Просвещение, 1992.
3. Рудзитис Г.Е., ФельдманР.Г. Учебник для 11 класса средней школы. М.: Просвещение, 1992.
4. АхметовН.С. Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 1998 г.
5. ИвановаР.Г. Химия, 8-9 — М.: Просвещение, 2003.
6. Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н. Химия. — М.: Вентана –Граф, 1997.
7. Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. Химия. – М.: Дрофа, 1995.
8. Минченков Е. Е., Зазнобина Л.С., Смирнова Т.В. Химия – 8… – М.:Школа – Пресс, 1998.
9. Журин А.А. Рабочая тетрадь для 8 класса. Ч.2. – М.: Открытый мир,1996.
10. О. С. Габриелян, Н.П.Воскобойникова, А.В. Ящукова. Настольная книга учителя. Химия. 8 класс. М.:Дрофа, 2003 г.
11. Материалы сайта www.1september.ru
12. Химия: Большой справочникдля школьников и поступающих в вузы / Е. А. Алферова, Н.С. Ахметов, Н.В.Богомолова и др. М.: Дрофа, 1999. с. 430-438.
13. Алпатьев А.М. Развитие ипреобразование окружающей среды. Л.: Наука, 1983
14. Богдановский Г.А. Химическаяэкология. М.: МГУ, 1994.
15. Миллер Т. Жизнь вокружающей среде. В 3 кн. М: Пангея, 1996, т. 3.
16. Фелленберг Г. Загрязнениеприродной среды. М.: Мир, 1997.
17. Небел Б. Наука об окружающейсреде. В 2 т. М.: Мир, 1993.
18. Сайт «Я иду на урокхимии» www.1september.ru
19. Ахметов М.А. Системаобучающих заданий: творческий уровень. / Химия в школе, 2004, № 1, с. 21 – 28.
20. Бусев А.И., Ефимов И. П…Определения, понятия, термины в химии. М.: Просвещение, 1981, 192 с.
21. H.В.Егорова. Наш подход к экологическому образованию учащихся // Химия в школе. – 2002.- № 5. — С. 40 – 43.
22. Табуева Э.М.Экологическое образование как фактор формирования культурного потенциалаличности // Химия в школе. – 2004. — №5. – С.18-19.
23. Боброва О.В. Организациясамостоятельной работы учащихся при изучении нового материала // Химия в школе.– 1996. — №5. – С. 23.
24. Сорокин В.В., ЗлотниковЭ. Г. Проверь свои знания: Тесты по химии: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение:Учеб. лит., 1997.
25. Н.Н. Черняев, М.А.Ахметов. Тестовые задания и индивидуализация обучения / Химия в школе, 2001, №9.
26. Суровцева Р.П., ГузейЛ.С., Останний Н.И., Татур А.О. Тесты по химии. 8-9 классы. Учебно-методическоепособие. М.: Дрофа, 1997.
27. АфонинаИ.Г. Тестовые задания в курсе химии. // Химия в школе. – 2002. — № 7. — С. 43 –45.
28. Химия: Сборник тестовыхзаданий для подготовки к итоговой аттестации (варианты и ответы, решение расчетныхзадач). 9 класс (базовый уровень) / Н.В. Ширшина. – Волгоград.: Учитель, 2004.– С.81.
29. Р. П. Суровцева, С. В.Сафронов. Задания для самостоятельной работы по химии. М.: Просвещение, 1993 г.
30. Гольбрайх З.Е. Сборникзадач и упражнений по химии. Учеб. пособие для хим.-техн. вузов. М.: Высш. шк.,1984, стр. 224.
31. Глориозов П.А., Рысс В.Л.Проверочные работы по химии. 7, 8, 9, 10 классы. М.: Просвещение, 1980, 1981,1985.
32. Гаврусейко Н.П.Проверочные работы по неорганической химии. 8-9 классы. М.: Просвещение, 1990.