/>/>/>/>ВВЕДЕНИЕ
Бериллий был обнаружен в 1798 г. знаменитым французским химиком Л. Вокленом в полудрагоценном камне берилле. Отсюда и названиеэлемента. Впрочем, Воклен выделил только новую «землю» — оксид неизвестногометалла. Относительно чистый бериллий в виде порошка был получен толькочерез 30 лет независимо Ф. Вёлером в Германии и Э. Бюсси во Франции.
Долгое время многие химики считали,что бериллий — трехвалентный металл с атомной массой 13,8. Для такого металлане находилось места в периодической системе, и тогда, несмотря на очевидноесходство бериллия с алюминием, Д. И. Менделеев поместил этот элемент во вторуюгруппу, изменив его атомную массу на 9. Вскоре шведские ученые Л. Нильсон и О.Петерсон нашли, что атомная масса бериллия 9,1, что соответствовалопредположениям Д. И. Менделеева. Во второй половине XX в. Бериллий — сталнеобходим во многих отраслях техники. Этот металл и его сплавы отличаются уникальнымсочетанием различных свойств. Конструкционные материалы на основе бериллияобладают одновременно и легкостью, и прочностью, и стойкостью к высокимтемпературам. Будучи в 1,5 раза легче алюминия, эти сплавы в то же времяпрочнее многих специальных сталей. Эти качества и сам бериллий, и многиеего сплавы не утрачивают при температуре 700-800°С, поэтому они используются вкосмической и авиационной технике.
Бериллий необходим и в атомнойтехнике: он стоек к радиации и выполняет роль отражателя нейтронов.
ГЛАВА1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЕ
/>
Для осознанного понимания химическихпроцессов огромное значение имеет представление о химических элементах. Эти вопросывсегда были самыми сложными не только для учащихся, но и для учителей. Учебныйматериал темы поделен на 4 урока, поскольку давно известно, что на одном урокенельзя ознакомить учащихся более чем с двумя понятиями [2].
Преподавание темы «Бериллий» начинаетсяс 9 класса, первого полугодия. При изучении этой темы пользуются учебникомхимии под редакцией Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман, также учебником за 8 — 9класс под редакцией Н. С. Ахметова. Дидактическим материалом служит книга похимии для 8 — 9 классов под редакцией А. М. Радецкого, В. П. Горшкова; используютсязадания для самостоятельной работы по химии за 9 класс под редакцией Р. П. Суровцева,С. В. Софронова; используется сборник задач по химии для средней школы и дляпоступающих в вузы под редакцией Г. П. Хомченко, И. Г. Хомченко. В 9 классе наизучение закономерностей протекания химических реакции отводится 4 ч [3, 4]. ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ТЕМЫ «БЕРИЛЛИЙ»
Соединения бериллия в видедрагоценных камней были известны еще в древности. С давних пор люди искали иразрабатывали месторождения аквамаринов, изумрудов и бериллов. Естьсвидетельства о том, что еще во времена Египетских фараонов разрабатывалисьизумрудные прииски в Аравийской пустыни. Но только в конце 18 века химикизаподозрили, что в бериллах есть какой-то новый, не известный элемент. В 1798году французский химик Воклен выделил из берилла окись «La terree duberil», отличавшуюся от окиси алюминия. Эта окись придавала солям сладкийвкус, не образовывала квасцов, растворялась в растворе карбоната аммония и неосаждалась оксалатом или тартратом калия. Металлический бериллий был впервыеполучен в 1828 году известным немецким ученым Велером и одновременнофранцузским ученным Блюссеном, который получил порошок металлического бериллиявосстановлением хлористого бериллия металлическим калием. Промышленноеполучение бериллия началось только в 20-х годах нашего столетия. До сороковыхгодов масштабы производства и применения бериллия были не велики. Однако соткрытием свойств бериллия, обусловивших его использование в атомной энергетикеспрос на него сильно возрос. Что в свою очередь стало причиной широкогоразвития исследовательских и геологоразведочных работ в этой области.
Химические и химико-физическиесвойства бериллия
Бериллий (Be) — имеет атомный номер 4и атомный вес 9.0122. Он находится во втором периоде периодической системы ивозглавляет главную подгруппу 2 группы, в которую также входят магний, кальций,стронций, барий и радий. Электронная структура атома бериллия 1s 2s. На внешнейоболочке он имеет два электрона, что является характерным для элементов этойгруппы. Электронная структура внешней оболочки иона каждого из этих элементов сзарядом +2 соответствует электронной структуре инертного газа с атомным номеромна две единицы меньше номера рассматриваемого элемента. Бериллий веществосеро-стального цвета; при комнатной температуре металлический бериллий имеетплотно упакованную гексагональную решетку, подобную решетке магния. Атомный(металлический) радиус бериллия равен 1.13 А. Увеличение массы и заряда ядрапри сохранении конфигурации электронных оболочек служит причиной резкогоуменьшения атомного и ионного радиусов бериллия по сравнению с соседним литием.После отрыва валентных электронов атом бериллия образует ион типа благородныхгазов, и несет, подобно литию, всего одну электронную оболочку, нохарактеризуется значительно меньшими размерами и компактностью. Истинный ионныйрадиус бериллия — 0,34 А является наименьшим среди металлов. Потенциалыионизации у бериллия равны (соответственно для первого, второго, третьего ичетвертого электронов) I1-9,28; I2-18,12; I3-153,1; I4-216,6 эВ. На кривойпотенциалов ионизации бериллий занимает одно из верхних мест. Последнеесоответствует его малому радиусу и характеризует бериллий как элемент неособенно охотно отдающий свои электроны, что в первую очередь определяетстепень химической активности элемента. Этот же фактор имеет решающее значениев образование того или иного типа химической связи при соединение бериллия сдругими элементами. С точки зрения электроотрицательности бериллий наряду салюминием может рассматриваться как типичный переходный элемент междуэлектроположительными атомами металлов, легко отдающих свои электроны, итипичными комплексообразователями, имеющими тенденцию к образованию ковалентнойсвязи. В нейтральных растворах гидрокcилы бериллия дисcоциируют по схеме:
Be2+ + OH- Be(OH)2 H2BeO2 2H+ + [BeO2]2-
В щелочных растворах, содержащихатомы щелочных элементов, осуществляется возможность возникновения болеепрочной ковалентной связи между анионом и атомом амфотерного элемента.Происходит образование комплекса, прочность которого в первую очередьопределяется концентрацией элементов с низким значением электроотрицательности,то есть щелочей. Бериллий в этих условиях ведет себя как комплексообразователь.В кислых растворах, характеризующихся высокой концентрацией водородного иона,элементы с низким значение электроотрицательности, подобные бериллию, могутнаходится в форме свободных, положительно заряженных ионов, т.е. являютсякатионами. Свойства основности элемента, как известно характеризуются такжевеличиной ионного потенциала w/r, выражающего энергию силового поля иона. Как иследовало ожидать, маленький ион бериллия отличается большой величиной ионногопотенциала, равной 5,88. Таким образом, по характеру своих химических свойств,всецело определяемых особенностями строения электронных оболочек атома,бериллий относится к типичным амфотерным элементам. Металлический бериллийрастворяется в соляной и разбавленной азотной кислоте, а также в водныхрастворах гидроокисей натрия и калия с выделением водорода и образованиембериллатов с общей формулой М2ВеО2. Наибольшийинтерес с точки зрения возможной точки зрения возможной роли в природныхпроцессах представляют галоидные и карбонатные соединения. Фтористый ихлористый бериллий представляет собой устойчивые соединения, очень хорошорастворимые в воде. Оба они легкоплавки (температура плавления фтористогобериллия 577, хлористого бериллия 405) и относительно легко сублимируются. В тоже время нейтральный карбонат бериллия почти нерастворим в воде и являетсявесьма непрочным соединением. В слабо щелочной и кислой среде в присутствииопределенного количества электроположительных атомов щелочных металлов характернымдля бериллия является образование комплексов. При этом все комплексы бериллияявляются мало прочными соединениями, которые могут существовать только вопределенных интервалах щелочности растворов. Таким образом на основании общегообзора химических свойств бериллия могут быть сделаны следующие предварительныевыводы, характеризующие возможную роль различных соединений бериллия вгеохимической истории этого элемента.
1) в условиях существенно кислойсреды при низкой концентрации в растворах электроположительных атомов щелочейбериллий, вероятнее всего, может мигрировать в форме прекрасно растворимых илегколетучих галоидных соединений — фторидов и хлоридов;
2) в слабокислой и щелочной средах вприсутствии достаточного количества электроположительных атомов щелочеймиграция бериллия может осуществляться в форме различных комплексныхбериллатов, обладающих разной устойчивостью в зависимости от характера среды;
3) существенно щелочная среда внекоторых случаях также может способствовать миграции бериллия в формебериллатов или карбонатбериллатов, легко распадающихся при понижении щелочностираствора;
4) миграция растворимых в водесоединений бериллия может осуществляться как в истинных, так и в надкритическихрастворах, поскольку соединения, растворимые в жидкой воде, легко растворяютсяи в надкритической фазе воды, давая ненасыщенные такими соединениями растворы;
Заканчивая характеристику отдельныхсвойств бериллия, без внимательного анализа которых вряд ли возможно правильнопредставить его минералогию и понять особенности поведения в природныхпроцессах, необходимо отметить, что свойства многих соединений бериллия,интересных в геохимическом отношении, изучены совершенно недостаточно.
Распространение и минералогиябериллия
Бериллий несмотря на малый ионныйномер относится к редким элементам. Содержание его в земной коре оценивается внастоящее время от 6x10-4 до 2x10-4. Такую малуюраспространенность бериллия объясняют его способностью взаимодействовать спротонами и нейтронами высоких энергии. В пользу этого объяснения говорит тотфакт, что бериллия мало в атмосфере солнца и звезд, а в межзвездномпространстве, где условия для ядерных реакции неблагоприятны его количестворезко возрастает. Но наряду с процессом непрерывного распада его атомов, такжев результате многочисленных ядерных реакций идет процесс новообразования егоизотопов. Бериллий имеет только один устойчивый изотоп, но кроме него такжеизвестны изотопы с массой 7,8,9,10.
Изотопы бериллияИзотопы Масса Период полураспада
7Ве
8Ве
9Ве
10Ве
7.0192
8.0078
9.0150
10.0168
52.9 дня
стабилен
2.7х106 лет
Содержание изотопов бериллия вметеоритах подтверждают гипотезу космической дефицитности бериллия. Но вотдельных метеоритах отмечается содержание бериллия близкое к его среднемусодержанию в земной коре. Для вывода среднего содержания бериллия в земной коребыл использовано большое количество средних объединенных проб систематическиотобранных по разным магматическим массивам. На основание этих данных былвычислен кларк бериллия, который оказался равен 3.5x10-4. Приформирование земной коры бериллий концентрировался в остаточной магме впроцессе ее затвердевания. Такое концентрирование в остаточных магматическихпородах имеет большое значение, поскольку благодаря ему элемент оказываетсяболее доступным, чем можно было бы ожидать учитывая его малуюраспространенность в земной коре. В природе минералы бериллия образуются ввесьма различных условиях, присутствуя во всех типах минеральных месторождений,за исключением собственно магматических. При этом наибольшее число бериллиевыхминералов известно в пегматитах. В настоящее время в природе известно 40минералов бериллия, изученных в большинстве своем совершенно недостаточно.Подавляющее большинство бериллиевых минералов являются редкими или оченьредкими и известны лишь в одном или двух месторождениях земного шара.Распределение бериллиевых минералов по классам химических соединений весьманеравномерно и определяется литофильностью его атома при полном отсутствиихалькофильности. Главную роль среди минералов играют силикаты 65% от общегочисла минералов, меньшее значение имеют окислы и фосфаты. Сульфиды средиминералов бериллия отсутствуют полностью, что подчеркивает литофильность этогоэлемента.
Распределение бериллиевых минераловпо классамКлассы Типичные представители Кол-во %
Окислы
Силикаты
Бораты
Антимонаты
Фосфаты
Карбонаты
Хризоберилл
Гельвин, Даналит, Берилл, Фенакит, Гадолинит
Родицит
Сведенборгит
Бериллонит
Бериллийтенгерит
3
26
2
1
7
1
7.5
65.0
5.0
2.5
17.5
2.5
Геохимия бериллия
В геохимических процессах бериллийведет себя как типично литофильный элемент. По классификации Перельманабериллий относится к слабо мигрирующим элементам.
Содержание бериллия в горныхпородахНаименование породы Содержание бериллия x10-4
Ультраосновные породы
Габбро-нориты
Габбро
Средние породы
Кислые породы
Щелочные породы
Менее 0,2
Менее 0,2 0,3
0,8 — 0,9
1 — 32 (ср 5)
5 — 20 (ср 7)
При рассмотрение распространениябериллия в магматических горных породах, следует отметить, что бериллий ненакапливается не в ультраосновных, не в основных магмах, присутствую в них вомного раз меньших количествах, чем его среднее кларк в земной коре. Такимобразом геохимическая история бериллия в земной коре всецело связана с историейобразования кислых и щелочных магм, заключающих в себе более 95% атомовбериллия. При этом особенности поведения бериллия в процессах кристаллизациикислых и щелочных магм определяются в первую очередь геохимической спецификойэтих существенно отличных друг от друга процессов. Ничтожное содержаниебериллия в гранитном расплаве исключает возможность образованиеиндивидуализированных бериллиевых минералов. В то же время отсутствие врасплаве высоковалентных катионов, которые могли бы компенсировать вхождениебериллия в кристаллическую решетку силикатов, затрудняет и ограничивает захватбериллия породообразующими минералами гранитов. Таким образом, ограниченноерассеяние бериллия в продуктах главной фазы кристаллизации гранитной магмыприводит к его накоплению в продуктах конечной стадии кристаллизации. Особеннорезкое, скачкообразное обогащение поздних магматических продуктов бериллием,по-видимому, происходит в процессе кристаллизации кварца гранитов, практическине принимающего бериллия в свою решетку. С этим процессом связано появление напоздних стадиях формирования гранитов расплавов, эманации и растворов, вразличной стадии обогащенной бериллием. Дальнейшая судьба этих образований,определяющаяся общими закономерностями становления конкретного магматическогоочага и геохимической спецификацией, крайне разнообразна. Следы их деятельностимы видим в широко распространенных процессах мусковитизации и грейзенизациигранитов, когда в процессе изменения гранитов концентрации бериллия возрастаетв два раза по сравнению с количеством в биотитовых и прочих гранитов, незатронутых процессом мусковитизации. Наиболее ярко эти процессы протекают впроцессе образования постматических месторождений бериллия, приводящих кобразованию месторождений содержащих многие тысячи тонн этого элемента. Наивысшеевозможное содержание бериллия, присутствующего в качестве изоморфной примеси вминералах гранитов может достигать 15x10-4-20x10-4%.Несколько повышенное рассеяние бериллия наблюдается в гранитах с повышеннымсодержание редких земель. Останавливаясь на особенностях поведения бериллия вщелочных магмах необходимо подчеркнуть следующие факторы, влияющие на судьбубериллия в этих процессах:
1) высокий кларк редких земель
2) длительное участие высоковалентных катионов в процессахминералообразования повышенная щелочность среды
3) Указанные факторы облегчают изоморфный захват бериллия впроцессе кристаллизации породообразующих элементов, препятствуя концентрациибериллия. Несмотря, на значительно более высокое содержание бериллия посравнению со средним кларком литосферы, наиболее типичной особенностью егоповедения в щелочных породах является рассеяние. Появление концентрациибериллия в щелочных породах можно ожидать в процессе перераспределения бериллияв процессе широкомасштабной альбитизации пород, содержащих повышенноеколичество бериллия. Геохимическая история бериллия в пегматитовом процессеможет служить ярким примером послемагматической концентрацией рассеянногоэлемента. Накапливаясь по мере развития пегматитового процесса послеформирования зон графического и среднезернистого пегматита, и выделения крупныхмономинеральных блоков микроклин-пертитов, бериллий концентрируется востаточных обогащенных летучими порциях пегматитового расплава-раствора.Наконец в определенный момент, обычно отвечающий окончанию формирования крупныхмономинеральных блоков, в условиях сильного пресыщения кремнием, накоплениянатрия и летучих компонентов начинается формирование главного бериллиевогоминерала гранитных пегматитов — берилла, продолжающегося в стадии пневматолито-гидротермальныхзамещений. В период формирования пегматитов особенности концентрации и миграциибериллия тесно связаны с поведением летучих составных частей пегматитовогорасплава-раствора. Подобная связь четко проявляется в образование наиболее высокихконцентраций бериллиевых минералов в апикальных участках пегматитовых тел. Вобстановке относительно высокой концентрации щелочей, характерной длярассматриваемого периода формирования пегматитов, а также в присутствиигалоидов и углекислоты, играющих роль активных экстракторов-минерализаторов,перенос бериллия осуществляется в форме подвижных комплексных соединений типахлорбериллатов, фторбериллатов и карбонат бериллатов щелочных металловмигрирующих в процессе формирование пегматита в надкритических, а позднее вводных растворах в центральные части пегматитовых тел и в верхнии горизонтыпегматитовой инъекции. Таким образом, при переносе бериллия в форме мобильныхкомплексных галоидных или карбонатных соединений с щелочными металламивыпадения бериллия в твердую фазу в виде бериллиевых минералов можнопредставить как сложный процесс распада подвижных соединений бериллия исвязывание его в форме трудно растворимых силикатах бериллия и алюминия.Решающее значение, по-видимому, имеет изменение режима кислотно-щелочностирастворов в сторону увеличения рН, а также появления жидкой фазы, легковызывающую гидролиз таких непрочных соединений, как хлорбериллаты и др. Рольосадителя бериллия также играет фосфор, образующий с бериллием ряд устойчивых вобычных гидротермальных условиях минералов. В скарнах высокая концентрацияфтора, при сравнительно низкой концентрации щелочей приводит к переносубериллия в виде фторидов и фторбериллатов. При этом важное значение вуменьшение миграционной способности бериллия имеет увеличение значения pHминералообразующего раствора, происходящее под влиянием связывания атомов фторакальцием вмещающих пород. Геохимическая история бериллия в мезо- иэпитермальном процессе изучена слабо, однако наличие концентрации бериллия,связанных со сравнительно низкотемпературными карбонатными жилами, а такжеприсутствие бериллиевых минералов в жилах альпийского типа говорит о достаточношироком диапазоне его миграции в гидротермальных условиях. В жильныхобразованиях, формирование которых происходило в обстановке высокойконцентрации карбонат иона, перенос бериллия осуществлялся в карбонатной форме.Особенности миграции бериллия в области гипергенеза изучены еще не достаточно.При этом следует отметить тот факт, что большинство бериллиевых минералов,имеющих значительное распространение, весьма устойчиво по отношению к агентамхимического выветривания. Все эти минералы в процессе выветривания содержащихих пород подвергаются в основном механическому разрушению, рассеиваясь впроцессе эрозии с обломочным материалом. Незначительный удельный вес минераловбериллия препятствует образованию россыпных месторождений бериллия. В бокситахотмечается незначительное увеличение концентрации бериллия, как этого можнобыло бы ожидать, учитывая сходство бериллия и алюминия.
ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПОТЕМЕ «СОЕДИНЕНИЯ БЕРИЛЛИЯ»
Задачи:
1. Повторить напримере соединений кальция свойства основных оксидов и гидроксидов, реакцииионного обмена. Изучить качественные реакции на ионы кальция.
2. Раскрыть роль соединенийкальция и магния в практической жизни.
3. Развиватьэкспериментальные навыки работы с веществами, умение наблюдать, анализировать,делать выводы, выделять нужную информацию.
4. Формироватькоммуникативные навыки, воспитывать аккуратность.
Планируемый результат: учащиеся знают важнейшие соединениякальция, магния и области их применения, могут объяснить свойства соединений,знают качественные реакции на ионы кальция.
Форма урока: комбинированный ИКТ — урок
Использование ЦОР:
1)Комплект ЦОР Фирма «1С» Химия 9класс, Габриелян О.С., 1-2 четверть,
2) НФПК Химия 8-11. Виртуальнаялаборатория.
План урока. Этап урока Содержание деятельности Применение ЦОР
Организационный момент.
2мин Приветствие, обсуждение целей и задач урока, видов и форм работы.
Опрос
8 мин
*Общая характеристика металлов 2 группы
*Химические свойства кальция – запись молекулярных уравнений реакций на доске
* окислительно-восстановительные реакции – выполнение задания за компьютером 2-4 человека в зависимости от количества рабочих компьютеров. «Уравнение реакции магния с кислородом», «Уравнение реакции магния с водой» (1)
Изучение нового материала.
27 мин * Знакомство с внешним видом оксидов и гидроксидов металлов 2 группы, химические и тривиальные названия, применение, получение. Прогнозирование химических свойств. фото «Оксид кальция», «Гидроксид кальция» (1) Доказательство химических свойств оксида и гидроксида кальция экспериментально. Лабораторный эксперимент в парах по карточкам – заданиям (Приложение 1).
Обсуждение результатов эксперимента, вывод о характере оксида и гидроксида кальция.
Демонстрация видео – опытов по ходу обсуждения
Качественная реакция на гидроксид кальция «Взаимодействия оксида кальция с водой», «Взаимодействие гидроксида кальции с углекислым газом» (1)
Соли бериллия, магния и щелочноземельных металлов и их применение. Демонстрация видео
Заполнение пропусков в тексте (Приложение 2) (2) Коллекция — Свойства неорганических веществ -Щелочные и щелочноземельные металлы — CaCO3 и т.д.
Качественная реакция на ион кальция, ионные уравнения
Демонстрационный опыт «Взаимодействие нитрата и хлорида кальция с карбонатом натрия»
Итог урока
3 мин
Что нового вы узнали на уроке?
Чему научились?
Чем урок был для вас интересен?
В чем вы сегодня убедились?
Д.З. п. 14, упр.4. творческое задание- презентация о биологической роли кальция и магния Домашняя презентация
ГЛАВА4. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ «БЕРИЛЛИЙ»
Уровень «I»
1. Средиперечисленных веществ отметьте нерастворимое основание:
1) гидроксид бария;
2) гидроксид железа(II);
3) гидроксид натрия;
4) гидрокарбонатаммония
2. Гидроксидцинка может реагировать со всеми веществами пары:
1) сульфат кальция иоксид серы (VI);
2) гидроксид натрия(р-р) и соляная кислота;
3) вода и хлориднатрия;
4) сульфат бария игидроксид железа (III).
3. Вмолекулярном уравнении реакции гидроксида цинка с соляной кислотой сумма всехкоэффициентов равна:
1) 72) 53) 64) 4
4. Суммакоэффициентов в молекулярном уравнении реакций между гидроксидом алюминия исоляной кислотой равна:
1) 72) 8 3) 64) 4
5. Формулытолько основных оксидов указаны в ряду:
1) K2O,SO2, CaO;
2) K2O,Na2O, CaO;
3) CO, SO3,P2O5;
4) CO, SO2,K2O.
6. Реакция FeCl3 + 3NaOH ® Fe(OH)3 + 3NaCl относится к реакциям:
1) соединения;
2) разложения;
3) замещения;
4) обмена.
7. При обычныхусловиях основания можно получить при взаимодействии с водой:
1) BaO,CuO, FeO;
2) Na2O,CaO, Li2O;
3) MgO,ZnO, Al2O3;
4) K2O,Li2O, Mn2O7.
8. Количествувещества 1,5 моль равна масса гидроксида меди (II):
1) 98 г; 2) 196 г; 3) 147 г; 4) 980 г.
9. Реакциигидроксида железа (II) с сернойкислотой отвечает сокращенное ионное уравнение:
1) FeO +2H+ ® Fe2+ + H2O;
2) Fe(OH)3+ 3H+ ® Fe3+ + 3H2O;
3) Fe(OH)2+ 2H+ ® Fe2+ + 2H2O;
4) Fe2++ 2OH- ® Fe(OH)2.
10. Основные свойства проявляет оксид:
1) марганца (VII);
2) кальция;
3) калия;
4) серы (IV)
5) фосфора
Уровень II
11. В схемепревращений
/>
веществами А, Б, В являютсясоответственно:
1) Cl2, H2O, Na2O;
2) HCl, NaOH, NaOH(избыток);
3) HCl, H2O, NaOH;
4) Cl2,NaOH, Na2O.
12. Характерреакции среды водного раствора аммиака:
1) слабокислый;
2) сильнокислый;
3) нейтральный;
4) щелочной.
13. Гидроксидалюминия проявляет амфотерные свойства при взаимодействии:
1) только с щелочью;
2) с кислотой ищелочью;
3) только скислотой;
4) с солью икислотой
14. Растворгидроксида натрия реагирует с каждым из веществ, указанных в паре:
1) оксид железа (II) и соляная кислота;
2) хлорид железа (III) и углекислый газ;
3) серная кислота иоксид кальция;
4) оксид цинка ихлорид калия.
15. Конечнымпродуктом в цепочке превращений на основе цинка является:
/>
1) гидроксид цинка;
2) оксид цинка;
3) цинк;
4) цинкат калия
16. Всокращенном ионном уравнении реакции серной кислоты с гидроксидом натрия суммакоэффициентов равна:
1) 7;2) 5;3) 3; 4) 4.
17. Растворгидроксида натрия взаимодействует с каждым веществом, указанным в ряду:
1) оксид кремния,сульфат натрия, хлоргидроксид алюминия;
2) оксид железа (II), медь, серная кислота, гидроксидалюминия;
3) оксид кремния,алюминий, соляная кислота, гидроксид цинка;
4) оксид железа (II), медь, аммиак, гидроксид цинка.
18. В водномрастворе ступенчато диссоциируют:
1) KOH; 2) Cu(OH)2;3) Ca(OH)2; 4) Al(OH)3.
19. Общая сумма всех коэффициентов вполном и сокращенном ионном уравнениях реакции между нитратом серебра игидроксидом натрия равна ____________________ (ответ напишите цифрами– 10)
20. Гидроксидбария можно получить из
1) BaO и H2CO3;
2) BaSO4и NaOH;
3) BaO и NaOH
4) BaO и Н2О
21. Установитесоответствие: Реагенты Протекает реакция
1. Са(ОН)2 ® (t) …
2. NaHCO3 + NaOH(p) ® …
3. Al2O3 + Na2O ® (t) …
4. Al + H2O ® …
5. (CuOH)NO3 + HNO3 ® …
6. PbCl2 + HI ® …
А. Соединения (3)
Б. Замещения (4)
В. Разложения (1)
Г. Нейтрализации
Д. Ионного обмена (2, 5, 6)
22. Щелочь, азатем кислоту используют при осуществлении следующих превращений:
1) CaO ® CaCO3 ® CO2;
2) FeCl2®Fe(OH)2 ® FeSO4;
3) K ® KOH ® K2SO4;
4) CuSO4®Cu(OH)2 ® CuO.
23. Сокращеннымионным уравнением Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2¯ может быть выражено взаимодействиемежду:
24.
25.
1) Fe +NaOH;
2) FeO +KOH;
3) FeCl2+ NaOH;
4) FeSO4+ Cu(OH)2.
26. Сокращеннымионным уравнением NH4++ OH- Û NH3 + H2O можновыразить результат взаимодействия веществ:
1) хлорида аммония игидроксида натрия;
2) хлорида аммония инитрата серебра;
3) аммиака и солянойкислоты;
4) сульфата аммонияи гидроксида меди (II).
Обсуждениерезультатов эксперимента
В эксперименте принимали участиеученики 9 классов МОУ СОШ-лицей № 14 г. Нальчик (выборочная совокупностьсоставляла 45 школьников и 51 студент).
В экспериментальных классах прираскрытии темы «Бериллий» были проведены разработанные уроки, приведенные вглаве III. Занятия проводились с акцентом наприкладные и экологические аспекты, которые закреплялись в процессеформулирования, анализа и последующего решения целей и задач занятий.
Для констатации результата послепроведения разработанных занятий были проведены контрольные работы, состоящиеиз тестов, которые приведены в главе III. Результаты эксперимента в школе приведены в диаграммах, отражающихизменения качества знаний и успеваемости в контрольном (9 г) и экспериментальном (9 в) классах.
Диаграмма 1. Изменение успеваемостиучащихся
/>
Диаграмма 2. Динамика успеваемости икачества обучения
/>
Таким образом, можно сделать вывод, что предложеннаяв работе гипотеза, что разработка и реализация новых методических подходов к изучениютемы «Бериллий» позволят заметно повысить уровень знаний, научной культуры,уверенности в своих способностях школьников нашла свое подтверждение врезультате наших исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. О. В. Байдалина.О прикладном аспекте химических знании // Химия в школе, 2005, № 5, с. 45-47.
2. Ахметов Н. С.Методика преподавания темы «Закономерности протекания химических реакций» //Химия в школе. 2002, № 3, с. 15 – 18.
3. Ахметов Н. С.Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 1998 г.
4. Рудзитис Г. Е.,Фельдман Р. Г. Учебник для 8 класса средней школы. М.: Просвещение, 1992.
5. Материалы сайта www.1september.ru
6. О. С. Габриелян,Н. П. Воскобойникова, А. В. Ящукова. Настольная книга учителя. Химия. 8 класс.М.: Дрофа, 2003 г.
7. Малинин К. М.Технология серной кислоты и серы. М., Л., 1994.
8. Васильев Б. Г.,Отвагина М. И. Технология серной кислоты. М., 1985.
9. Отвагина М. И.,Явор В. И., Сретенская Н. С., Шарифов М. Ю. Промышленность минеральныхудобрений и серной кислоты. М., НИИТЭХИМ. 1972. Выпуск № 4.
10. Резницкий И. Г. Возможностииспользования нитрозного способа для переработки газов автогенных процессов насерную кислоту / Цветные металлы. 1991. № 4.
11. Березина Л. Т., Борисова С. И.Утилизация фосфогипсов — важнейшая экологическая проблема // Химическаяпромышленность. 1999 г. № 12.
12. Громов А. П. Экологические аспектыпроизводства серной кислоты // Экология и промышленность России. 2001, № 12.
13. Лидин Р. А. Химия: Руководство кэкзаменам / Р. А. Лидин, В. Б. Маргулис. – М.: ООО Издательство «АСТ»: ООО«Издательство Астрель», 2003. с. 64 – 70.
14. Единый государственный экзамен 2002:Контрольные измерительные материалы: Химия / А. А. Каверина, Д. Ю. Добротин, М.Г. Снастина и др.; М.: Просвещение, 2002. – с. 39 – 51.
15. Химия: Большой справочник дляшкольников и поступающих в вузы / Е. А. Алферова, Н. С. Ахметов, Н. В.Богомолова и др. М.: Дрофа, 1999. с. 430-438
16. Р. П. Суровцева, С. В. Сафронов.Задания для самостоятельной работы по химии. М.: Просвещение, 1993 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Вариант 1
1.Известно, что металламсоответствуют основные оксиды. Докажите, что оксид кальция – основной оксид,составив уравнения соответствующих реакций.
2.Докажите основные свойства оксидакальция, проводя соответствующие опыты
3.На воздухе кальций постепеннопревращается в порошок белого цвета. Каков состав этого порошка? Приведитеуравнения возможных реакций.
бериллий химический сплавурок методический
Вариант 2
1.Известно что металлам соответствуетосновной оксид и основание. Докажите, что гидроксид кальция – основание.Составьте уравнения соответствующих реакций, объясните их.
2.Докажите данное утверждениеэкспериментально, проведя не менее 2 опытов.
3.Для обнаружения углекислого газаиспользуют раствор гидроксида кальция – известковую воду. Почему для этих целейне используют гидроксид натрия?
Приложение 2
Заполните пропуски в тексте, вставивнужные слова:
1) Мел, мрамор и известняк – этоминералы в состав которых входит одно и тоже соединение ……..
2)BaSO4 – это………………………….каша
3)В какой минерал входит сульфаткальция-………………………..
4)Какой карбонат применяют впроизводстве цемента, стекла-…………
5)MgSO4 известен под названием ……………………соль
6)Фосфат кальция входит в составфосфоритов, апатитов, ……………..
7)Эти соли входят в состав светящихсякрасок- фосфоров:…………….
Урок 2 Тема. Бериллий, магний ищелочно-земельные металлы
Цель: повторить и обобщить сведения о свойствах, способах полученияи применении бериллия, магния и щелочно-земельных металлов и их соединений.
Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева(приведена в электронном учебном пособии).
Реактивы: металлический магний (лента), спиртовый растворфенолфталеина, раствор хлорида бериллия, разбавленный раствор соляной кислоты,раствор гидроксида натрия.
Посуда и приборы: фарфоровая чашка, спиртовка, тигельные щипцы, большойстакан, ложечка для сжигания, стаканы на 200 мл (2 шт.), стеклянные палочки,магнитная мешалка.
Содержание урока соответствует части IV.3 электронного учебного пособия.
Знакомство с химией бериллия,магния и щелочно-земельных металлов и их соединений следует начать с историиоткрытия. Магний, кальций, стронций и барий были получены в 1808 г. английским ученым Г. Деви электролизом оксидов или гидроксидов. Бериллий был выделен в 1898 г. Лебо электролизом тетрафторбериллата натрия, хотя история его открытия насчитываетпрактически столетие. Радиоактивный радий открыт супругами Пьером и Марией Кюрив 1898 г. в минерале урановая смолка.
Обратить внимание, что групповоеназвание элементов – щелочно-земельные металлы – относится только к кальцию,стронцию, барию и радию и связано с тем, что их оксиды раньше называли«землями», а при взаимодействии с водой они образуют щелочи.
Охарактеризовать положениебериллия, магния и щелочно-земельных металлов в Периодической системе химическихэлементов Д.И. Менделеева. Бериллий, магний и щелочно-земельные металлыотносятся к s-элементам. На внешнем энергетическом уровне атомы элементов имеют2 электрона, их электронная конфигурация ns2. Они легко отдают одинэлектрон, проявляя степень окисления +2. Радиусы атомов возрастают при переходеот бериллия к радию, значения потенциала ионизации и относительнойэлектроотрицательности уменьшаются. Все металлы в электрохимическом рядунапряжений располагаются до водорода и являются довольно сильнымивосстановителями, эта способность возрастает с увеличением заряда ядра атома.
Остановиться на распространенностиметаллов в земной коре, отметить, что в свободном состоянии бериллий,магний и щелочно-земельные металлы в природе не встречаются, наиболее распространеннымиявляются магний и кальций. Содержание бериллия, стронция и бария значительноменьше. Все они входят в состав породообразующих минералов, содержатся вморской воде. Кальций входит в состав скелетных тканей живых организмов. Магнийсодержится в составе одного из важнейших веществ растительного мира –хлорофилле.
Отметить физические свойстваметаллов. Продемонстрировать образцы металлов: магния и кальция. Всвободном состоянии все металлы – серебристо-белые вещества. Магний ищелочно-земельные металлы – ковкие и пластичные, довольно мягкие, хотя твержещелочных. Бериллий отличается значительной твердостью и хрупкостью, барий прирезком ударе раскалывается. Металлы имеют температуры плавления и кипения выше,чем у щелочных металлов, причем с увеличением порядкового номера элементатемпература плавления металла изменяется немонотонно, что связано с изменениемтипа кристаллической решетки. Бериллий и магний покрыты прочной оксиднойпленкой и не изменяются на воздухе. Щелочно-земельные металлы очень активны, иххранят в запаянных ампулах, под слоем вазелинового масла или керосина.
Рассмотреть химические свойстваметаллов. Металлы во всех химических реакциях проявляют восстановительныесвойства, отдают два валентных электрона, превращаясь в положительно заряженныйкатион. В качестве окислителей могут выступать простые вещества – неметаллы,оксиды, кислоты, соли, органические вещества. Отметить, что бериллий и магнийпо свойствам значительно отличаются от щелочно-земельных металлов. Прикомнатной температуре они устойчивы к действию кислорода и воды благодаряналичию очень тонкой оксидной пленки.
Продемонстрировать горение магнияна воздухе. Опыт провестиследующим образом: предварительно очищенную наждачной бумагой магниевую лентувзять щипцами и поджечь в пламени спиртовки (опыт проводить в защитных очках),отметить яркую вспышку и большое выделение тепла. Горящую магниевую лентудержать над фарфоровой чашкой. Магний сгорает с образованием оксида:
2Mg + O2 = 2MgO.
Одновременно идет образованиенитрида магния:
3Mg + N2 = Mg3N2.
Рассмотреть взаимодействие металловс другими неметаллами (галогенами, водородом, азотом, углеродам и др.).
Обратить внимание на взаимодействиес водой. Продемонстрировать горение магния в воде. В ложку для сжиганиявеществ поместить магниевую пудру или мелко порезанную ленту, поджечь её впламени спиртовки. Горящий магний опустить в стакан с водой, магний ярковспыхивает, одновременно загорается водород:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2+ H2.
Опыт демонстрирует химическуюактивность металлического магния.
Рассмотреть взаимодействие скислотами и щелочами, отметить, что со щелочами реагирует только бериллий.Отметить восстановительные свойства магния и щелочно-земельных металлов: онимогут быть использованы для получения менее активных металлов и некоторыхнеметаллов из их оксидов.
Рассмотреть особенности химиибериллия. Бериллий по своим свойствам значительно отличается от остальныхэлементов 2 группы Периодической системы химических элементов, ион Be2+благодаря своему малому радиусу, высокой плотности заряда и большим значениямэнергии ионизации устойчив только в газовой фазе. Поэтому химическая связь вбинарных соединениях бериллия обладает высокой долей ковалентности, поэтомусоединения бериллия имеют довольно высокие температуры плавления и кипения. Помногим свойствам бериллий похож на алюминий («диагональное сходство»).Металлический бериллий пассивируется концентрированной азотной кислотой ипроявляет амфотерные свойства, реагирует с кислотами и щелочами, выделяяводород. Оксид и гидроксид бериллия также проявляют амфотерные свойства.Продемонстрировать амфотерные свойства гидроксида бериллия на примере еговзаимодействия с кислотами и щелочами.
Опыт провести следующим образом. Стакан с раствором хлорида бериллия поставить на магнитнуюмешалку и включить перемешивание. Небольшими порциями осторожно прилить растворгидроксида натрия до выпадения белого осадка:
BeCl2 +2NaOH = Be(OH)2 + 2NaCl.
Прекратить перемешивание, гидроксидбериллия разделить на две части. К первой части прилить раствор соляной кислотыдо растворения осадка:
Be(OH)2 +2HCl = BeCl2 + 2H2O.
Ко второй части прилить растворгидроксида натрия, также до растворения осадка:
Be(OH)2 +2NaOH = Na2[Be(OH)4].
Обратить внимание учащихся, чтоамфотерный гидроксид бериллия реагирует и с щелочами, и с кислотами собразованием солей.
При изучении способов полученияметаллов особое внимание уделить получению бериллия в результатепереработки берилла. Рассмотреть сернокислый, щелочной, хлоридный фторидныйспособы извлечения бериллия из берилла и электролиз солей бериллия. Обратитьвнимание, что магний и щелочно-земельные металлы очень активные и чаще всего ихполучают электролизом расплавов солей или алюмотермией.
Из соединений магния и кальцияохарактеризовать их оксиды, гидроксиды и соли. Рассмотреть физические ихимические свойства, способы получения. Оксиды магния и кальция являютсяосновными. Гидроксид кальция малорастворим в воде, является довольно сильнымоснованием. Растворимость гидроксида магния еще ниже, он является основаниемсредней силы. Фториды, сульфаты, сульфиды, сульфиты, фосфаты и карбонатыметаллов 2 группы плохо растворимы в воде, остальные соли – хорошо растворимы,проявляют все свойства солей.
Рассмотреть жесткость воды.Природная вода, содержащая ионы Ca2+, Mg2+, Sr2+и Fe2+, называется жесткой, причем жесткость воды обуславливаетсяглавным образом ионами Ca2+ и Mg2+. Карбонатная(временная) жесткость связана с присутствием в воде гидрокарбонатов кальция имагния, некарбонатная (постоянная) жесткость – хлоридов и сульфатов. Общаяжесткость воды рассматривается как сумма карбонатной и некарбонатной. Отметитьспособы устранения жесткости воды.
Остановиться на обнаружениищелочно-земельных металлов. Щелочно-земельные металлы и их соединения можнообнаружить по характерной окраске пламени: кальций окрашивает пламя вкирпично-красный цвет; стронций – в карминово-красный; барий – в желто-зеленый(яблочный).
Рассмотреть важнейшие областиприменения бериллия, магния, щелочно-земельных металлов и их соединений.
После изучения материала предложитьучащимся самостоятельно познакомиться с примерами решения задач и выполнитьзадания для самостоятельного решения (приведены в электронном учебном пособии).Урок 3. Роль химическихэлементов в организме человека
Задачи:
· Развиватьловкость, смелость.
· Воспитыватьлюбовь к своей земле, к национальным традициям.
Инвентарь: 2 удочки, 2 ведра, рыбки, 2 обруча, карточки с примерами(20шт), кубики, грибы 20 шт., гимнастические палки, 4 одеяла, грамоты 20 шт.,скакалки(20шт.), 2 стула.
На спортивную площадку приглашаем,дети, вас! Праздник спорта и здоровья начинаем мы сейчас!
Учитель:
Сегодня вам предстоит участвовать вразличных конкурсах, показать ловкость, силу, быстроту и смекалку.
Каждые 4 года проводятсяолимпийские игры — самые важные спортивные соревнования. За все годы участия волимпийских играх наши советские и российские спортсмены завоевали наибольшеекол-во золотых, серебряных и бронзовых медалей. А ведь все спортсмены -героиучились в школе, ходили на уроки физической культуры и в школе получили своипервые спортивные награды. Представим, что сильнейшие спортсмены прислали вам,новым физкультурникам, свой наказ, свои советы.
-Учиться трудно, еще труднеепереучиваться. Старайся сразу все делать хорошо. Чем труднее тебе в учебе, темлегче будет на соревнованиях.
— Старайся победить, но не бойсяпроиграть.
— Если ты проиграл, но отдал победевсе силы, нет в этом ничего постыдного; стыдись победы, для которой ты старалсяменьше товарищей.
— Борись за победу до последнейсекунды, не жалея сил, но честно.
— Не хвались, если у тебя что-тополучается хорошо, помоги товарищу справиться с заданием.
— Мужество спортсмена не в том,чтобы ввязаться в драку, а в том, чтобы победить соперника в честном бою.
— Не кори товарища за ошибку,посочувствуй — он же не хотел этого.
— Будь опрятен, подтянут, ведьспортсмены всегда у всех на глазах.
-Запомни: легко ничего не дается.Чтобы добиться успеха, нужно много трудиться.
— Всегда внимательно учись, каждоеслово учителя полезно — он стремится научить тебя.
Представление жюри.
За победу команда получает 3 очка,за поражение — 1.
Разминка.
Представление команд. Название.Приветствие.
Приветствие.
Команда «Спутник»:
Мы приветствуем команду«Ракета»
И желаем слетать на другую планету,
Захватить с собой храбрость исмелость
И в игре показать умелость.
Приветствие.
Команда «Ракета»:
А вам, наш «Спутник»дорогой,
Желаем от души,
Чтоб результаты ваши
Все были хороши.
Конкурсы.
1-й конкурс. Разминка. Карточки с примерами. Решить и передать эстафету. Листкибрать с собой. Сдать карточку. Капитан передает жюри. За неправильный ответ 3сек. штрафного времени. Одно очко тем, у кого меньше ошибок.
Объявить результаты.
2-й конкурс. «Насорил — убери». Конкурс аккуратных и прилежных.Добежать до обруча, высыпать из ведра мусор(кубики), добежать до поворотнойсойки, на обратном пути «мусор» в ведро и передать эстафету.
3-й конкурс. «У медведя во бору грибы, ягоды беру». Лес-это нетолько место для прогулок, укрепления здоровья, но и добрая кладовая. В лесурастет много грибов и ягод. Какие грибы и ягоды растут в наших северных лесах?Собрать грибы в корзину.
Побеждает команда, закончившаяраньше.
Загадка: Кто по снегу, по траве,носит лес на голове? (олень)
4-й конкурс: «Оленья упряжка».Коренные жители Севера передвигаютсяпо тундре на оленьих упряжках. А какие народы еще живут на Севере?
Бег в паре. Один олень — другойкаюр(погонщик)
5-й конкурс: Викторина. После физической нагрузки следует отдохнуть ипоказать свои знания. Вопросы связаны с физической культурой и гигиенойчеловека.
Куда обычно ходят 1 раз в неделю,хорошо там погреются, моются и освежаются? И, конечно, помогают закаливаниюорганизма? (баня)
Какая очень вредная привычкаухудшает здоровье и мешает хорошо учиться?(курение)
Как называется специальнаяспортивная обувь с резиновой подошвой? (кеды, кроссовки)
Какие зимние «друзья»помогают ребятам отдыхать и играть на горках? (лыжи, санки. А какназываются сани у северных народов — нарты)
Что образуется на коже, делает еёкрасивой если время от времени бываешь на солнце весной и летом? (загар)
Что необходимо сделать после учебы,работы, чтобы накопились новые силы? (отдохнуть)
Без чего невозможно обойтись ничеловеку, ни животному, чтобы отдохнули мышцы, головной мозг и другие органы (безсна)
Как называется физ.упражнения,которые помогают перейти от сна к бодрствованию и получать заряд энергии нацелый день? (зарядка)
Что считается самыми полезнымипродуктами, содержащими много витаминов? (овощи, фрукты).
Что считают ребята самым веселымвременем, когда нет учебы в школе?(каникулы)
6-й конкурс. «Охотник». Жители Севера ходят на охоту, чтобыдобыть себе пищу. Охотники ставят капканы, в которые попадается различная дичь.Одна команда — олени, другая — волки. Все участники встают в круг. Охотник всередине круга, крутит скакалку «волки» перепрыгивают, не задев ее.Кто коснулся ее — выходит. Побеждает команда, оставшаяся в большинстве. Затемменяются ролями. Каждая команда крутит скакалку 1,5 мин.
Итог конкурса.
7-й конкурс. «Ловись, рыбка, большая и маленькая»
В нашей области много озер и рек, вкоторых водится различная рыба, и, наверно, многие из вас уже помогалиродителям ловить рыбу. И сейчас предоставляется возможность поймать ее.Осторожно бежать с удочкой. 1участник с удочкой и ведром, бежит до скамейкиразматывает удочку и ловит рыбку(рыбка в обруче, скрепка во рту у рыбки, наудочке магнит), кладет ее в ведро, бежит обратно. Последний игрок сматываетудочку и возвращается обратно.
Насобирали мы грибов, наловилирыбы. Куда мы все это понесем? (домой)
В доме лишь одна стена,
Очень круглая она
До того она кругла,
Не единого угла
(Чум).
Правильно жители Севера живут в чуме.
8-й конкурс. С помощью подручных средств(одеяла, гимн.палок,скакалки)построить чум.
Хорошо мы сегодня посоревновались.И в заключении споем.
Игра «Веселый концерт»
«Спутник» поет: «Вбане веники мочены»
«Ракета» поет:«Веретена не точены»
Хором: «Барыня, барыня,сударыня барыня»
Попробуем! Когда я подниму правуюруку — поет 1-я команда. Если левую -2, если обе, то поем хором.
Молодцы! И петь вы умеете.
Соревновались все на славу,
Победители по праву
Похвал достойны и награды,
И мы призы, вручить вам рады.
Благодарим вас, за участье —
Вот сувениры вам на счастье!(Вручение наград и грамот)
Всем спасибо за вниманье,
За задор, за звонкий смех,
За огонь соревнований,
Обеспечивший успех.
Вот настал момент прощанья,
Будет краткой наша речь.
Говорим вам: «До свиданья,
До счастливых, новых встреч»