Регистрация

Версия для слабовидящих
Заботьтесь же, прежде всего о том, чтобы ваш воспитанник стал человеком в истинном смысле слова
Николай Гаврилович Чернышевский
Сертификат владельца сайта
Сертификат владельца сайта http://www.kuksova-irina.ru/
Центр дистанционного образования

 

 

 

 
Мир олимпиад

ФГОС урок

Высшая школа делового администрирования

Установите себе наш баннер

Показать код баннера
Сейчас на сайте: 67
Школа "Карьера"
Проголосуй за наш сайт
Оцените мой сайт





Результаты
счетчик посещений
Банк Интернет-портфолио учителей
Периодическая таблица
Таблица растворимости
Праздники сегодня

Положение металлов в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Металлическая связь. Физические и химические свойства металлов. Ряд напряжений металлов

На этом уроке рассматривается положение химических элементов металлов в Периодической системе, а также особенности строения атомов этих элементов, определяющие свойства простых и сложных веществ. Вы узнаете, почему химических элементов металлов значительно больше, чем неметаллов. В ходе урока будут рассмотрены общие химические свойства металлов, особенности металлической химической связи. Учитель объяснит сходство химических и физических свойств металлов, используя модель их внутреннего строения.

I. Положение металлов в таблице элементов


Большая часть из­вест­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов об­ра­зу­ет про­стые ве­ще­ства ме­тал­лы.

К ме­тал­лам от­но­сят­ся все эле­мен­ты по­боч­ных (Б) под­групп, а также эле­мен­ты глав­ных под­групп, рас­по­ло­жен­ные ниже диа­го­на­ли «бе­рил­лий – астат» (Рис. 1). Кроме того, хи­ми­че­ские эле­мен­ты ме­тал­лы об­ра­зу­ют груп­пы лан­та­но­и­дов и ак­ти­но­и­дов.

Расположение металлов среди элементов подгрупп А (выделены синим)

Рис. 1. Рас­по­ло­же­ние ме­тал­лов среди эле­мен­тов под­групп А (вы­де­ле­ны синим)

Анимация: “Деление элементов на металлы и неметаллы”

Виртуальная образовательная лаборатория: “Знакомство с образцами металлов”

Тренажёр "Положение металлов в таблице элементов"

II. Строение атомов металлов


По срав­не­нию с ато­ма­ми неме­тал­лов, атомы ме­тал­лов имеют большие раз­ме­ры и мень­шее число внеш­них элек­тро­нов, обыч­но оно равно 1–2. Сле­до­ва­тель­но, внеш­ние элек­тро­ны ато­мов ме­тал­лов слабо свя­за­ны с ядром, ме­тал­лы их легко от­да­ют, про­яв­ляя в хи­ми­че­ских ре­ак­ци­ях вос­ста­но­ви­тель­ные свой­ства.

Анимация: “Металлы - восстановители”

Рас­смот­рим за­ко­но­мер­но­сти из­ме­не­ния неко­то­рых свойств ме­тал­лов в груп­пах и пе­ри­о­дах.

В пе­ри­о­дах с уве­ли­че­ни­ем за­ря­да ядра ра­ди­ус ато­мов умень­ша­ет­ся. Ядра ато­мов все силь­нее при­тя­ги­ва­ют внеш­ние элек­тро­ны, по­это­му воз­рас­та­ет элек­тро­от­ри­ца­тель­ность ато­мов, ме­тал­ли­че­ские свой­ства умень­ша­ют­ся. Рис. 2.

Изменение металлических свойств в периодах

Рис. 2. Из­ме­не­ние ме­тал­ли­че­ских свойств в пе­ри­о­дах

В глав­ных под­груп­пах свер­ху вниз в ато­мах ме­тал­лов воз­рас­та­ет число элек­трон­ных слоев, сле­до­ва­тель­но, уве­ли­чи­ва­ет­ся ра­ди­ус ато­мов. Тогда внеш­ние элек­тро­ны будут сла­бее при­тя­ги­вать­ся к ядру, по­это­му на­блю­да­ет­ся умень­ше­ние элек­тро­от­ри­ца­тель­но­сти ато­мов и уве­ли­че­ние ме­тал­ли­че­ских свойств. Рис. 3.

Изменение металлических свойств в подгруппах

Рис. 3. Из­ме­не­ние ме­тал­ли­че­ских свойств в под­груп­пах

Пе­ре­чис­лен­ные за­ко­но­мер­но­сти ха­рак­тер­ны и для эле­мен­тов по­боч­ных под­групп, за ред­ким ис­клю­че­ни­ем.

Атомы эле­мен­тов ме­тал­лов склон­ны к от­да­че элек­тро­нов. В хи­ми­че­ских ре­ак­ци­ях ме­тал­лы про­яв­ля­ют себя толь­ко как вос­ста­но­ви­те­ли, они от­да­ют элек­тро­ны и по­вы­ша­ют свою сте­пень окис­ле­ния.

III. Физические свойства металлов


Анимация: “Изменение электропроводности металла при его нагревании и охлаждении”

Металлическая связь– это связь, которую осуществляют свободные электроны между катионами в металлической кристаллической решётке.

IV. Получение металлов


1. Восстановление металлов из оксидов углем или угарным газом

xOy + C = CO2 + Me  или   MеxOy + CO = CO2 + Me 

2. Обжиг сульфидов с последующим восстановлением

1 стадия – MеxSy+O2=MеxOy+SO2

2 стадия -  MеxOy + C = CO2 + Me  или   MеxOy + CO = CO2 + Me 

3 Алюминотермия (восстановление более активным металлом)

xOy + Al = Al2O3 + Me 

4. Водородотермия - для получения металлов особой чистоты

xOy + H2 = H2O + Me 

5. Восстановление металлов электрическим током (электролиз)

1) Щелочные и щелочноземельные металлы получают в промышленности электролизом расплавов солей (хлоридов):

2NaCl –расплав,электр. ток. → 2 Na + Cl2

CaCl2 расплав,электр. ток.→  Ca + Cl2

расплавов гидроксидов:

4NaOH –расплав, электр. ток.→  4Na + O2↑ + 2H2O

2) Алюминий в промышленности получают в результате электролиза расплава оксида алюминия в криолите Na3AlF6 (из бокситов):

2Al2O3 расплав в криолите, электр. ток.→  4Al + 3 O2

3) Электролиз водных растворов солей используют для получения металлов средней активности и неактивных:

2CuSO4+2H2O –раствор, электр. ток.    2Cu + O2 + 2H2SO4

V. Нахождение металлов в природе


Самый распространённый в земной коре металл – алюминий. Металлы встречаются как в соединениях, так и в свободном виде.

1. Активные – в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты)

2. Средней активности – в виде оксидов, сульфидов (Fe3O4, FeS2)

3. Благородные – в свободном виде (Au, Pt, Ag)

В сво­бод­ном со­сто­я­нии при­сут­ству­ют в при­ро­де ме­тал­лы, ко­то­рые либо плохо окис­ля­ют­ся кис­ло­ро­дом, либо со­всем не окис­ля­ют­ся. На­при­мер, пла­ти­на, зо­ло­то, се­реб­ро. Реже – медь, ртуть и неко­то­рые дру­гие. Са­мо­род­ные ме­тал­лы встре­ча­ют­ся в при­ро­де в неболь­ших ко­ли­че­ствах  в виде зерен или вкрап­ле­ний в раз­лич­ных ми­не­ра­лах. Лишь из­ред­ка они об­ра­зу­ют боль­шие куски – са­мо­род­ки. Самый боль­шой са­мо­ро­док зо­ло­та весил 112 кг. Ино­гда ме­тал­лы прак­ти­че­ски в чи­стом виде со­дер­жат­ся в ме­тео­ри­тах. Так, неко­то­рые пред­ме­ты из вы­со­ко­чи­сто­го же­ле­за, най­ден­ные ар­хео­ло­га­ми, объ­яс­ня­ют­ся имен­но тем, что они были из­го­тов­ле­ны из ме­тео­рит­но­го же­ле­за. Но чаще всего ме­тал­лы су­ще­ству­ют в при­ро­де в свя­зан­ном со­сто­я­нии в со­ста­ве ми­не­ра­лов.

Ми­не­рал это хи­ми­че­ски и фи­зи­че­ски ин­ди­ви­ду­а­ли­зи­ро­ван­ный про­дукт при­род­ной фи­зи­ко-хи­ми­че­ской ре­ак­ции, на­хо­дя­щий­ся в кри­стал­ли­че­ском со­сто­я­нии.

Очень часто это ок­си­ды. На­при­мер, оксид же­ле­за (III) Fe2O3 – ге­ма­тит, или крас­ный же­лез­няк. Рис. 1.

Fe3O4 – маг­не­тит, или маг­нит­ный же­лез­няк. Неред­ко ми­не­ра­ла­ми яв­ля­ют­ся суль­фид­ные со­еди­не­ния: га­ле­нит ZnS, ки­но­варь HgS.

Ак­тив­ные ме­тал­лы часто при­сут­ству­ют в при­ро­де в виде солей (суль­фа­ты, нит­ра­ты, хло­ри­ды, кар­бо­на­ты).

Ми­не­ра­лы вхо­дят в со­став гор­ных пород и руд. Ру­да­ми на­зы­ва­ют­ся при­род­ные об­ра­зо­ва­ния, со­дер­жа­щие ми­не­ра­лы в таком ко­ли­че­стве, чтоб из этих руд было вы­год­но по­лу­чать ме­тал­лы. Обыч­но перед по­лу­че­ни­ем ме­тал­ла из руды руду обо­га­ща­ют, уда­ляя пу­стую по­ро­ду и раз­лич­ные при­ме­си. При этом об­ра­зу­ет­ся кон­цен­трат, ко­то­рый и яв­ля­ет­ся ис­ход­ным сы­рьем для ме­тал­лур­ги­че­ской про­мыш­лен­но­сти.

VI. Химические свойства металлов


Общие химические свойства металлов представлены в таблице:

Важно за­пом­нить, что в хи­ми­че­ских ре­ак­ци­ях ме­тал­лы вы­сту­па­ют в ка­че­стве вос­ста­но­ви­те­лей: от­да­ют элек­тро­ны и по­вы­ша­ют свою сте­пень окис­ле­ния. Рас­смот­рим неко­то­рые ре­ак­ции, в ко­то­рых участ­ву­ют ме­тал­лы.

1. Взаимодействие с кислородом

Мно­гие ме­тал­лы могут всту­пать в ре­ак­цию с кис­ло­ро­дом. Обыч­но про­дук­та­ми этих ре­ак­ций яв­ля­ют­ся ок­си­ды, но есть и ис­клю­че­ния, о ко­то­рых вы узна­е­те на сле­ду­ю­щем уроке. Рас­смот­рим вза­и­мо­дей­ствие маг­ния с кис­ло­ро­дом.

Маг­ний горит в кис­ло­ро­де, при этом об­ра­зу­ет­ся оксид маг­ния:

2Mg0 + O20 = 2Mg+2O-2

Горение магния в кислороде

Рис. 1. Го­ре­ние маг­ния в кис­ло­ро­де

Атомы маг­ния от­да­ют свои внеш­ние элек­тро­ны ато­мам кис­ло­ро­да: два атома маг­ния от­да­ют по два элек­тро­на двум ато­мам кис­ло­ро­да. При этом маг­ний вы­сту­па­ет в роли вос­ста­но­ви­те­ля, а кис­ло­род – в роли окис­ли­те­ля.

2. Взаимодействие с галогенами

Для ме­тал­лов ха­рак­тер­на ре­ак­ция с га­ло­ге­на­ми. Про­дук­том такой ре­ак­ции яв­ля­ет­ся га­ло­ге­нид ме­тал­ла, на­при­мер, хло­рид.

Горение калия в хлоре

Рис. 2. Го­ре­ние калия в хлоре

Калий сго­ра­ет в хлоре  об­ра­зо­ва­ни­ем хло­ри­да калия:

0 + Cl20 = 2K+1Cl-1

Два атома калия от­да­ют мо­ле­ку­ле хлора по од­но­му элек­тро­ну. Калий, по­вы­шая сте­пень окис­ле­ния, иг­ра­ет роль вос­ста­но­ви­те­ля, а хлор, по­ни­жая сте­пень окис­ле­ния,- роль окис­ли­те­ля

3. Взаимодействие с серой

Мно­гие ме­тал­лы ре­а­ги­ру­ют с серой с об­ра­зо­ва­ни­ем суль­фи­дов. В этих ре­ак­ци­ях ме­тал­лы также вы­сту­па­ют в роли вос­ста­но­ви­те­лей, тогда как сера будет окис­ли­те­лем. Сера в суль­фи­дах на­хо­дит­ся в сте­пе­ни окис­ле­ния -2, т.е. она по­ни­жа­ет свою сте­пень окис­ле­ния с 0 до -2. На­при­мер, же­ле­зо при на­гре­ва­нии ре­а­ги­ру­ет с серой с об­ра­зо­ва­ни­ем суль­фи­да же­ле­за (II):

Fe0 + S0 = Fe+2S-2

Взаимодействие железа с серой

Рис. 3. Вза­и­мо­дей­ствие же­ле­за с серой

Ме­тал­лы также могут ре­а­ги­ро­вать с во­до­ро­дом, азо­том и дру­ги­ми неме­тал­ла­ми при опре­де­лен­ных усло­ви­ях.

Видео: "Самовоспламенение никеля на воздухе"

4. Взаимодействие с водой

Металлы по - разному  реагируют с водой:

Помните!!!

Алюминий реагирует с водой подобно активным металлам, образуя основание:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

5. Взаимодействие с кислотами

Металлы особо реагируют с серной концентрированной  и азотной кислотами:

H2SO(конц.) + Me = соль + H2O + Х

 

 

 

Щелочные 

и щелочноземельные

Fe, Cr, Al

Металлы

до водорода

 Сd-Pb

Металлы после

водорода (при t)

 

Au, Pt

 X

H2S↑

могут S↓ или SO2

1)пассивируются на холоде;

2) при нагревании → SO2

 S

могут H2S илиSO2

SO2

-

H2SO4 (разб) + Zn = ZnSO4 + H2

H2SO4 (разб) + Cu ≠

2H2SO4 (конц.) + Cu = CuSO4 + 2H2O + SO2

Внимание!

Pt, Au + H2SO(конц.) реакции нет

Al, Fe, Cr + H2SO(конц.)  холодная пассивация

Al, Fe, Cr + H2SO(конц.) t˚CSO2

4HNO3 (k) + Cu = Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO2

8HNO3 (p) + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑

Внимание!

Pt, Au + HNO3 → реакции нет

Al, Fe, Cr + HNO3 (конц) холодная→ пассивация

Al, Fe, Cr + HNO3 (конц) t˚C→ NO2

Al, Fe, Cr + HNO3 (разб) → NO

6. Взаимодействие с растворами солей менее активных металлов

Ме + Соль = Новый металл + Новая соль

Видео: “Электрохимический ряд напряжения металлов. Вытеснение металла из соли другим металлом”

Видео-опыт: “Взаимодействие металлов с солями”

Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu

FeCl2 + Cu ≠

Активность металла в реакциях с кислотами, водными растворами солей и др. можно определить, используя электрохимический ряд, предложенный в 1865 г русским учёным Н. Н. Бекетовым:

Опыт: “Электрохимический ряд напряжений металлов. Вытеснение водорода металлами”

От калия к золоту восстановительная способность (способность отдавать электроны) уменьшается, все металлы, стоящие в ряду левее водорода, могут вытеснять его из растворов кислот; медь, серебро, ртуть, платина, золото, расположенные правее, не вытесняют водород.

Видео – Эксперимент: «Взаимодействие хлорида олова (II) с цинком («Оловянный ежик»)»

Виртуальная образовательная лаборатория: Растворение железа и цинка в соляной кислоте

Виртуальная образовательная лаборатория: Вытеснение одного металла другим из раствора соли

VII. Задания для закрепления


Задание №1. Закончить уравнения практически осуществимых реакций, назвать продукты реакции

Li+ H2O =

Cu + H2O =

Al + H2O =

Ba + H2O =

Mg + H2O =

Ca + HCl=

Na + H2SO4(К)=

Al + H2S=

Ca + H3PO4=

HCl + Zn =

H2SO4 (к)+ Cu=

H2S + Mg =

HCl + Cu =

HNO3 (K)+ Сu =

H2S + Pt =

H3PO4 + Fe =

HNO3 (p)+ Na=

Fe + Pb(NO3)2 =

Задание №2. Закончите УХР, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель (восстановитель):

Al + O2 =

Li + H2O =

Na + HNO3 (k) =

Mg + Pb(NO3)2 =

Ni + HCl =

Ag + H2SO4 (k) =

Задание №3. Вставьте вместо точек пропущенные знаки (<, > или =)

заряд ядра

Li…Rb

Na…Al

Ca…K

число энергетических уровней

Li…Rb

Na…Al

Ca…K

число внешних электронов

Li…Rb

Na…Al

Ca…K

радиус атома

Li…Rb

Na…Al

Ca…K

восстановительные свойства

Li…Rb

Na…Al

Ca…K

Задание №4. Закончите УХР, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель (восстановитель):

K+ O2 =

Mg+ H2O =

Pb+ HNO3 (p) =

Fe+ CuCl2 =

Zn + H2SO4 (p) =

Zn + H2SO4 (k) =

Задание №5. Решите тестовые задания

1.Выберите группу элементов, в которой находятся только металлы:

А) Al, As, P;    Б) Mg, Ca, Si;    В) K, Ca, Pb

2. Выберите группу, в которой находятся только простые вещества – неметаллы:

А) K2O, SO2, SiO2;    Б) H2, Cl2, I2 ;    В)Ca, Ba, HCl;

3. Укажите общее в строении атомов K и Li:

А) 2 электрона на последнем электронном слое;

Б) 1 электрон на последнем электронном слое;

В) одинаковое число электронных слоев.

4. Металлический кальций проявляет свойства:

А) окислителя;

Б) восстановителя;

В) окислителя или восстановителя в зависимости от условий.

5. Металлические свойства натрия слабее, чем у –

А) магния;   Б) калия;   В) лития.

6. К неактивным металлам относятся:

А) алюминий, медь, цинк;    Б) ртуть, серебро, медь;

В) кальций, бериллий, серебро.

7. Какое физическое свойство не является общими для всех металлов:

А) электропроводность,    Б) теплопроводность,

В) твердое агрегатное состояние при нормальных условиях,

Г) металлический блеск

Часть В. Ответом к заданиям этой части является набор букв, которые следует записать

Установите соответствие.

С увеличением порядкового номера элемента в главной подгруппе II группы Периодической системы свойства элементов и образуемых ими веществ изменяются следующим образом:

1) число электронов на внешнем уровне

3) электроотрицательность

4) восстановительные свойства

А) увеличивается

Б) уменьшается

В) не изменяется

ЦОРы


Анимация: “Деление элементов на металлы и неметаллы”

Виртуальная образовательная лаборатория: “Знакомство с образцами металлов”

Анимация: “Металлы - восстановители”

Анимация: “Изменение электропроводности металла при его нагревании и охлаждении”

Видео:"Самовоспламенение никеля на воздухе"

Видео: “Электрохимический ряд напряжения металлов. Вытеснение металла из соли другим металлом”

Видео-опыт:“Взаимодействие металлов с солями”

Опыт: “Электрохимический ряд напряжений металлов. Вытеснение водорода металлами”

Видео – Эксперимент:«Взаимодействие хлорида олова (II) с цинком («Оловянный ежик»)»

Документы (всего: 4)
Документы (всего: 4)