Классификация неорганических веществ - ВЕЩЕСТВА И ИХ СВОЙСТВА - ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ХИМИИ 11 класс - поурочные разработки - разработки уроков - авторские уроки - план-конспект урока - химия

Цели урока: обобщить и закрепить знания о классификации неорганических веществ; научить на основании состава молекулы вещества правильно называть вещества; рассмотреть взаимосвязь и взаимообусловленность состава, строения и свойства вещества; дать представление о значении неорганических веществ в повседневной жизни; дать понятие комплексного соединения.

Основные понятия: вещества простые — металлы, неметаллы; сложные — оксиды, кислоты, соли; гидроксиды — основания, гидроксиды — кислоты, амфотерность; двойные и комплексные соли; ион-комплексообразователь, лигатун, внутренняя сфера, внешняя сфера, координационное число.

Оборудование: коллекция «Металлы», «Неметаллы» — сера, графит; модели типов кристаллических решеток, таблица; Вr₂, I₂, фосфор красный; оксиды: Fe₂O₃, CuO, Аl₂O₃, СаО, Сr₂O₃; кислоты: H₂SO₄, HCl, HNO₃; щелочи: NaOH, КОН, Na₂CO₃ NaHCO₃, (CuOH)₂CO₃, KMnO₄, NH₃ · H₂O, CuSO₄; коллекция «Минералы и горные породы»; пробирки.

Ход урока

I. Организационный момент

Учитель анализирует результат выполнения контрольной работы № 3, акцентирует внимание учащихся на ошибках, допущенных в работе, объясняет правильное выполнение некоторых заданий. Предлагает учащимся сделать работу над ошибками и с целью повышения балла предлагает индивидуальные задания.

Далее учитель знакомит учащихся с новой темой «Вещества и их свойства», а также с темой урока: «Классификация неорганических веществ».

II. Изучение нового материала

Материал знаком, однако изучался он в 8 и 9 классах. Многое забыто. Необходимо, работая с текстом учебника, § 17, вспомнить состав, классификацию, номенклатуру неорганических веществ.

План изложения

1. Определение простых и сложных веществ.

2. Классификация простых веществ: металлы и неметаллы. Строение атомов, виды химической связи, типы кристаллических решеток, особенность свойств (составление таблицы).

3. Классификация сложных веществ; оксиды, гидроксиды: кислоты, основания; соли.

4. Характеристика сложного вещества по плану: определение, классификация, номенклатура, строение (химическая связь, кристаллическая решетка), физические свойства, значение в повседневной жизни.

На основании состава все вещества делятся на простые и сложные.

Вспомним определение простых и сложных веществ.

Простые вещества — молекулы состоят из атомов одного вида.

Пример: кислород, сера, азот.

Сложные вещества — молекулы состоят из атомов разного вида.

Пример: вода, оксид углерода (N₂), серная кислота и т. д.

Все простые вещества на основании строения атомов, вида химической связи, типа кристаллических решеток, физических и химических свойств делятся на металлы и неметаллы.

Учащиеся в тетрадях составляют таблицу:

Вещество	Строение атома	Вид химической связи	Строение простых веществ, тип кристаллической решетки	Свойства вещества
Все металлы Все неметаллы Благородные газы	Малое количество электронов на внешнем энергетическом уровне (меньше, чем 3) Большое количество электронов на внешнем энергетическом уровне (больше, чем 4) Внешний энергетический уровень завершен (октет электронов или 2 у Не)	Металлическая связь Ковалентная полярная связь Нет связей между атомами	Металлическая кристаллическая решетка Молекулярная или атомная кристаллические решетки Молекулярная кристаллическая решетка	Восстановительные свойства Окислительно-восстановительные свойства Инертны

Учащиеся рассматривают коллекцию металлов и некоторые неметаллы, которые имеются в кабинете. Вспоминают типы кристаллических решеток, рассматривая их модели и по таблице (атомная, молекулярная, металлическая).

Какова же классификация сложных веществ?

Сложные вещества:

а) оксиды; б) основания; в) кислоты; г) соли.

Обобщающая и более полная классификация неорганических веществ представлена в учебнике § 17 стр. 179, схема 7.

В тетрадях следует, согласно этой классификации сделать записи но следующему плану:

1. Определение класса, общая формула.

2. Классификации; название.

3. Признаки (химическая связь) строения вещества, физические свойства.

4. Значение веществ в повседневной жизни.

Оксиды — сложные вещества, образованные двумя элементами, один из которых — кислород: Э_mО_n.

По составу оксиды могут быть образованы металлами: СаО; РbО и неметаллами: СO₂; NO₂.

По свойствам оксиды бывают солеобразующие и несолеобразующие (также называют безразличными). Солеобразующие делятся на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образованы металлами, им соответствуют основания; кислотные оксиды, как правило, образованы неметаллами и металлами в максимальной С.О. Им соответствуют кислоты. Амфотерные оксиды образованы переходными элементами.

Пример: оксид бария — ВаО, основной оксид, т. к. Ва — типичный металл. Оксид серы(IV) — SO₂, кислотный оксид, т. к. S — типичный неметалл. Оксид марганиа(VII) Мn₂O₇ — кислотный оксид, т. к. Мn — металлический элемент в максимальной С.О., оксид алюминия — Аl₂O₃ — амфотерный оксид, т. к. Al — переходный элемент.

В названии оксида обязательно указывается С.О., если образующий элемент имеет несколько С.О.

Пример: — оксид серы (IV); — оксид серы (VI).

Несолеобразующих оксидов не так и много, их следует запомнить:

СО — оксид углерода(II);

NO — оксид азота(II);

N₂O — оксид азота(I).

Оксиды, образованные металлами, имеют ионную связь, переходными металлами — ковалентную полярную связь. Кристаллические решетки могут быть ионными и атомными:

оксид бария — ионная кристаллическая решетка;

оксид алюминия — атомная кристаллическая решетка;

минералы: корунд, сапфир, рубин.

Оксиды, образованные неметаллами, имеют ковалентную полярную связь, молекулярные (углекислый газ, «сухой лед»), атомные (оксид кремния (кварц, горный хрусталь, агат и т. д.) кристаллические решетки.

Учитель демонстрирует учащимся коллекцию минералов и горных пород, в состав которых входят оксиды: кварц (SiO₂), корунд (Аl₂O₃), асбест (CaO · 3MgO · 4SiO₂), тальк (3MgO · 4SiO₂ ·H₂O); глина: белая, красная: в состав входят оксиды: Аl₂O₃ · nН₂O — белая; боксит Fe₂O₃ входит в состав красной глины. Руды железа: Fe₂O₃ — красный железняк, Fe₃O₄ — магнитный железняк.

В состав воздуха входят: оксид углерода (IV) — СO₂, вода — Н₂O, вредные примеси, СО — угарный газ, который образуется при неполном сгорании топлива.

Применение оксидов:

Н₂O — вода; важнейший минерал Земли; участвует в круговороте веществ;

SiO₂ — оксид кремния; входит в состав большинства минералов, встречающихся в природе: кремнезем, тальк, асбест, яшма, горный хрусталь, полевой шпат;

Fe₂O₃, Fe₃O₄ — руды для производства чугуна и стали;

СO₂ — углекислый газ; круговорот веществ в природе; фотосинтез;

СО — угарный газ, яд; образуется при неполном сгорании топлива.

Всем оксидам соответствуют гидроксиды — соединения, состоящие из трех элементов, два из которых водород и кислород.

В зависимости от характера оксида, образуемый им гидроксид может быть основанием или кислотой. Основным оксидам соответствуют гидроксиды — основания. Пример, ВаО — Ва(ОН)₂.

Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или несколько гидроксогрупп (—ОН):

По растворимости в воде основания бывают хорошо растворимые в воде — щелочи (КОН, NaOH), малорастворимые в воде (Са(ОН)₂), нерастворимые в воде (Сu(ОН)₂).

Основания имеют ионную связь между металлом и гидроксогруппой, в гидроксогруппе — ковалентная полярная связь. Кристаллическая решетка — ионная, твердая.

Особую группу оснований составляют нерастворимые в воде, которым соответствуют амфотерные оксиды С.О. +2, +3, +4. Такие основания также называются амфотерными. Они проявляют кислотно-основные свойства.

Пример:

Для них возможны ковалентные полярные связи и молекулярные кристаллические решетки.

Область применения оснований:

NaOH — гидроксид натрия, «едкий натр»; очистка нефтепродуктов, отбеливание бумаги, производство мыла, осушка газов в органическом синтезе;

Ca(ОН)₂ — гидроксид кальция, каменная известь; в смеси с песком известковый раствор, побелка; производство сахарозы;

NН₃ · H₂О — гидрат аммиака, нашатырный спирт — медицина, аммиачная вода — жидкое азотное удобрение;

Al(ОН)₃ — оксид алюминия; медицина — алмагель, препарат, обладающий обволакивающим адсорбирующим действием.

— получение в лаборантки;

Fе(ОН)₃ — гидроксид железа (III) — компонент желтого пигмента для красок и эмалей, поглотительная масса для очистки природного газа; катализатор в органическом синтезе.

Кислотным оксидам соответствуют гидроксиды — кислоты.

— общая формула кислот.

— кислотный остаток (acid (англ.) — кислота).

По наличию кислорода в молекуле кислоты бывают кислородосодержащие (H₂SО₄, HNО₃), бескислородные (HCl, H₂S); по количеству атомов водорода в молекуле кислоты бывают одноосновные — HCl, HNO₃; двухосновные — Н₂СO₃, H₂S; трехосновные — Н₃РO₄.

Химическая связь между атомами в кислотах ковалентная полярная. Строение веществ — молекулярное.

Использование кислот:

H₂SО₄ — серная кислота; производство минеральных удобрений, тлей бескислородных кислот; очистка нефтепродуктов, поверхностей металлов; органический синтез: производство волокон, краски, лаков, лекарственных препаратов; взрывотехника; заливка аккумуляторов;

HNО₃ — азотная кислота; производство азотных удобрений, лекарственных препаратов; органический синтез; окислитель ракетного топлива;

Н₃РО₄ — фосфорная кислота; производство фосфорных удобрений;

НСl — соляная кислота; травление металлов, производство соней, пищевая промышленность, медицина, органический синтез.

Многочисленный класс сложных веществ — это соли.

Соли — сложные вещества, состоящие из катионов металла и анионов кислотного остатка (это общее определение).

Соли бывают: а) средние; б) кислые; в) основные; г) двойные; д) комплексные.

Средние соли образуются при полном замещении атомов водорода в молекуле кислоты на атомы металла или полном замещении гидроксогрупп в молекулах оснований на кислотные остатки:

Н₃РО₄ - Na₃PО₄; Ва(ОН)₂ - ВаСl₂;

H₂SО₄ - K₂SО₄; Fe(OH)₃ - Fe(NO₃)₃.

Кислые соли образуются при неполном замещении атомов водорода в молекулах кислот на атомы металла:

Основные соли образуются при неполном замещении гидроксогрупп в основаниях на кислотные остатки:

Fe(OH)₃ - (FeOH)Cl₂; Cu(OH)₂ - (CuOH)NO₃.

Двойные соли и комплексные соли отличаются друг от друга характером диссоциации в водных растворах. Двойные соли диссоциируют в одну ступень на катионы металлов и анионы кислотных остатков.

Пример: двойная соль KAl(SO₄)₂:

Комплексные соли при диссоциации образуют сложные комплексные ионы, которые устойчивы в водных растворах. Примера [Cu(NH₃)₄]SO₄ — комплексная соль.

Для классов, имеющих повышенный уровень усвоения учебного материала, следует более подробно рассказать о комплексных соединениях.

Теория строения комплексных соединений разработана А. Вернером (швейцарский химик). Согласно теории А. Вернера, в центре комплексного соединения находится ион-комплексообразователь. Им может быть металл (в основном d-элементы — имеющие свободные орбитали), а также элемент, имеющий неподеленные пары электронов.

Вокруг иона-комплексообразователя находятся противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы, которые называются лигандами (аддендами). Ион-комплексообразователь и лиганды составляют внутреннюю сферу комплексного соединения, которую записывают в квадратные скобки. Число лиганд соответствует координационному числу иона-комплексообразователя. Наиболее характерны:

Заряд внутренней сферы равен сумме зарядов иона-комплексообразователя и лиганд.

Ионы, не вошедшие во внутреннюю сферу, образуют внешнюю сферу.

Опыт.

Получение [Cu(NH₃)₄]SO₄.

CuSO₄ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]SO₄ — темно-синий раствор.

Классификация комплексных соединений но заряду внутренней сферы:

а) катионные комплексы:

[Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2- название составляется, начиная с аниона молекулы; ион-комплексообразователя назван по-русски в родительном падеже:

Сульфат-тетрааммин меди (II)

б) анионные комплексы. Ион-комплексообразователь называем по латыни с суффиксом «ат»:

Na²⁺[Zn(OH)₄]^-2 — тетрагидроксоцинкат натрия;

в) нейтральные комплексы. Ион-комплексообразователь называем по-русски в именительном падеже: [Fe(CO)₅] пента-карбонил-железо.

K⁺³[Fe⁺³(CN^-)₆]^-3 — анионный комплекс гекса-ционо-феррат (III) калия.

[Co(Br)(NH₃)₅]SO₄ — сульфат-пента-аммин-бромо-кобальта (III).

Рассмотреть строение комплексных соединений (как закрепление знании о комплексных соединениях).

[Ag(NH₃)₂]⁺ — внутренняя сфера;

Ag⁺ — ион — комплексообразователь;

2NH₃⁰ — лиганды;

Сl^- — внешняя сфера;

Хлорид диаммин серебра (I).

Значение комплексных соединений в природе огромное. Хлорофилл, гемоглобин — это комплексные соединения живой клетки.

Хлорофилл — комплексное соединение, ионом-комплексообразователем является магний; хлорофилл отвечает за фотосинтез. Гемоглобин — комплексное соединение, ионом-комплексообразователем является железо. Гемоглобин отвечает за газообмен в клетке: снабжает клетку кислородом и удаляет углекислый газ. Витамин В-12 — это комплексное соединение кобальта. Таким образом, от комплексных соединений в живых организмах зависит обмен веществ.

В солях присутствует ионная связь, ковалентная полярная снизь, а в комплексных соединениях между ионом-комплексообразователем и лигандами — связь по донорно-акцепторному механизму.

В повседневной жизни соли имеют огромное значение (демонстрация некоторых солей). В быту NaHCО₃ — гидрокарбонат натрия, пищевая сода; СаСО₃ — карбонат кальция, мел, известняк, мрамор; стеарат Na, К — твердое и жидкое мыло; КМnO₄ — дезинфицирующее средство: минеральные удобрения: азотные NH₄NO₃ — нитрат аммония, калийные KCl — хлорид калия, фосфорные (NH₄)₂HPO₄ — гидрофосфат аммония.

В промышленности: соли катализаторы АlСl₃; FeBr₃; биологическое значение: соли NaCl, KCl; Na₂HPO₄; NaHCO₃; CaF₂; Са₃(РO₄)₂; малахит (CuOH)₂CO₃ — минерал.

В конце урока в качестве итога можно предложить самостоятельно без учебника составить схему классификации неорганических веществ.

III. Домашнее задание

§ 17, с. 176—178. Дать названия, распределить согласно классификации:

S, Al(OH)₃; H₂SO₃; NO; BaO; Р₂O₅; Hi; Mg(OH)₂; CaSO₄; Н₃РO₄; NaHSO₄; (ZnOH)Cl; KNO₃; Li₂CO₃; Na₃[AlF₆]; NH₄Fe(SO₄)₂; CaHPO₄.

Рекомендации учителю

На данном уроке учащимся можно предложить подготовить реферат-сообщения по простым веществам — металлам и их соединениям, а также по простым веществам — неметаллам и их соединениям. Сообщения будут заслушиваться на уроках-семинарах данной темы.

План сообщения

1. История открытия элемента. Почему так назван? Нахождение в природе, получение.

2. Особенности строения атома. Степени окисления.

3. Особенности физических свойств простых веществ. Химическая связь, кристаллическая решетка.

4. Особенности химических свойств.

5. Важнейшие области применения в чистом виде и в виде соединений.

Следует напомнить учащимся о том, что реферат-сообщение необходимо заранее показать учителю для ознакомления и получения рекомендаций.