Тяжелые металлы. Подготовка к ЕГЭ
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная многопрофильная школа № 44 им. В. Кудзоева
г. Владикавказа РСО-Алания
Тема урока:
«Тяжелые металлы.
Подготовка к ЕГЭ»
г. Владикавказ, 2019
Тема: Тяжелые металлы. Подготовка к ЕГЭ.
11 класс (профильный уровень).
Цели:
1. Обобщить и систематизировать знания по теме «тяжелые металлы»
2. Показать особенности строения и химические свойства металлов
побочных подгрупп.
3. Уметь использовать знания о тяжелых металлах при решении заданий
ЕГЭ.
Задачи:
1. Образовательные:
А) формирование знаний о строении d- элементов- металлов.
Б) обобщение знаний о свойствах тяжелых металлов
2. Воспитательные:
А) способствовать формированию межличностных отношений
Б) обогащать словарный запас при ответах, правильно
формулировать свои мысли.
3. Развивающие:
А) развивать познавательную активность при изучении материала
Б) продолжить формирование умений и навыков работы со
справочным материалом.
«Человек не может обойтись без металлов…
Если бы не было металлов, люди влачили бы самую омерзительную, жалкую
жизнь среди диких зверей…»
(Георг Агрокола 1556 г.)
1. Организационный момент.
Сегодня на уроке мы обобщим и закрепим знания и умения по теме
«Тяжелые металлы».
Сведения о строении и свойствах металлов побочных подгрупп являются
составной частью ЕГЭ.
Для этого необходимо вспомнить:
1. Какие металлы называются тяжелыми.
2. Где находятся эти металлы в Периодической системе Д.И. Менделеева.
3. Что называется «провалом электрона».
4. Какое состояние атома называется «невозбужденным», а какое
«возбужденным».
Выполним задание из КИМа .
Даны химические элементы: Al, Cl , Fe , S, Sc.
А) Определите, атомы каких из указанных элементов в возбужденном
состоянии имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня
ns1 np2.
(Ответ: Sc, Al.)
Б) Из указанных элементов выберите 3 элемента, которые в П.С.
Д.И. Менделеева находятся в одном периоде. Расположите выбранные
элементы в порядке уменьшения электроотрицательности.
(Ответ: Cl, S, Al)
В) Из числа указанных в ряду элементов выберите 2 элемента, которые
проявляют степени окисления +2 и +6.
(Ответ: Fe, S).
2. Актуализация знаний:
После небольшой разминки нам необходимо обобщить строение и
свойства тяжелых металлов, т.к. эти знания необходимы при решении
заданий ЕГЭ.
В большей степени нас будут интересовать строения и свойства
следующих металлов:
Fe, Cr, Mn, Cu.
Герою знаменитого романа Даниэля Дефо повезло. Корабль, с которого
он спасся, сидел на мели недалеко от острова. Робинзон сумел погрузить на
плот все необходимое и благополучно переправился на остров. Ему повезло,
еще раз цитируем роман: «После долгих поисков я нашел ящик нашего
плотника, и это была для меня поистине драгоценная находка которую я не
отдал бы тогда за целый корабль с золотом….»
Что было в плотницком ящике? Обыкновенный железный инструмент:
топор, пила, молоток, гвозди. Без железа не может обойтись даже
приключенческая литература.
Теперь на доске и в тетрадях покажем электронно-графическое строение
железа в основном состоянии:
Fe +26 )2)8)14)2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
Железо представлено 4 стабильными изотопами Fe54, Fe56, Fe57, Fe58.
Наиболее часто встречаются соединения железа 2+ и 3+ , реже +6.
Fe2+ ← Fe → Fe3+
↓
Fe6+
Оксид и гидроксид Fe2+ FeO, Fe(OH)2
Оксид и гидроксид Fe 3+ Fe2O3 Fe (OH)3
Оксид и гидроксид Fe 6+ FeO3 H2 Fe O4
Оксид и гидроксид железа +2 проявляют основные свойств.
На доске записываем уравнения взаимодействия оксида и гидроксида
железа +2 с кислотой.
FeO + H
2
SO
4
= FeSO
4
+ H
2
O
Fe(OH)
2
+ H
2
SO
4
= FeSO
4
+ 2H
2
O
Оксид железа 3+ и гидроксид железа 3+ проявляет амфотерные свойства.
На доске записываем уравнения двойственного характера этих соединений.
Fe
2
O
3
+ 6HCl = 2FeCl
3
+ 3H
2
O
Fe(OH)
3
+3HCl = FeCl
3
+3H
2
O
Fe
2
O
3
+ Na
2
CO
3
=2NaFeO
2
+ CO
2
Fe(OH)
3
+ 3NaOH = Na
3
[Fe(OH)
6
]
Оксид железа +6 и гидроксид железа +6 проявляют кислотные свойства.
FeO
3
+2NaOH = Na
2
FeO
4
+ H
2
O
H
2
FeO
4
+2NaOH = Na
2
FeO
4
+ H
2
O
Следовательно: в ряду Fe2+ →Fe3+ →Fe+6 происходит усиление
кислотных свойств.
Соединения FeO и Fe(OH)
2
в окислительно-восстановительных реакциях
проявляют свойства восстановителя.
Приведем примеры таких реакций:
(Ученики решают примеры окислительно-восстановительных реакций на
доске и в тетрадях).
3FeO + 10HNO
3
= 3Fe(NO
3
)
3
+ NO + 5H
2
O
Fe
2+
-1e = Fe
3+
|3 - восстановитель
N
+5
+3e = N
+2
|1 - окислитель
4Fe(OH)
2
+ O
2
+2H
2
O = 4Fe(OH)
3
Fe
2+
-1e= Fe
3+
|4 - восстановитель
O
2
+4e= 2O
-2
|1 - окислитель
Соединения Fe
2
O
3
и Fe(OH)
3
могут проявлять свойства и окислителя и
восстановителя.
Fe
2
O
3
+ C= 2FeO + CO
2Fe
3+
+2e= 2Fe
2+
|1окислитель
C
0
- 2e = C
+2
|1восстановитель
2Fe(OH)
3
+ 3Br
2
+ 10KOH = 2K
2
FeO
4
+6KBr + 8H
2
O
Fe
3+
-3e =Fe
+6
|2 - восстановитель
Br
2
+ 2e =2Br
-
|3 - окислитель
Следующим представителем тяжелых металлов является элемент № 24
Cr.
Это один из самых твердых металлов. Обладает высокой химической
стойкостью, используется в производстве лигированных сталей.
Большинство соединений хрома имеет яркую окраску разных цветов. За эту
особенность элемент и был назван хромом, что в переводе с греческого
означает «краска». Наиболее часто встречающиеся степени окисления хрома-
Cr
2+
, Cr
3+
, Cr
+6
.
Оксиды и гидроксиды хрома, соответствующие этим степеням окисления:
CrO, Cr(OH)
2
– проявляют основный характер.
На доске записываем взаимодействие этих соединений с растворами
кислот:
CrO + 2HBr = CrBr
2
+ H
2
O
Cr(OH)
2
+ 2HBr = CrBr
2
+ 2H
2
O
Оксид и гидроксид хрома 3+ проявляют амфотерный характер.
Cr
2
O
3
+ 2NaOH = 2NaCrO
2
+ H
2
O
Cr(OH)
3
+ 3KOH(раствор) = K
3
[Cr(OH)
6
]
Оксид и гидроксид хрома +6 проявляют кислотные свойства.
CrO
3
+ H
2
O =H
2
CrO
4
хромовая кислота
2CrO
3
+ H
2
O = H
2
Cr
2
O
7
двухромовая кислота
CrO
3
+ 2NaOH =Na
2
CrO
4
+ H
2
O - образуется соль желтого цвета хромат
натрия.
2CrO
3
+ 2NaOH =Na
2
Cr
2
O
7
+H
2
O – образуется соль оранжевого цвета
бихромат натрия.
В ряду Cr
2+
→ Cr
3+
→ Cr
+6
- усиливается окислительный характер
соединений.
Выполним задание повышенного уровня сложности.
Для выполнения задания используйте перечень веществ:
Сульфид натрия, иодид калия, нитрат магния, хлороводород, дихромат
натрия. Допустимо использование водных растворов. Из предложенного
перечня веществ выберете вещества, между которыми может протекать ОВР
реакция. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и
восстановитель в этой реакции.
Решаем на доске ОВР-реакцию. Выбираем сильный окислитель и сильный
восстановитель, это может быть Na
2
Cr
2
O
7
и HCl.
Na
2
Cr
2
O
7
+ 14HCl = 2NaCl + 2CrCl
3
+ 3Cl
2
+ 7H
2
O
2Cr
+6
+6e =2Cr
3+
|1 - окислитель
2Cl
-
-2e = Cl
2
0
|3 - восстановитель
Марганец и железо – соседи не только по таблице Менделеева, в
марганцевых рудах всегда присутствует железо. А вот в железных рудах
марганец, к сожалению, есть не всегда. К сожалению-потому, что элемент
№25 – одна из важнейших лигирующих добавок.
Электронное строение атома марганца Mn +25)2)8)13)2
Марганец в соединениях проявляет степени окисления от +1 до +7.
Наиболее стабильные это Mn
+2
, Mn
+4
, Mn
+7
.
Выполним задание повышенного уровня сложности.
Оксид марганца (IV) прореагировал при нагревании с концентрированной
соляной кислотой. Выделившийся газ пропустили через горячий раствор
гидроксида калия. Полученный раствор разделили на 2 части. К одной части
раствора добавили раствор нитрата серебра, в результате чего выпал белый
осадок. К другой части раствора прилили раствор иодида натрия, образовался
темно-бурый осадок. Составьте уравнения четырех описанных реакций.
Учащиеся у доски выполняют данное задание.
1. MnO
2
+ 4HCl = MnCl
2
+ Cl
2
+ 2H
2
O
Mn
+4
+2e = Mn
2+
|1 - окислитель
2Cl
-
–2e = Cl
2
0
|2 - восстановитель
2. 3Cl
2
+ 6KOH гор. = 5KCl + KClO
3
+ 3H
2
O
Cl
2
0
+ 2e = 2Cl
-
|5 - окислитель
Cl
2
0
– 5e = 2Cl
+5
|2 - восстановитель
3. KCl + AgNO
3
= KNO
3
+ AgCl↓
4. KClO
3
+6 NaI+3H
2
O = 3I
2
+ KCl + 6NaOH
Cl
+5
+ 6e = Cl
-
|1 - окислитель
2I
-
–2e = I
2
0
|3 - восстановитель
Следующим жизненно важным элементом Периодической системы
является 29 элемент- Сu.Это один из самых древних и самых популярных
металлов. Популярным не только в среде инженеров-конструкторов,
электриков и машиностроителей, но и у людей гуманитарных профессий-
историков, скульпторов, литераторов.
Благодаря «провалу электрона» меди характерны степени окисления +1 и
+2.
Выполним задания, которые показывают свойства меди и ее соединений:
Медную стружку растворили в разбавленной азотной кислоте и раствор
нейтрализовали едким кали. Выделившееся вещество голубого цвета
отделили, прокалили (цвет вещества изменился на черный), смешали с
коксом и повторно прокалили. Составьте уравнения четырех описанных
реакций.
Вспомним, что при растворении некоторых тяжелых металлов в
разбавленной азотной кислоте происходит образование нитратов, воды и
оксида азота (II).
1. 3Cu + 8HNO
3
(разб.) = 3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Cu
0
-2e = Cu
2+
|3 - восстановитель
N
+5
+3e = N
+2
|2 - окислитель
2. Сu(NO
3
)
2
+ 2KOH = Cu(OH)
2
+ 2KNO
3
3. Cu(OH)
2
→ CuO + H
2
O
4. CuO + C = Cu + CO
3. Рефлексивная деятельность.
На уроке мы с вами постарались обобщить материал, который посвящен
«тяжелым металлам». Для закрепления материала предлагаю самостоятельно
выполнить следующие задания:
Соль, полученную при растворении железа в горячей концентрированной
серной кислоте, обработали избытком раствора гидроксида натрия.
Выпавший бурый осадок отфильтровали и прокалили. Полученное вещество
сплавили с железом. Составьте уравнения четырех описанных реакций.
Химия - еще материалы к урокам:
- Лабораторная работа "Химические свойства оснований. Амфотерные гидроксиды"
- Методика подготовки учащихся к ЕГЭ по химии (из опыта работы)
- Презентация "Электролитические способы получение веществ"
- Конспект урока "Элемент жизни и мысли" 9 класс
- Презентация "Качественные реакции в неорганической химии"
- Урок "Реакции металлов с растворами кислот" 8 класс
