Модульный урок химии по теме Агрегатные состояния вещества и типы кристаллических решеток

Введение

Доминирующая
дидактическая цель:
Знать различные состояния вещества и зависимость их от
кристаллической решётки; типы кристаллических решёток; уметь называть примеры
веществ с разными кристаллическими решётками и их физические свойства.

Триединая дидактическая
цель:

  1. Образовательный
    аспект:
    создать условия для усвоения сложных химических понятий состояния
    веществ, типов кристаллических решёток, зависимость состояния и свойств
    вещества от типа кристаллической решётки; создать условия для понимания единства
    мира; для стремления самостоятельно прогнозировать свойства веществ в
    зависимости от внутреннего строения.
  2. Воспитательный
    аспект
    : создать условия для воспитания 
    уважительного отношения к товарищам, отвечающим на вопросы; воспитания
    доброжелательного отношения при допущении товарищами ошибок; для стремления
    самостоятельно ставить и решать проблемные задачи; для воспитания
    целеустремлённости и упорства в достижении понимания темы.
  3. Развивающий
    аспект:
    создать условия для развития абстрактного мышления учащихся; умение
    использовать аналогии при изучении абстрактного материала для понимания
    субмикроскопического строения вещества в различных агрегатных состояниях; для
    развития навыков свёртывания информации в схемы и таблицы; для использования
    различных способов выражения однозначной информации; создать условия для
    развития самостоятельности мышления и учебной работы, логического мышления;
    умения использовать полученные ранее знания в новых случаях; умения слушать,
    запоминать, анализировать, прогнозировать и добиваться результата поставленной
    цели.

Адаптированная цель
для учащихся (трёхуровневая):

  1. Репродуктивный
    уровень
    : иметь представление о сложности окружающего мира и строения
    веществ; знать и называть агрегатные состояния веществ; иметь представление о различных
    типах кристаллических решёток.
  2. Конструктивный
    уровень:
    уметь определять взаимосвязь между типом кристаллической решётки и
    состоянием вещества и его физическими свойствами; использовать для осмысления и
    понимания метод аналогий; знать и называть типы кристаллических решёток и виды
    состояния вещества; знать, какими свойствами будет обладать вещество при
    определённом типе кристаллической решётки.
  3. Творческий
    уровень
    : уметь, пользуясь методом аналогий переносить полученные знания из
    одной области в другую; пользуясь абстрактным мышлением представлять те
    процессы, которые происходят в вещества на субмикроскопическом уровне и которые
    не могут быть проиллюстрированы экспериментально; использовать полученную
    информацию путём её преобразования в других разделах и областях знаний;
    осуществлять моделирование и координирование; действовать по прогнозированию и
    разрешению проблемной цели.

Дополнения к уроку

1. Синквейны – это
японские пятистрочные стихи.

Правила составления синквейна:
В синквейне 5 строк.
1 – понятие (одно слово).
2 – прилагательные (два слова).
3 – глаголы (три слова).
4 – предложение (из четырёх слов).
5 – существительное (одно слово).

Прилагательные и глаголы должны раскрывать понятие, а
предложение – иметь смысловой характер.

2. Карточка – путеводитель (см. Приложение 1)

3. Задание по составлению синквейна

4. Таблица (см. Приложение 2)

5. Оценочный лист

6. Домашнее задание – выдаются на каждого ученика в печатном
варианте.

7. Презентации (см. приложение 3,
приложение 4).

В презентации столбцы заполняются
последовательно для газов, для жидкостей и для твёрдых веществ.  В связи с этим возникают некоторые особенности
просмотра слайдов: последовательность просмотра: Слайды № 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8
(заполняются ячейки для газообразных веществ);9; 10; возврат на слайд № 5
(заполнение ячеек для жидкостей 5; 6; 7; 8);11; 12; возврат на слайд № 5
(заполнение ячеек для твёрдых веществ 5; 6; 7; 8); 13; 14; 5.

Учащиеся заполняют печатный вариант карточки в той же
последовательности.

Занятие первое

Ход урока

Эпиграф:

Другого ничего на свете нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах,
Всё – от песчинок малых до планет
Из элементов состоит единых.

М.В.Ломоносов

Здравствуйте. Я рада вас видеть.

Сегодня объектом нашего исследования станут вещества, их
состояние и свойства. Поэтому тема урока: Состав и свойства веществ разных
агрегатных состояний.

И начнём мы наш урок со слов нашего великого земляка
М.В.Ломоносова (зачитывается эпиграф).

Ребята, как Вы понимаете эти слова?

(Высказывания учащихся.)

- Действительно, всё в мире образовано из одних и тех же
частиц, в этом заключается единство нашего мира. А поскольку мы живём в мире
веществ, то все вещества состоят из одних и тех же частиц – молекул. Однако мы
видим вокруг очень разнообразные вещества. В чём же причина? Во внутреннем
строении и взаимоотношениях между частицами.

- Вот сегодня перед нами и стоит большая проблема:
«поникнув» вглубь веществ узнать и понять – как же ведут себя частицы внутри
каждого вида молекулярного вещества , какие
«отношения» — связи возникают между ними и какими свойствами при этом будет
обладать вещества в целом.

Все вещества существуют на Земле в трёх агрегатных
состояниях.

- Назовите их, пожалуйста.

- Вещества представлены
в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.

- Что же происходит внутри каждого вещества и почему оно
принимает именно этот вид..

И как Алиса в страну чудес мы с вами и отправимся в глубины
вещества.

- Для плодотворной работы нам потребуются «карты-путеводители»,
они находятся перед вами. В них вы должны занести все сделанные вами во время
исследования открытия. А я буду вам помогать.

- Итак – отправляемся, и первая встреча – газы.

- Неожиданно мы оказываемся на футбольном поле, где
соревнуются игроки-молекулы.

- На футбольном поле достаточно пространства для манёвра –
длинных рывков, обводок, сложных многоходовых комбинаций. Футболисты довольно
независимо и быстро перемещаются по полю, расстояния между ними достаточно
большие, что обеспечивает большую длину свободного пробега, движутся игроки
беспорядочно – хаотично, нет никакой необходимости удерживать игроков рядом
друг с другом, игроки разных команд свободно «перемешиваются», если команда
проигрывает, то игроки начинают двигаться быстрее.

Так ведут себя
молекулы газов:

Расстояние между
молекулами велико, подвижность молекул велика, число столкновений небольшое,
упорядоченность в расположении отсутствует, движение хаотичное, низкие силы
межмолекулярного сцепления, отличная способность к перемешиванию частиц, при
нагревании движение ускоряется.

- Благодаря такому поведению частиц газы приобретают
определённые физические свойства:

  • Не имеют определённой формы и размеров
  • Обладают высокой текучестью
  • Хорошо сжимаемы. (Если хорошо сжать литр воздуха,
    его объём можно уменьшить до объёма напёрстка).
  • Обладают высокой степенью диффузии. (запахи распространяются с
    удивительной быстротой).
  • Имеют низкую плотность.

- Эти свойства газов давно замечены людьми:

-Ветер, ветер, ты могуч, ты гоняешь стаи туч,
Ты волнуешь сине море, гордо веешь на просторе.

На воздушном океане без руля и без ветрил
Тихо плавают в тумане хоры стройные светил;
Средь полей необозримых в небе ходят без следа
Облаков неуловимых волокнистые стада….

- Из мира газового футбола мы отправляемся … на дружескую
вечеринку.

Проходит она в довольно тесном зале. Приглашённые,
ведут себя по-разному. Кто-то ходит, кто-то спокойно беседует с друзьями.
Каждый из присутствующих может относительно свободно перемещаться, но в целом
движение ограничено размерами зала.

Кроме того, гостей довольно много и надо всё время
оглядываться, чтобы не толкнуть кого-нибудь или не наступить на ногу. Гости
располагаются на расстоянии друг от друга и могут двигаться, но достаточно
близко друг к другу, и если мы предложим перейти в зал поменьше, они откажутся:
и так тесно. Расстановка людей в зале всё время меняется: кто-то начинает новый
танец, кто-то отходит отдохнуть. Хотя люди вовсю
развлекаются, но если посмотреть на зал сверху, то возникает ощущение их
спокойного «перетекания» по помещению. Общая атмосфера вечеринки удерживает их
рядом друг с другом, образуя связи, но эти связи не всегда прочные. Танцующие,
образуют плотную структуру. К середине вечеринки
люди «разогреваются» и движение становится более интенсивным.

Эта картинка
аналогична строению жидкостей:

Расстояние между
молекулами мало, подвижность молекул ограничена, число столкновений велико,
степень упорядоченности небольшая, хаотичное движение молекул, выраженное
слабо; высокие силы межмолекулярного сцепления,
степень перемешивания частиц велика, при нагревании движение ускоряется.

Особенны и физические свойства жидкостей. Назовите их.

(ответы учащихся)

  • Не имеют определенной формы, но имеют
    определённый объём (купили пакет молока объёмом пол-литра, перельём молоко в
    бутылку – тоже пол-литра, в
    кастрюльку – опять те, же пол-литра)
  • Обладают текучестью
  • Несжимаемы (наберём воду в
    пластиковую бутылку до полной, закроем крышкой и попробуем сдавить, у нас
    ничего не получится. Бутылка с водой способна выдержать
    вес легкового автомобиля)
  • Довольно высокая плотность, даже твёрдость –
    если ударить рукой по воде это сразу становится понятно.
  • Особое свойство жидкостей – поверхностное
    натяжение, которое возникает из-за прочных связей между молекулами. Это
    свойство вода приобретает благодаря особому строению молекул – дипольному ( два
    полюса + и -), и при столкновении ведут себя не как
    шары в бильярде, а как репейник: едва коснутся при встрече – тут же сцепляются
    и образуют плотную плёнку на поверхности.

И свойства воды не остались незамеченными человеком:

Мчится родник среди гула таёжного
Бойкий, серебряный и тугой,
Бежит возле лагеря молодёжного
И песню леса несёт с собой….

Есть просто газ – легчайший водород
Есть просто кислород, а вместе это –
Июньский дождь от всех своих щедрот,
Сентябрьские туманы на рассвете….

- А что же происходит в «недрах» твёрдых веществ?

- Оказывается, там царит строгая воинская дисциплина. В строю за каждым
солдатом закреплено постоянное место. Это
место солдат обязан сохранять и при построении и при движении. Самостоятельное
перемещение внутри строя запрещается, возможно только
движение всей колонной. Солдаты стоят плотно плечом к плечу, расстояния между
ними маленькие. Особенности армейской дисциплины образуют прочные связи между
солдатами в строю: от каждого зависит сохранение строя. Стакиваться солдаты не
могут, т.к. движутся только все вместе. И даже на марш-броске, когда все
солдаты разогреваются, нарушить строй нельзя.

И молекулы ведут себя
точно также:

Расстояния между
молекулами мало, структура жёстко связана и молекулы расположены упорядоченно,
прочные внутримолекулярные связи, 
хаотическое движение отсутствует, возможны только колебательные
движения, столкновения молекул не происходит ( у
каждой молекулы своё чётко определённое место в пространстве, в узлах
кристаллической решётки), при нагревании молекулы не разрывают связи с
соседними молекулами.

- Какие же свойства приобретают при этом твёрдые вещества?

(предположения учащихся)

  • Чёткая форма и размеры
  • Абсолютная нетекучесть, а твёрдость
  • Несжимаемость
  • Высокая плотность
  • Прочность

Такие свойства непременно были отмечены людьми:

И горы стоят великанами…
Могучие, крепкие воины.
Их прочность веками проверена…
Незыблемы, успокоены…
И железная лопата в каменную грудь,
Добывая медь и злато, врежет страшный путь.

М.Ю.Лермонтов.

- Итак, мы пришли к выводу, что все вещества имеют сложное
субмикроскопическое строение, состоя из одних и тех же частиц – молекул в
разных агрегатных состояниях отличаются по своему поведению: твёрдые вещества и
жидкости – несжимаемы, жидкости и газы – текучи, твёрдые вещества обладают
формой, и многое другое.

- То, что мы узнали о секретах веществ – это только начало
длинного и увлекательного пути познания строения вещества.

Но мы уже не в начале пути, мы сегодня узнали многое.

Давайте вспомним, что нам стало известно о состоянии
веществ. И выразим эти знания в творческой форме – в форме синквейна.

Задание:
составить синквейн, показывающий строение и свойства

1-ый ряд: твёрдых веществ; 2-ой ряд: газов; 3-ий ряд:
жидкостей.

Заслушивание и обсуждение некоторых вариантов, выяснение о
каких свойствах говорится (количество заслушиваемых
вариантов регламентируется временем).

- Вещества могут переходить из одного агрегатного состояния
в другое.

Твёрды вещества могу превращаться в жидкости, а жидкости – в
твёрдые вещества, газы – могут сжижаться, а жидкости – испаряться т.е. превращаться в газы.

Примером такого поведения служит знакомая нам вода.

Что же происходит при таком непостоянном поведении?

Всему виной скорость движения молекул: Мы установили, что
кое в чём жидкости и твёрдые вещества похожи: молекулы в них упакованы плотно,
расположены близко одна от другой и крепко соединены межмолекулярными связями,
движение молекул ограничено. А молекулы
газов на огромной скорости, не успев сцепиться, отталкиваются друг от
друга. Но, чем выше температура, тем
быстрее движутся молекулы, и увеличивается возможность разрыва связей между
ними, и наоборот: чем ниже температура, тем медленнее движутся молекулы и
увеличивается возможность их сцепления. Значит, любой газ можно охладить до
такой степени, что он превратится в жидкость и даже в твёрдое вещество!

Конечно, в твёрдом веществе и в жидкости молекулы не летают,
как в газе. В твёрдом веществе они «приплясывают», не сходя с места. А в
жидкости молекула попляшет, попляшет на одном месте, потом прыг! – и уже
отплясывает на другом, ещё через какое-то время – на третьем, и так далее. Самые
энергичные молекулы могут допрыгаться до того, что окажутся на поверхности,
расцепятся с соседними молекулами и улетят: жидкость испаряется. А если её
нагреть до кипения, то расцепляться начнут не только молекулы на поверхности,
но и внутри жидкости, пока вся она не превратится в пар или в газ, что одно и
то же.

С большим повышением температуры молекулы твёрдого вещества
начинают отдаляться друг от друга, плавно становясь жидкостью, а когда
разрываются межмолекулярные связи – то и газами.

При понижении температуры всё происходит наоборот.

Есть газы, которые даже при малом давлении превращаются в
жидкость, значительно уменьшаясь в объёме. (Метан, пропан, бутан). Мы
используем их в газовых приборах.

- Отгадайте, о чём идёт речь:

Без крыльев летят, без ног бегут, без паруса
плывут ( Облака. вода в виде
газа)

На дворе переполох – с неба сыплется горох.
Съела пять горошин Нина – у неё теперь ангина. (Град. В виде твёрдого вещества).

Без пути и без дороги ходит самый
длинноногий.
В тучах прячется, во мгле, только ноги на земле. (Дождь. Жидкость)

Утром бусы засверкали, всю траву собой заткали,
А пошли искать мы днём – ищем, ищем – не найдём. (Роса. Испарение жидкости)

Занятие второе

Ход урока

Только кристаллические вещества имеют упорядоченное
расположение частиц.

Частицы, из которых могут состоять вещества – это молекулы,
атомы или ионы. Они располагаются в определённых точках пространства, образуя
узлы. Если их соединить прямыми линиями, получается каркас – решётка. Так и
возникает кристаллическая решётка вещества. Если в узлах решётки находятся
молекулы – кристаллическая решётка называется молекулярной. Если в узлах располагаются
атомы – кристаллическая решётка называется атомной. Ну, а если в узлах расположены
ионы – образуется ионная кристаллическая решётка. Особое место занимает металлическая
кристаллическая решётка. Значит можно выделить кристаллические решётки четырёх типов.

А что же происходит между частицами внутри кристаллической
решётки каждого типа?

Какие физические свойства приобретают вещества, в
зависимости от типа кристаллической решётки?

Это нам и предстоит выяснить!

И мы вновь отправляемся в недра вещества.

Наши наблюдения мы будем заносить в таблицу:

Тип
кристаллической
решётки

Молекулярная

Атомная

Ионная

Металлическая

Частицы в узлах
решётки

Связи между
узлами

Примеры
веществ

Физические
свойства

И вот перед нами молекулярная
кристаллическая решётка.
А что же внутри?

Молекулы – это семейные пары. В каждой паре супругов
связывают прочные семейные узы, а вот отношения между парами носят
поверхностный характер: они могут дружить семьями, испытывать к другой паре
дружеские чувства, но довольно свободно могут обойтись и без других пар.

В узлах молекулярной кристаллической решётки — молекулы, атомы в них связаны прочными
ковалентными связями. В то же время отдельные молекулы взаимосвязаны гораздо
слабее, что делает молекулярный кристалл довольно непрочным.

Такие решётки имеют вещества жидкого или газообразного
состояния. Например:

Кислород, вода, углекислый газ и др.

Такие вещества:

  • Непрочны;
  • Летучи;
  • Хрупки;
  • Хорошо растворимы;
  • Легкоплавки;
  • Электропроводны.

В узлах атомной
кристаллической решётки
располагаются атомы, словно гимнасты, связанные в
прочную пространственную сеть. Единство всех гимнастов определяет единство всей
конструкции. Целостность всей структуры поддерживается усилиями каждого из
гимнастов. Зависимость людей друг от друга в этой ситуации больше, чем в других
типах решёток. Взаимосвязь в пирамиде между гимнастами очень прочна: стоит
одному гимнасту ослабить только одну связку, и вся структура может рухнуть.

В узлах атомной кристаллической решётки атомы связаны
прочными ковалентными связями в протяжённую пространственную сеть. Вся структура
отличается таким внутренним единством, что можно сказать, что весь кристалл
представляет одну молекулу. Атомные кристаллы отличаются повышенной прочностью.
Высокая взаимосвязанность узлов атомной кристаллической решётки сочетается с её
хрупкостью.

Вещества атомного строения плавятся при более высоких
температурах – т.е.

  • Тугоплавкие;
  • Нелетучие;
  • Прочные;
  • Нерастворимые;
  • Но, хрупкие.

Это, например, такие вещества как – кремний, кварц, алмаз и
др.

Прочным является и ионный кристалл, в узлах которого расположены
разноимённо заряженные ионы, удерживаемые силами электростатического притяжения.

Представьте себе
группу расположенных в шахматном порядке юношей и девушек. Пусть юноши – это
катионы (ионы с зарядом +), а девушки – анионы (ионы с зарядом -).

Тогда каждый человек оказывается в зоне действия обаяния
окружающих его представителей противоположного пола, к которым он или она в
силу закона притяжения противоположностей испытывает интерес. Этот интерес
одинаково выражен во всех направлениях, поскольку юноши холостые, а девушки
незамужние.

Поэтому в ионном кристалле прочные связи электростатического
притяжения между ионами по всему кристаллу.

И вещества с такой кристаллической решёткой обладают:

  • Прочностью;
  • Твёрдостью;
  • Тугоплавкостью;
  • Электропроводностью;
  • Возможна растворимость.

Примерами веществ с ионной кристаллической решёткой вам
хорошо знакомы – это соли (хлорид натрия – поваренная соль), щелочи — гидроксид натрия.

И вот перед нами металлы.
Металлы в твёрдом состоянии очень удивительны!

Давайте заглянем на пасеку…

Там уже находится
группа мужчин – катионов, а всё пространство между ними заполнено летающими
пчёлами – это свободные электроны.

Деваться мужчинам некуда – повсюду пчёлы! Когда пчела садится на плечо к мужчине – катиону, он
превращается в атом, когда улетает – он опять катион. Поэтому в узлах металлической
кристаллической решётки
периодически оказывается то катион, то атом, а летающие пчёлы – электроны
создают общее связующее облако – электронный газ. Он объединяет все
катион-атомы в единую очень прочную структуру с особыми физическими свойствами.

Металлические кристаллы

  • Прочные;
  • Обладают металлическим блеском;
  • Высокая тепло- и электропроводность;
  • Пластичность;
  • Ковкость

Таким строением кристаллической решётки и свойствами
обладают только металлы.

- Не правда ли, вещества очень интересны и снаружи и внутри?

- Скажите, подтверждаются ли в результате нашего
исследования слова эпиграфа?

Другого ничего на свете нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах,
Всё от песчинок малых до планет
Из элементов состоит единых.

Давайте вспомним, какие кристаллические решётки образуют
вещества.

(Ответы учащихся.)

В чём особенности молекулярной (атомной, ионной,
металлической) кристаллической решётки?

(Ответы учащихся.)

Какие свойства приобретает вещество молекулярного (атомного,
ионного, металлического) строения?

(Ответы учащихся.)

А теперь давайте поиграем.

Я буду загадывать вам загадки, а вы отгадайте, о каком агрегатном состоянии вещества идёт
речь, и какая кристаллическая решётка у этого вещества.

1. И заступом и молотом пытался быть расколот он,
Но выстоял и выдержал, в бою нелёгком выжил он.
(Твёрдое
вещество – кристалл. Атомная кристаллическая решётка).

2. Не конь, а бежит, не лес, а шумит.
(Жидкость, молекулярная
кристаллическая решётка).

3. Из горы кусочек вынули, в деревянный ствол задвинули.
(графит – твёрдое
вещество, атомная кристаллическая решётка).

4. Такое встретишь редко: он удушливый и едкий,
Но видом он пленяет глаз. И вещество зовётся ….
(Газ, молекулярная
кристаллическая решётка).

5. Видишь мрамор? Это просто кальций кислотою превращенный в
карбонат.
(соль, твёрдое
вещество, ионная кристаллическая решётка).

6. Он блестел и так манил, но в горнило угодил,
И в безудержном огне, он размяк в кромешной мгле.
А когда от сна очнулся – самоваром обернулся.
(твёрдое вещество –
металл, металлическая кристаллическая решётка).

7. По нему я без оглядки пробегаю по домам.
Вы включите свет, ребятки, он его доставил к вам.
(твёрдое вещество –
металл, металлическая кристаллическая решётка).

8. Был металл щелочной, подружился он с газом.
Родилось вещество, столь приятное глазу.
А без него никогда, не будет вкусной еда.
(твёрдое вещество –
соль, ионная кристаллическая решётка).

Молодцы! Вы очень хорошо потрудились. Однако каждый
поработал по – разному. И сейчас каждый сам определит
как.

Для этого, пожалуйста,:

1.Ответьте на вопросы:

  • Вспомните цель урока.
  • Достигли ли вы цели урока? В какой степени?

2. Оцените свою работу на уроке: «отлично», «хорошо»,
«плохо».

3. Выберите домашнее задание. Информацию по рассмотренной нами проблеме вы найдёте:

  • В
    учебнике химии 8 класса, в § 22.
  • В
    книге Майлена Константиновского «Почему вода мокрая» и книгах других авторов.
  • Интернете на сайтах: « Химия для всех»; «Мир
    химии»; «Обучающая программа «1С: Репетитор. Химия»».

4. Выполнив задания:

  • Составьте синквейны о переходе вещества из одного агрегатного состояния в
    другое. По желанию, изобразите этот процесс рисунком.
  • Что такое
    кристаллическая решётка?
  • Какие
    частицы могут располагаться в узлах решётки?
  • Напишите мини – сочинение, в котором отражалось бы строение веществ и их
    свойства, строение кристаллических решёток (выполняется по желанию).

В восхитительном мире живём мы с тобой…
Здесь и ветер, и воды, и свод голубой,
Превосходные камни – гранит и агат
Под ногами лежат… Человек, ты богат!

Только что ни возьми, и куда не смотри
Удивительный мир ты откроешь внутри.
Где молекул и атомов сказочный рой
Создаёт всё, что нас окружает с тобой.

- Урок окончен. Спасибо за сотрудничество.


Следующий: