ГПОАУ «АмАК» отделение №4 с. Тамбовка
Открытый урок. Дисциплина: Химия.
Преподаватель: Нестеренко Л.Н.
Тема: Сплавы черные и цветные.
Цель урока: сформировать понятие о сплавах, их классификации и свойствах. Познакомить обучающихся с важнейшими сплавами и их значением в жизни общества.
Задачи:
Содействовать формированию систему знаний о сплавах, их классификации и свойствах в зависимости от кристаллической решетки, а также значением сплавов в жизни общества;
Содействовать развитию умения анализировать, сравнивать, обобщать и делать выводы на основании уже имеющихся и вновь полученных знаний как по химии, так и по другим дисциплинам. Прививать навыки поисковой и самостоятельной работы. Продолжить работу над формированием навыков по применению знаний при решении теоретических и практических задач, формирование предметной компетентности.
Содействовать в ходе урока формированию научного мировоззрения, коммуникативной и информационной компетенции. уважения к труду российских умельцев.
Тип урока: Комплексное применение знаний и умений.
Методы и приемы: беседа, работа в тетради, лабораторные исследования, работа у доски, демонстрация опытов, заполнение таблиц, презентация к уроку.
Компетенции: учебно-познавательные, информационные, ценностно- смысловые, коммуникативные.
Оборудование и реактивы: коллекция сплавов черных металлов: чугун и сталь, изделия из них, мультимедийная установка, презентация к уроку, кристаллические решетки металлов и сплавов
План урока.
История металлов и сплавов, строение сплавов, классификация сплавов и свойства их. Работа с презентацией, учебником, составление таблицы. Выводы.
25 мин.
5.
Закрепление изученного материала
Выполнение заданий в тетради
10 мин.
6.
Рефлексия
Самооценивание работы за урок. Выставление отметок.
3 мин.
7.
Домашнее задание
Страница
1 мин.
Ход урока.
I.Организационный этап
II.Актуализация опорных знаний.
Где находятся металлы в природных условиях? -находятся в земле.
В чистом виде или в сочетании с чем либо? - в основном в рудах в сочетании с солями и оксидами. .(слайд) Такие как Au, Pt, Cu и Ag, обладают химической устойчивостью и встречаются в чистом виде. .(слайд)
В реальной жизни металлы в чистом виде встречаются редко, а в
основном мы имеем дело со сплавами.(слайд)
Разделите записанные ниже вещества на 2 группы: алюминий, цинк, сталь, кальций, чугун, бронза, медь, олово, латунь. По какому признаку провели классификацию? Предложите свои версии ответов.
Какая тема сегодняшнего урока? – сплавы.
Какие сплавы вы предполагаете могут быть? -Сплавы черных и цветных металлов. Запишем тему урока: Сплавы черные и цветные.
III. Целепологание
Изучить история металлов и сплавов. Рассмотреть строение сплавов, виды сплавов, классификация сплавов и свойства их. составление таблицы. Сделать выводы, выделять главное, сравнивать и обобщать;
IV. Изучение нового материала
– Как давно люди начали использовать металлы?( вспомните из истории)- железный век, медный век, бронзовый век. Почему они так названы?
Часы истории человечества стали отсчитывать время быстрее, когда в его жизнь вошли металлы и их сплавы. Век каменный сменился веком медным, потом - бронзовым, а затем веком железным. На Руси из древне использовали сплавы металлов, умельцы много знали о достоинствах сплавов.(слайд) Обратите внимание на Царь-пушку, отлитую в 1586 году. Главное достоинство всякого колокола – его благозвучность. Но отлить колокол требуемого тона и нужного веса было нелегко. Чуть ли не главным условием успеха был состав сплава. Бронза для колокола должна обладать высокой твердостью, чтобы обеспечить хорошее звучание при многочисленных ударах языка о края колокола, и при этом не быть хрупкой, она не должна подвергаться значительным деформациям, а также выкрашиваться при ударах. В XX столетии был установлен состав колокольной бронзы: из чистого серебра (525 кг), золота (75 кг), меди (85%) и олова (13%). Вес его составляет почти 200 тонн! (слайд)
Демонстрация. Демонстрируем образцы из коллекции «Металлы и сплавы», отмечая при этом их физические свойства, стойкость к коррозии, преимущества сплавов.
Сплавы – это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых по крайней мере один – металл.
Компонентами сплавов могут быть и неметаллы, и соединения.
Общее свойство металлов и сплавов — их кристаллическое строение, характеризующееся определенным закономерным расположением атомов в пространстве. Для описания атомно-кристаллической структуры используют понятие кристаллической решетки, являющейся воображаемой пространственной сеткой с ионами (атомами) в узлах.(слайд)
[pic] [pic]
Металлы и сплавы состоят из прочно соединенных друг с другом зерен. Такое строение формируется в процессе кристаллизации металла и перехода его из жидкого состояния в твердое.
Хочу заметить, что в результате затвердевания смеси, возможно, образование нескольких видов сплавов. [pic]
1. Твердые растворы: (слайд) они получаются, если расплавленные металлы
неограниченно растворяются друг в друге, то есть смешиваются в любых
соотношениях. Компонентами могут быть металлы, кристаллические
решетки которых одного типа, а атомы мало различаются по размеру.
Например, золото и серебро, серебро и медь, медь и никель.
Такие сплавы содержат в узлах кристаллической решетки атомы обоих
металлов, а потому они однородны.
2. Механическая смесь металлов: Расплавленные металлы смешиваются
между собой в любых соотношениях, но при охлаждении образуется не
твердый раствор, а сплав, состоящий из мельчайших отдельных
кристалликов каждого из металлов. Например, свинца и олова, свинца и
серебра, висмута и кадмия.
3. Интерметаллиды: такие сплавы получаются, если расплавленные металлы вступают во взаимодействие и образуют между собой химические
соединения. Например, медь и цинк, Кальций и сурьма, свинец и натрий.
Химическая связь в сплавах – металлическая, поэтому они обладают теми же физическими свойствами, что и металлы: металлическим блеском, пластичностью, электро- и теплопроводностью и др.
Но эти свойства несколько изменяются в более полезные для человека свойства.
Если составлять полную классификацию, то она будет выглядеть следующим образом (слайд)
[pic]
В металлургии железо и его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.
Подавляющее большинство железных (или черных) сплавов содержит углерод. Их разделяют на чугуны и стали.(слайд)
– Сейчас мы познакомимся с основными сплавами железа и цветных металлов.
Заполним таблицу, где отметим название и состав, свойства и применение.
Бронза сплав меди с оловом, иногда в нее добавляют
цинк, свинец, алюминий, марганец, фосфор и кремний. Добавки влияют на
свойства сплава. Так количество олова меняется от 5 до 25%, если его
больше сплав становится хрупким. Фосфор добавляется для предотвращения
окисления олова до оловянной кислоты. А свинец добавляется для
жесткости. Наряду с изготовлением орудий труда и изделий культового
назначения уже в глубокой древности из бронзы начали отливать скульптуру.
Первая из них появилась в 3 тысячелет ии до нашей эры в Месопотамии. Это
была статуя местного божества. В России из бронзы лились даже колокола.
Из нее отлиты знаменитые Царь –колокол и Царь –пушка. Бронза относится
к интерметаллидам.
2. Латунь является сплавом, состоящим из меди и цинка, причем процент
цинка может достигать 50%. Иногда в него добавляют олово, марганец,
алюминий, свинец, кремний, но их количес тво колеблется от 0.08 до 1.2 %.
Данный сплав обладает хорошими механическими свойствами, устойчив к
коррозии, легко обрабатывается. Открытие латунного сплава связано с
кораблестроением. До открытия латуни суда смолили, но такой защиты было
не достаточно. И борта стали обивать латунными пластинами, которые не
боятся контак та с водой. Помимо защиты, пластины просто красивы, так как
сплавимеет красивый желто –золотис тый цвет. В современной
промышленности латунь применяется для изготовления водопроводных
кранов, любых предметов находящихся в тесном контакте с водной средой.
3. Мельхиор представляет собой соединение меди и никеля, причем процент
никеля составляет 29 – 33%, иногда с добавлением серебра. Был получен с
целью создания боле дешевой альтернативы серебру, и в отличие от первого
не стирается, так как более прочный. Мельхиор служит материалом
получения посуды, столовых приборов, из него чеканили монеты. Это
прочный материал, легкий в обработке.
4.Дюралюминий состав из алюминия и меди 6 –8%. С добавками магния,
марганца, кремния. Медь добавлена в сплав для придания ему большей
мягкости, что упрощает его обработку, а так же для прочности. Используется
как строительный материал, для изготовления легких и прочных
конструкций, а так же в современном самолетостроении.
5. Чугун сплав железа и углерода (2 -4.5%), с добавками марганца до 3%,
кремния до 4.5%, серы до 0.08%, фосфора до 2.5%. чугун сыграл важную
роль в развитии изобразительного искусства и архитектуры. В России его
применение в архитек туре началось с литых столбов, которые производили
заводы Демидова на Урале. Изобретение данного сплава стало причиной
революции в мос тостроении. Вообще, литье из чугуна – самостоятельный
вид искусства. Особо почетное место в «чугунном кружеве» принадлеж ит
Воронихинской решетке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году она до сих
пор является украшением центра города. Но данный сплав, в силу
коррозионной стойкости и прочности применяется и для изготовления
кухонной утвари.
6. Сталь сплав железа и углерода (0.04 –2%), и добавок марганца(0.1 –1%),
кремния(0.4%), серы(0.08%), фосфора(0.09%), если сталь легированная, то в
нее добавлены хром и никель. Сталь -основа современной техники. Она
прочная, легкая, коррозионностойкая. В старину она считалась драгоценным
металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был
булат. Его родина –Индия. До 19 века сталь считалась исключительно
оружейным сплавом, но в 1830 году в Англии из нее стали делать бытовые
предметы: шкатулки, подносы, портсигары. В 20 веке из стали начали
изготавливать светильники, и даже барельефы. Сталь с различными видами
обработки может иметь золотой, красный, синий, зеленый, оранжевый цвет.
7. Нихром состоит из никеля до 78% и хрома. Выдумка современных
мастеров. Поскольку данный сплав является жаропрочным и обладает низкой
теплопроводностью, а так же высокой сопротивляемос тью элек тричеству, то из него изготовляют современную кухонную посуду, а так же детали
электронагревательных приборов.
Проверим таблицу.(слайд)
А теперь попробуйте ответить на основной вопрос
нашего урока: «Почему же люди стали использовать сплавы?» - но в конечном итоге должны сделать следующие выводы:
1. Сплавы обладают различными свойствами, поэтому есть возможность
создать сплав с нужными свойствами.
2. Не смотря на то, что в состав сплавов входят металлы, обладающ ие
определенным набором свойств (металлический блеск, высокая электро-и
теплопроводность, ковкость, плас тичность), но свойства сплава сильно
отличаются от свойств компонентов, входящих в него, что особенно ценно.
V. Закрепление изученного материала
1.Как вы думаете, подвержена ли коррозии медь – основной компонент бронзы?
2Сu + O2 + СO2 + Н2O = Сu(ОН)2 • СuСO3.
Этот процесс протекает более медленно, чем коррозия железа. На поверхности старинных бронзовых предметов постепенно образуется тёмный налет, переходящий в зеленый (достаточно вспомнить о Медном всаднике, статуе Свободы). Темный налет – это оксид меди (II), который образуется при постепенном окислении металла кислородом воздуха, а зеленый образующийся основный карбонат меди(2) по составу аналогичен минералу малахиту.
2.Как называется наука, занимающаяся получением металлов из их природных соединений минералов и руд? - носит название металлургии.
Как правило, металлы получают из сульфидных и оксидных руд в результате обжига и последующего восстановления. Вспомним, как протекает этот процесс, на примере халькозина Сu2S: работа у доски.
Сu2S + 2O2 = 2СuО + 5О2;
2СuО + С = 2Сu + СO2.
3. Из растворов солей более активные металлы вытесняют менее активные:
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4.
4.Запишите уравнения реакций следующих превращений:
Cu- СuО- СuCl2- Сu(ОН) 2- CuSO4- Cu.
1).2Cи+О2=2СиО 3)СuСl2+2NaOH=Cu (ОН)2+2NaCl.
2)СuО+2НСl=CuСL2+H2O 4)Cu (ОН)2+Н2SO4=CuSO4+2H2О.
5)CuSO4+Fe=FeSO4+Cu.
Задача: Железную пластинку массой 5,2 г выдержали в растворе, содержащем 1,6г сульфата меди. По окончании реакции пластинку вынули из раствора и высушили. Чему стала равна ее масса?
Решение. Fe+CuSO4=Cu+FeSO4. Медь оседает на железной пластинке.
n(СuSO4)=1,6/160=0,01моль. n(Fe)=5,2/56=0,093моль.Сульфат меди находится в недостатке, в реакцию вступает 0,01моль железа и образовалось 0,01 моль меди, согласно уравнения реакции.Масса пластинки после реакции равна:m=5,2+m(Cu)-m(Fe)=5,2+0,01х64-0,01х56=5,28г
Ответ:масса пластинки стала равна 5,28 граммов.
Предлагаю выполнить тест:
1. Что является сплавом?
А) никель Б) цирконий В) бронза Г) железо
2. Что не является сплавом?
А) Сталь Б) цирконий В) бронза Г) силумин
3. Сплавы Fe используются чаще, чем чистое железо так как:
А) Они дешевле Б) не ржавеют В) очень мягкие Г) легкоплавкие
4. Сплавы Аl используют чаще, чем чистый алюминий так как:
А) Они дешевле Б) очень мягкие В) более прочные Г) легкоплавкие
VI. Рефлексия
– На столах находятся вырезанные из цветного картона круги двух цветов. Выплавили ли мы с вами сегодня новые сплавы знаний, или вы уйдёте с урока с тем , с чем пришли?
Серые круги – сплавы знаний не получили
Красные круги – получен новый сплав, ребята формулируют основную, на их взгляд идею урока.
VII. Домашнее задание
Литература.
Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 9 класс. – М.: Блик и К°, 2001. – 397 с.
Габриелян О.С., Лысова Г.Г. методическое пособие. Химия 11 класс. – М.: Дрофа, 2003. – 156 с.
