Методическая разработка открытого урока по теме «Металлы»

Реклама
Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение № 7
Методическая разработка открытого урока по теме «Металлы»
Преподаватель: Ильин Пётр Викторович.
Дисциплина «Химия». Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.
Цель урока: развитие умения решать задачи на вычисление массовой доли металлов в
сплавах.
Задачи:
1. Организовать работу по повторению основных понятий «металл» и «сплав», а также
классификацию металлов, их физические и химические свойства.
2. Познакомиться с алгоритмом расчета массовой доли металла в сплаве.
3. Рассмотреть применение металлов и их сплавов в электротехнике.
Оборудование: интерактивная доска, видеопроектор,
видеокамера, раздаточный материал для обучающихся.
ноутбуки,
документ-камера,
Ход урока:
1. Вопрос преподавателя: Какую взаимосвязь можно установить между телом человека и
электротехникой (Вашей будущей профессиональной сферой деятельности)? Что такое
металл? Что такое сплав?
2. Актуализация деятельности обучающихся: Как Вы думаете, чем мы будем сегодня
заниматься на уроке? Давайте вместе сформулируем цель нашего урока (1 минута).
3. Организация работы обучающихся по повторению учебного материала:
Группа разделяется на мини-группы по 4-5 человек, каждой из которых дается
раздаточный материал (Приложение 1), выбрав из которого мини-группа за 5 минут
составляет схему по следующим заданиям:
1 мини-группа – классификация металлов.
2 мини-группа – физические свойства металлов.
3 мини-группа – химические свойства металлов.
После выполнения задания представитель из мини-группы представляет его
выполнение и отвечает на вопросы группы. Презентация выполненного задания проводится
с помощью документ-камеры, которая проецирует схему на интерактивную доску.
4. Знакомство с алгоритмом расчета массовой доли металла в сплаве:
Массовая доля металла в сплаве – это величина, показывающая относительное содержание
металла в сплаве и выражающаяся в процентах. Например, в сплаве бронзы марки Бр.О-10
содержится 90% меди и 10% олова, это и есть величина массовой доли металла в сплаве.
Рассчитывается она с помощью формулы:
ω металла =
%), m – масса
𝑚 металла
𝑚 сплава
х 100%, где ω – массовая доля металла в сплаве (обозначается в
Следствие из формулы: m металла =
𝜔 х 𝑚 сплава
100%
Алгоритм расчета: масса сплава составляет 200 г., масса металла в сплаве равна 40 г.
Найдем массовую долю металла в сплаве.
1
Расчет: ω =
𝑚 металла
𝑚 сплава
х 100%, ω =
40 г.
200 г.
х 100% = 20 %. Массовая доля металла в
сплаве равна 20%, или ω металла = 20%.
5. Решение расчетных задач на нахождение массовой доли металла в сплаве:
К доске вызываются первая пара обучающихся (решение задачи в форме «тьютерученик»), которые будут решать следующую задачу:
Задача 1. Металл имеет заряд ядра +13. Определить металл и его относительную атомную
массу, а также его массовую долю в сплаве, если известно, что масса сплава 120 г., масса
металла в сплаве 119,88 г. Определить марку сплава.
Дано:
заряд ядра = +13
m (сплава) = 120 г.
m (металл) = 119,88 г.
Решение:
Заряд ядра соответствует порядковому номеру химического элемента.
Порядковый номер 13 (n = 13) соответствует металлу алюминий. Его
относительная атомная масса (Ar) = 26,98.
Определим массовую долю алюминия в сплаве по формуле:
ω=
𝑚 (металл)
𝑚 (сплав)
х 100 % =
119,88 г.
120 г.
х 100 % = 99,9 %.
По ГОСТ 3549-55 алюминий с массовой долью 99,9 % входит в состав
электротехнического сплава марки АВ0000. Это самый чистый сплав
алюминия (поэтому в обозначении ее марки используются 0000). Ее
используют для изготовления проводов, кабелей, электродов в
электрических конденсаторах.
Ответ: металл – алюминий, Ar = 26,98, ω (металла в сплаве) = 99,9%,
марка сплава – АВ0000
Найти:
1.Название металла.
2.Ar (металл) - ?
3.ω (металла в сплаве) ?
4. Определить марку
сплава.
К доске вызываются первая пара обучающихся (решение задачи в форме «тьютерученик»), которые будут решать задачу 2:
Задача 2. В составе 250 г. электротехнической бронзы марки Бр.О-10 определить массу
металлов, образующих сплав, а также их порядковый номер в периодической системе химических
элементов, заряд ядра и количество электронов, относительную атомную массу.
Дано:
сплав бронзы Бр.О-10
m (сплава) = 250 г.
Найти:
m1 (металл) - ?
Решение:
Бронзы – это сплавы меди с оловом, алюминием, цинком и другими
металлами, которые применяются в электротехнике. Из бронз
изготавливают провода с повышенной механической прочностью,
щеткодержатели, пружины и контактные детали для электрических
аппаратов и приборов.
2
m2 (металл) - ?
По условиям задачи нам предложена марка электротехнической бронзы
Бр.О-10. В ее состав входит 10% олова и 90% меди.
Рассчитаем массы чистых металлов, входящих в состав данного сплава:
90 %
m (Сu) =
х 250 г.= 225 г. Порядковый номер элемента Cu – 29,
100%
поэтому заряд ядра +29, количество электронов 39℮. Относительная
атомная масса (Ar) = 63,5.
m (Sn) = масса сплава – масса (Cu) = 250 г. – 225 г. = 25 г. Порядковый
номер элемента Sn – 50, поэтому заряд ядра +50, количество электронов
50℮. Относительная атомная масса (Ar) = 118,7.
Ответ: m (Cu) = 225 г.; m (Sn) = 25 г.
Марка бронзы
Бр.О-10
Бр.А7
Бр.Б2
Состав легирующих элементов, %
олово
алюминий
10
7
0,2
6. Индивидуальные интерактивные задания для текущего контроля знаний и
умений: с помощью теста № 5 «Металлы и сплавы» ответить на вопросы. В конце теста
будет выставлена оценка за его выполнение. Для выполнения теста приглашаются по 2
обучающихся за один ноутбук (на уроке – 2 ноутбука).
7. Остальные обучающиеся в форме соревновательного процесса выполняют следующие
задания (задания выводятся на интерактивную доску). Тот обучающийся, который
первый правильно выполняет задание, получает оценку «отлично». Время выполнения –
5 минут на каждое задание.
Индивидуальное задание 1. Металл имеет следующее электронное строение 2e, 8е, 18е,
18е, 4е. Определить металл, его порядковый номер, относительную атомную массу и применение
его в электротехнике.
Дано:
Электронное строение:
2e, 8е, 18е, 18е, 4е
Найти:
1.Название металла.
2.Порядковый номер
металла (n) - ?
3.Ar (металл) - ?
Решение:
Согласно электронному строению металл имеет 50 электронов, которые
вращаются вокруг положительно заряженного ядра, имеющего заряд
+50. Это означает, что металл имеет порядковый номер в периодической
системе n = 50. Это металл – олово. Его относительная атомная масса
(Ar) = 118,7.
Применяют олово в электротехнике в основном в сплаве с медью,
который называется бронзой. Из бронз изготавливают токопроводящие
части электрических проводов, щеткодержатели, пружины и контактные
детали.
Ответ: название металла – олово, порядковый номер (n) = 50, Ar = 118,7.
3
Индивидуальное задание 2. Металл имеет следующее электронное строение 2e, 8е, 14е,
2е. Определить металл, его порядковый номер, относительную атомную массу и применение его в
электротехнике.
Дано:
Электронное строение:
2e, 8е, 14е, 2е
Найти:
1.Название металла.
2.Порядковый номер
металла (n) - ?
3.Ar (металл) - ?
Решение:
Согласно электронному строению металл имеет 26 электронов, которые
вращаются вокруг положительно заряженного ядра, имеющего заряд
+26. Это означает, что металл имеет порядковый номер в периодической
системе n = 26. Это металл – железо. Его относительная атомная масса
(Ar) = 55,8.
Применяют железо в электротехнике в основном в сплаве с углеродом и
легирующими элементами (марганец, хром), который называется
сталью. Сталь используют в изготовлении статоров и роторов
электрических машин, трансформаторов тока, сердечников.
Ответ: название металла – железо, порядковый номер (n) = 26, Ar = 55,8.
8. Сообщение обучающегося на уроке:
1. Применение меди и алюминия в электротехнике:
Одним из важнейших сырьевых ресурсов в электротехнике и электроэнергетике является
медная проволока, обладающая рядом отличительных свойств. Она выпускается в непрерывном
производстве на прокатных станках ведущих предприятий цветной металлургии. Обычно для
производственных нужд используются сплавы м1 и м2, которые содержат в небольших
количествах легирующие элементы, усиливающие те или иные характеристики металла. В
качестве добавок в медных сплавах, применяемых для изготовления проволоки, используют
никель, олово, серебро.
Медная проволока подразделяется на мягкую (ПММ) и твердую (ПМТ), в нашей стране ее
производят в соответствии с ГОСТами. Электротехническая проволока, используемая в настоящее
время различными потребителями, отвечает требованиям ТУ16-705.492-2005. Этот вид цветного
проката отличается низким электрическим сопротивлением и высокими пластическими
свойствами. Проволоке из меди свойственна гибкость, кроме того, она обладает высокими
антикоррозийными качествами. Неудивительно, что этот материал, как и медный пруток, стал
одним из основных полуфабрикатов в электротехнике и в энергетической отрасли.
Проволоки из меди и алюминия являются основным ресурсом для производства
электропроводов и электрокабелей. По сравнению с алюминием, медь – металл более прочный, он
обладает лучшей проводимостью электрического тока. Поскольку у медной проволоки лучше
токопроводные характеристики, то это придает эффективность ее использованию. При одной и
той же мощности, передаваемой по алюминиевым и медным проводам, можно применять
проволоку из меди меньшего сечения. Алюминиевые провода дешевле, но они и менее надежны в
эксплуатации. Срок эксплуатации алюминиевых проводов составляет около 20 лет, а медные
провода служат гораздо дольше.
Из медной проволоки, помимо кабелей и проводов, производят обмотку, выводы
искрового зажигания, плавкие предохранительные устройства и др. Без применения этого
вида проката невозможно производство электрических катушек и самых различных
трансформаторов. Широкое применение в отечественной энергетике нашла и медная полоса,
которая производится меднопрокатными заводами России и других стран. Продолжая разговор о
медной проволоке, следует отметить, что ее стоимость зависит от вида изделия и диаметра; влияет
на уровень цен и состав сплавов.
4
Проволока может производиться из бескислородной меди, в этом случае мягкая проволока
имеет маркировку ММБ, а твердая обозначается как МТБ. Диаметр производимой продукции
может быть от 0,02 мм до 16 мм. Каждая разновидность проволоки имеет определенный набор
физико-механических характеристик. Исходя из этого, выбираются подходящие изделия,
отличающиеся свойствами, которые необходимы для тех или иных целей в электротехнике.
Высоким потребительским спросом пользуется в наши дни медно-никелевая проволока, которая
обладает устойчивостью к сверхвысоким температурам (до 750 градусов).
9. Завершение урока. Рефлексия. Обратная связь:
Вопросы обучающимся: 1. Как вы думаете, чем полезен был сегодняшний урок? 2. Что у
вас получилось? Что не получилось? Каковы ваши дальнейшие действия?
10. Домашнее задание: на сайте химии, биологии КГБ ПОУ 7 http://xum.ucoz.ru в разделе
«Химия» решить расчетные задачи №№ 4, 5.
5
Приложение 1
Мини-группа 1
Классификация металлов
1. По плотности:
Легкие металлы (плотность ˂ 5 г/см³),
Тугоплавкие металлы (плотность ˃ 5 г/см³)
2. По низкой химической активности:
Благородные металлы
Серебро, золото, платина
3. По химическим свойствам:
Щелочные металлы (металлы главной подгруппы I группы –
литий, калий, натрий)
Щелочно-земельные металлы (металлы главной подгруппы
II группы)
Редкоземельные металлы (скандий, иттрий, лантан)
6
Мини-группа 2
Физические свойства металлов
1.
Электропроводность
(проведение электрического тока в
металле)
2.
Электрическое сопротивление
(сопротивление
движению электронов в теле металла, зависит от кристаллической
решетки металла, его температуры)
3. Высокая прочность металлов
4. Высокая твердость металлов
5.
Высокая
теплопроводность
металлов
(металлы хорошо проводят тепло)
6.
Упругая деформация металлов
(деформация
полностью исчезает после снятия внешней нагрузки)
7
Мини-группа 3
Химические свойства металлов
Взаимодействие металлов с неметаллами
Пример:
Взаимодействие металлов с водой
Пример:
Взаимодействие металлов с кислотами
Пример:
8
Скачать