Применение современных компьютерных технологий при изучении химии

(Демонстрируется слайд №5, в котором приведена данная таблица).

Учитель сообщает, что в металлургии железо и все его сплавы выделяют в одну группу под названием черные металлы; остальные металлы и их сплавы имеют техническое название цветные металлы.

Учитель отмечает, что такие сплавы, как чугун и сталь можно использовать не только для изготовления различных деталей для машин, но и в архитектуре и искусстве.

На данном этапе урока выступает ученик с сообщением «Сталь: от оружия до…ювелирных изделий», содержание которого следующее:

С целью расширения возможностей применения стали в архитектуре и декоративно-прикладном искусстве разработаны различные приёмы ее декорирования, в частности окрашивание. Для получения «нержавейки» золотого, красного, синего или зеленого цветов сталь «окрашивают» погружением в концентрированный раствор хромовой и серной кислот. Сталь – основа современной техники. Но и в искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место.

В старину сталь считалась драгоценным металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был булат. Его родина – Индия. Македонцы, вторгшиеся в эту страну в IV веке до н.э., были поражены исключительной твердостью мечей индийского войска, во II –ой половине 17 века тульские чудо - изобретатели украшали оружие (шпаги, например) кружевным набором из ограненных стальных шариков. Изготовление их было исключительно сложным и трудоемким, зато переливы граней стальных бусин создавали полное ощущение блеска бриллиантов.

В I-ой половине 18 века начали выпускать художественные и бытовые, обычно затейливо украшенные вещи: мебель, зеркала, каминные экраны, самовары.

В XX веке сталь начали использовать для украшения интерьеров. Стальные барельефы, светильники использованы, например, для украшения станций метро в Санкт-Петербурге.

(Демонстрируется слайд №6 с фотографиями изделий из стали).

Затем учитель сообщает, что бронза в искусстве с глубокой древности. Мягкая медь, вступив в союз с оловом, превратилась в прочную и одновременно пластичную бронзу.

Учитель начинает свой рассказ о секретах колокольной бронзы. Издревле Русь славилась несметным количеством православных храмов. Неотъемлемая часть каждого из них – колокольня. Звон колоколов… Где и когда он раздавался впервые?

(Демонстрируется слайд №7 с фотографиями колоколен церквей в сопровождении фонограммы с записью колокольного звона).

Учитель сообщает, что ещё в IV-VI веках плавили колокольную бронзу в Египте. В русских летописях впервые упоминается о колоколах в 988 году. В 15 веке в Москве открылся пушечный двор для литья колоколов и пушек. Изделия прославились на всю Россию. На этом дворе Андрей Чохов отлил колокол Реут весом 32 760 кг, а также безымянный колокол весом 114660 кг. Обращает внимание на Царь-пушку, отлитую также им в 1586 году. Отмечает, что в архивах можно найти имена многих искусных русских мастеров литейного дела.

(Демонстрируется слайд №8 фотографиями колоколов, Царь-пушки крупным планом, а также краткая биография А. Чохова).

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:
Cu – 77–80%, Sn – 20-23%.

(Демонстрируется слайд №9 с диаграммой, отражающая состав колокольной бронзы)

Количество примесей (свинец, железо, никель и другие) зависит от чистоты загружаемой в плавильную печь шихты и не должно превышать 1%. А в старинных же колоколах, где содержание свинца доходило до 4%, а серебра – до 1%, примесей больше.

Очень часто в качестве сырья для отливки колоколов использовали старые колокола и медные монеты. При плавлении кусков бронзы происходит окисление олова до оксида олова, а для его восстановления в шихту вводили до 2% фосфора, который повышает прочность сплава без снижения его пластичности. Однако избыток фосфора делает бронзу хрупкой.

Учитель предлагает написать уравнения реакций данных процессов и составить окислительно-восстановительный баланс.

При этом на экране появляется соответствующий пункт (Слайд №10):

Sn + ? = SnO2

SnO2 + P = ? + ?

Учащиеся работают и в тетрадях, и возле доски.

Учитель повествует: с давних пор гуляет по свету молва, будто бы на редкость дивным и мелодичным звоном славится бронза, в которой присутствует серебро. Должно быть слышал об этом и Н.В. Гоголь, писавший в повести «Тарас Бульба» «Далеко разносится могучее слово, будучи подобно гудящей колокольной меди, в которую много повергнул мастер дорогого чистого серебра, чтобы далече по городам, лачугам, палатам и весям разносился красный звон» .

(Демонстрируется слайд №11 с высказыванием Н. В. Гоголя).

Учитель задает вопрос: «Действительно ли серебро помогало литейщикам поставить колоколу голос?» Оказывается, ни в одном старинном колоколе не найдено в заметных количествах этого драгоценного металла. Предполагают, что мастера, отлившие колокола, злоупотребляли доверчивостью набожных людей, делавших пожертвования серебром, и отправляли его в особые отверстия, минуя расплавленную массу. В настоящее время доказано, что серебро не только не улучшает звук колокола, но и вредит ему.

В конце урока учащимся предлагается выполнить несколько задач, которые отражены на экране.

Формулировка задачи: Мельхиор – сплав, содержащий 80% Сu и
20% Ni. Сколько нужно взять Сu и Ni для производства 25 кг мельхиора?(Слайд №12).

Учащиеся записывают условие задачи и сверяют его с записью на экране.

Далее учащимся предлагается задача на закрепление.

Формулировка задачи: Вес колокола Лебедь, отлитого Николаем Немчином в 1532 году, составляет 7,29 тонн. Определите, какое количество Sn (в молях) в нем содержится, если массовая доля этого металла в колокольной бронзе равна 20% ?

Учащиеся решают данную задачу в тетрадях, сравнивая ответ с записью на слайде №13.

Затем учащимся предлагается задача на нахождение массовой доли компонентов, один из которых вступает в химическое взаимодействие.

Формулировка задачи: Сплав бронзы, состоящий из алюминия и меди, масса которого 49,1 г, обработали соляной кислотой до прекращения выделения водорода (н.у). Объём образовавшегося газа оказался равен 6,72 л. Вычислите массовую долю каждого компонента в образце бронзы. (Слайды №14). Учитель вместе с ребятами разбирает решение задачи.

В заключение учитель зачитывает высказывание Бернарда Шоу (Слайд №15): «Теперь когда мы уже научились летать по воздуху как птицы, плавать под водой как рыбы, нам не хватает только одного: научиться ….» Чему? Жить на Земле как люди! Как вы это понимаете? Ребята высказывают свое мнение на данный вопрос.

В качестве домашнего задания предлагался соответствующий параграф.

Учитель подводит итоги.

2.3           Методика проведения урока по теме: «Железо. Физические и химические свойства»

Нами были разработаны методические указания с применением мультимедийного урока по теме: «Железо. Физические и химические свойства». По типу этот урок относился к уроку приобретения новых знаний. Были поставлены следующие цели:

Образовательная: дать школьникам представления об элементе и простом веществе – железе, его физических и химических свойствах. Опираясь на знания зависимости свойств металлов от строения их атомов, предсказать характерные химические свойства железа.

Воспитательная: формирование у учащихся самостоятельности в достижении поставленной цели, повышение творческой активности учащихся, познавательного интереса к химии; воспитание культуры общения.

Развивающая: сформировать у учащихся познавательный интерес, умения логически рассуждать, обобщать и делать выводы из полученных знаний.

На организационном этапе урока учитель начинает свой рассказ с того, что у каждого из нас есть свой адрес: это улица, дом, квартира. У химических элементов тоже есть свой «дом». Как он называется? Какие адреса имеют химические элементы? Сегодня мы познакомимся с одним из жильцов этого «дома».

И для того, чтобы сконцентрировать весь класс, учащимся была загадана загадка (Слайд №1):

Среди металлов самый славный,

Важнейший, древний элемент.

В тяжелой индустрии – главный,

Знаком с ним школьник и студент.

Родился в огненной стихии,

Расплав его течет рекой.

Важнее нет в металлургии,

Он нужен всей стране родной.

(Ответ: Железо)

После чего тема урока не оставалась секретом.

Тема урока демонстрируется слайдом №2. После чего учащиеся знакомятся с целью урока, его задачами.

На втором этапе урока (объяснение нового материала) учащиеся должны были заполнить «Визитную карточку железа». Работая в паре определите адрес «проживания» железа (5 мин) по следующему плану: Где расположено железо в ПС? Каково строение его атома? Какую степень окисления следует ожидать у железа в его соединениях?

На экране появляются соответствующие пункты, учащиеся отвечают, записывают ответы в свои тетради, после чего на экране появляются правильные ответы (Слайд №3):

Порядковый номер:                                 26

Период:                                                    IV

Группа:                                                     VIII

Электронная формула атома:                          1s22s22p63s23p63d64s2

Степень окисления:                                  +2, +3

Далее учитель зачитывает высказывание А. Е. Ферсмана с экрана (слайд №4):

«Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно - основа культуры и промышленности, оно - орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества».

И задает ребятам вопросы «Как вы думаете, ребята, почему Ферсман дал такую высокую оценку железу? Вспомните, где этот металл находит применение?» Дети называют области использования железа, учитель дополняет:

Действительно, применение железа насчитывает уже много столетий, но настоящее вторжение железа в технику произошло на рубеже XVIII и XIX веков.

Из сплавов, в состав которых входит железо, изготовляется плуг земледельца, станок рабочего, оружие воина, стоящего на страже мирного труда, игла, которой вы шьете. Без железа немыслима ни одна отрасль современной промышленности: кораблестроение, строительство железных дорог, машиностроение, строительное дело, военное дело. Не будь его, на Земле не было бы жизни в привычных для нас формах: ведь этот элемент входит в состав крови почти всех представителей животного мира нашей планеты. Железо необходимо для образования хлорофилла. Железо, содержащееся в ферментах, в значительной степени влияет на интенсивность дыхания растений. В организме человека железо встречается в виде ионов железа. Оно входит в состав гемоглобина, который переносит кислород к клеткам, а обратно – углекислый газ. Обычно содержание железа в организме не превышает 5 г, но его значение очень велико. При недостатке железа в организме человек быстро начинает утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение. И для человека, а также животных источником железа являются растения, например, салат, шпинат, капуста.

(При этом демонстрируется слайд №5, в котором отображены основные отрасли применения железа).

На данном этапе урока выступает ученик с сообщением «Нахождение железа в природе» (Слайд №6), содержание которого следующее:

Первое железо, попавшее еще в глубокой древности в руки наших предков, было, по-видимому, не земного, а космического происхождения. Железо входит в состав метеоритов, падающих на нашу планету из космического пространства. Не случайно на некоторых древних языках железо именуется «небесным камнем». Железо также обнаружено и на Луне, причем в лунном грунте оно присутствует в самородном, неокисленном состоянии, что, очевидно, объясняется отсутствием атмосферы.

По запасам в земной коре железо занимает 4-е место среди вех элементов после кислорода, кремния и алюминия. Намного больше железа в ядре планет, которое, по предложениям ученых, состоит из никеля и железа. Но это железо вряд ли станет доступным в обозримом будущем. В связи с этим важнейшим источником железа остаются залегающие на поверхности земли или небольших глубинах такие минералы, как магнетит Fe2O4, гематит Fe2O3, сидерит FeCO3.

(Демонстрируется слайд №7 с фотографиями основных минералов железа).

Они составляют основу главных железных руд – магнитного, бурого, красного железняка. Больше всего железа – 72,4% - содержится в магнетите.

(Демонстрируется слайд №8 с диаграммой, отражающей содержание железа в минералах).

На территории Мордовии (Ельниковкий, Краснослободский районы) есть месторождения железной руды, но они слабо изучены.

(Демонстрируется слайд №9 - карта с отображением расположения перечисленных районов на территории республики Мордовия).

Далее речь ведется о физических свойствах: железо – серебристо-белый блестящий металл (tпл=1539 C, tкип=3200 C), обладающий ферромагнитными свойствами, довольно тяжелый (ρ =7,87 г/см3). Железо пластично, т.е. ему можно придавать большую прочность и твердость за счет термического и механического воздействия (закалка, прокатка).

Существует железо технически чистое и особой чистоты. Разница в их свойствах – и физических, и химических – значительна. Технически чистое железо называется низкоуглеродистой электротехнической сталью. В этом названии отражены назначение материала и содержание главных примесей: углерода 0,02-0,04%, а кислорода, серы, азота и фосфора еще меньше.

Железо особой чистоты содержит менее 0,001% примесей.

Оба материала обладают хорошими магнитными свойствами, хорошо свариваются. Однако если технически чистое железо – металл средней активности, то высокочистое – почти – инертно. У железа высшей чистоты прочность намного меньше, чем у стали или чугуна. Поэтому в качестве конструкционного материала железо особой чистоты не применяется. Но если в него ввести в определенном порядке легирующие добавки, то оно сможет выдержать нагрузку до 600 кг/см2 вместо обычных 17-21 кг/см2.

(Демонстрируется слайд №10 , в котором отражена опорная схема «Физические свойства железа»).

По ходу рассказа учащиеся должны записать физические свойства железа по следующему плану:

Цвет:                                      серебристо-белый

Твердость:                             твердый из-за примесей

Пластичность:                       пластичный

Плотность:                             7,87 г/см3

Температура плавления:      1539 0С

Далее на экране появляется следующий пункт – химические свойства железа. Учитель задает вопрос: С какими веществами будет реагировать данный металл?

Демонстрируется слайд №11 с опорной схемой.

Работая в парах, учащиеся должны предсказать, какие химические свойства будет проявлять железо?

Учитель просит ребят составить уравнения в соответствии со схемой превращений: