Химическая формула. Валентность атомов химических элементов
Цели и задачи
- Цель: К концу урока учащиеся смогут самостоятельно составлять химические формулы бинарных соединений по валентности и определять валентность элементов в простейших соединениях, используя алгоритм и таблицу постоянных валентностей.
- Образовательная задача: Сформировать понятия «химическая формула», «индекс», «коэффициент», «валентность»; научить читать формулы и объяснять их качественный и количественный состав.
- Развивающая задача: Развивать умение анализировать состав веществ, сравнивать значения валентностей и применять «перекрестное правило» для выведения индексов.
- Воспитательная задача: Формировать ответственное отношение к точности химической записи и аккуратность при работе с символикой элементов.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование научного мировоззрения на основе понимания строения вещества.
- Развитие познавательного интереса к изучению химии как фундаментальной науки.
- Осознание важности точной передачи информации через универсальный язык химических формул.
- Способность к самооценке на основе критерия успешности учебной деятельности.
Метапредметные
- Умение определять понятия, создавать обобщения и устанавливать аналогии.
- Навык использования знаково-символических средств для моделирования состава веществ.
- Умение формулировать выводы на основе анализа предложенных примеров (индуктивное мышление).
- Способность организовывать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками.
Предметные
- Знать определения понятий: химическая формула, индекс, валентность.
- Знать постоянные валентности водорода (I), кислорода (II), натрия (I), кальция (II), алюминия (III).
- Уметь читать химические формулы и указывать число атомов каждого элемента в молекуле.
- Уметь составлять формулы бинарных соединений, используя «перекрестное правило».
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Смыслообразование (связь между целью учебной деятельности и ее мотивом).
- Нравственно-этическая ориентация в рамках правил работы в кабинете химии.
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что предстоит узнать.
- Планирование последовательности действий при составлении формулы по алгоритму.
- Самоконтроль правильности записи индексов.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации в Периодической таблице.
- Анализ объектов с целью выделения признаков (состав молекулы).
- Построение логической цепи рассуждений при определении валентности.
Коммуникативные УУД
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами коммуникации.
- Владение монологической и диалогической формами речи в процессе обсуждения химических понятий.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить демонстрационную Периодическую таблицу химических элементов Д.И. Менделеева.
- Распечатать раздаточные карточки с заданием «Определите валентность» и «Составьте формулу» (по 15 шт. на класс).
- Подготовить шаростержневые модели молекул воды ($H_2O$) и углекислого газа ($CO_2$).
- Создать слайд-презентацию с алгоритмом составления формул по «перекрестному правилу».
- Подготовить карточки с символами элементов (H, O, Na, Ca, Al, Cl) для магнитной доски.
- Проверить наличие мела/маркеров для записи формул на доске.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: настроить учащихся на работу, создать эмоциональный контакт и обозначить значимость химического языка.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Здравствуйте, ребята! Присаживайтесь. Проверьте, чтобы у вас на столах были учебники, тетради и, самое главное, ваш 'путеводитель' по химии — Периодическая таблица. Сегодня мы переходим к самому интересному — мы начнем учиться писать на языке алхимиков и ученых." | Приветствуют учителя, проверяют наличие учебных принадлежностей, открывают тетради. |
2 мин | "Представьте, что вам нужно отправить сообщение другу о том, что в стакане находится вода, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Писать это словами долго. В химии есть свой 'стенографический' метод. Как вы думаете, как он называется? Правильно, это химическая формула. Сегодня мы узнаем, как их составлять и что такое 'валентность' — магическая сила атомов удерживать друг друга." | Слушают учителя, отвечают: "Химическая формула". Записывают тему урока в тетрадь: «Химическая формула. Валентность атомов химических элементов». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Прежде чем мы начнем писать формулы, давайте вспомним 'буквы' нашего алфавита — химические символы."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия (атом, молекула, символ элемента), необходимые для понимания новой темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Проводит фронтальный опрос: "Давайте вспомним: что такое химический элемент? Как мы обозначаем элементы на письме? Что такое атом и чем он отличается от молекулы?" | Отвечают: "Химический элемент — это определенный вид атомов. Обозначаются символами. Атом — мельчайшая частица, а молекула состоит из атомов". |
2 мин | "Посмотрите на доску. Я вывесил символы: H, O, Na, Cl. Вспомните их названия. Можем ли мы просто поставить их рядом, чтобы получить вещество? Сегодня мы узнаем правила этого 'соседства'." | Называют элементы: Водород, Кислород, Натрий, Хлор. Высказывают предположения о том, как они соединяются. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили азбуку, теперь пора научиться складывать из букв слова — химические формулы."
Этап 3. Открытие нового знания: Химическая формула (8 мин)
Цель этапа: ввести понятие химической формулы, индекса и научить интерпретировать запись состава вещества.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Запишем определение: Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью символов и индексов. Посмотрите на модель молекулы воды. Она состоит из одного шарика кислорода и двух шариков водорода. Мы пишем $H_2O$. Маленькая цифра 2 внизу — это индекс. Что он показывает?" | Записывают определение в тетрадь. Отвечают: "Индекс показывает число атомов водорода в молекуле". |
3 мин | "Верно. Если индекса нет, как у кислорода в $H_2O$, мы подразумеваем цифру 1, но не пишем её. Давайте разберем углекислый газ — $CO_2$. Какие элементы входят в состав? Сколько атомов каждого элемента?" | Отвечают: "В состав входят углерод (C) и кислород (O). В молекуле 1 атом углерода и 2 атома кислорода". |
2 мин | "Важно различать индекс и коэффициент. Если я напишу $3H_2O$, цифра 3 перед формулой — это коэффициент. Он показывает, что у нас три отдельные молекулы воды." | Слушают, делают пометку в тетради о различии индекса и коэффициента. |
Запись в тетрадях
Химическая формула — условная запись состава вещества.
Пример: $H_2O$ (2 атома H, 1 атом O).
Индекс — число атомов в молекуле (пишется справа внизу).
Коэффициент — число молекул (пишется перед формулой).
Пример: $H_2O$ (2 атома H, 1 атом O).
Индекс — число атомов в молекуле (пишется справа внизу).
Коэффициент — число молекул (пишется перед формулой).
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Но почему в воде именно два водорода, а в углекислом газе — два кислорода? Это зависит от 'рук' атома — его валентности."
Этап 4. Открытие нового знания: Валентность (12 мин)
Цель этапа: сформировать понятие валентности и изучить алгоритм составления формул по валентности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Валентность — это способность атомов соединяться с определённым числом других атомов. Представьте, что у атома водорода всего одна 'рука', а у кислорода — две. Чтобы они крепко держались друг за друга, кислород должен взять две руки двух разных водородов. Поэтому формула — $H_2O$. Валентность обозначается римскими цифрами над символом." | Записывают определение. Рисуют схему: H—O—H, где черточки — это связи (валентность). |
4 мин | "Есть элементы с постоянной валентностью, их нужно запомнить как таблицу умножения. Запишем: H всегда I, O всегда II, Na всегда I, Ca всегда II, Al всегда III. Давайте попробуем составить формулу оксида алюминия. У Al валентность III, у O — II. Как уравнять их 'руки'?" | Записывают таблицу постоянных валентностей. Пытаются предложить способы уравнивания. |
4 мин | "Используем 'перекрестное правило'. Валентность одного элемента становится индексом другого. Al (III) и O (II) — меняем местами: тройка от алюминия идет к кислороду, двойка от кислорода — к алюминию. Получаем $Al_2O_3$. Проверим: $2 * III = 6$ и $3 * II = 6$. Равенство достигнуто!" | Записывают пример $Al_2O_3$ и алгоритм 'перекрестного правила' в тетрадь. |
Эталон решения (составление формулы)
1. Записываем символы: $Al O$
2. Ставим валентности: $Al^{III} O^{II}$
3. Находим НОК для 3 и 2 = 6.
4. Индекс Al: $6 / 3 = 2$.
5. Индекс O: $6 / 2 = 3$.
Результат: $Al_2O_3$.
2. Ставим валентности: $Al^{III} O^{II}$
3. Находим НОК для 3 и 2 = 6.
4. Индекс Al: $6 / 3 = 2$.
5. Индекс O: $6 / 2 = 3$.
Результат: $Al_2O_3$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь, когда мы знаем секрет 'перекрестного правила', давайте попрактикуемся в чтении и составлении формул."
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить навык чтения формул и определения состава веществ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Посмотрите на список формул на доске: $H_2O, CO_2, NaCl, NH_3, CaO$. Давайте прочитаем их 'по-химически'. Например: 'Аш-два-О'. Назовите вещества и количество атомов." | По очереди читают: "Це-О-два: один углерод, два кислорода", "Натрий-Хлор: один натрий, один хлор", "Эн-Аш-три (аммиак): один азот, три водорода". |
3 мин | "А теперь обратная задача. Я называю валентности, а вы в тетрадях быстро составляете формулу. Магний (II) и Кислород (II). Что получится?" | Записывают $MgO$. Отвечают: "Так как валентности равны, индексы не ставятся, или они сокращаются до 1". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Отлично! Вы справляетесь. Пришло время для самостоятельного испытания."
Этап 6. Самостоятельная работа (7 мин)
Цель этапа: проверить усвоение материала через индивидуальное выполнение заданий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Раздает карточки с заданием: 1) Определить валентность элемента в $Na_2O, CaO, Al_2O_3$ (по кислороду II). 2) Составить формулы по парам: $Na(I)$ и $Cl(I)$, $Ca(II)$ и $Cl(I)$. | Индивидуально работают в тетрадях, применяя правила. |
2 мин | Выводит правильные ответы на экран. "Ребята, проверьте себя. Если всё верно — поставьте на полях плюс." | Сверяют свои записи с эталоном: $Na_2O$ (Na-I), $CaO$ (Ca-II), $Al_2O_3$ (Al-III). Формулы: $NaCl, CaCl_2$. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вижу много плюсов, значит, язык химии вам поддается!"
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Верно определены все валентности и составлены все формулы (допустима 1 негрубая ошибка в оформлении).
- «4» — Верно выполнены задания, но допущены 1-2 ошибки в индексах или определении валентности.
- «3» — Ученик понимает принцип «перекрестного правила», но допускает ошибки в расчетах НОК или путает символы элементов (выполнено более 50% работы).
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое правило показалось вам самым простым для запоминания? | Выявление наиболее эффективных методических приемов. |
В чем разница между индексом и коэффициентом? | Проверка четкости разграничения ключевых понятий. |
Где в реальной жизни мы можем встретить химические формулы? | Оценка осознания межпредметных связей и практической значимости. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы сделали важный шаг — научились кодировать состав веществ. Химическая формула — это не просто набор букв и цифр, это паспорт вещества, рассказывающий о его строении. Валентность стала нашим ключом к пониманию того, как атомы находят друг друга. Если сегодня у вас что-то не получилось с индексами — не переживайте, на следующем уроке мы закрепим этот навык на более сложных примерах. Вы большие молодцы, урок окончен!"
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выучить определения: формула, индекс, валентность. Запомнить валентности: H, O, Na, Ca, Al, Cl. | Знание теории необходимо для дальнейшего изучения тем. |
Средний (повышающий) | Составить формулы: K(I) и O(II), Mg(II) и Cl(I), Al(III) и Cl(I). | Отработка навыка использования 'перекрестного правила'. |
Продвинутый (дополнительный) | Найти в домашней аптечке или на кухне 2 упаковки веществ с химическими формулами и расшифровать их состав. | Связь химии с повседневной жизнью и функциональная грамотность. |
Контрольный вопрос перед выходом: "Сколько атомов водорода в пяти молекулах воды ($5H_2O$)?" (Ответ: 10).