Валентность химических элементов. Составление химических формул по валентности
Цели и задачи
- Цель: сформировать понятие о валентности как способности атомов образовывать химические связи и научить алгоритму составления формул бинарных соединений по валентности с использованием метода наименьшего общего кратного (НОК).
- Образовательные задачи: изучить определения валентности, классифицировать элементы с постоянной и переменной валентностью, отработать навык определения валентности по формуле.
- Развивающие задачи: развивать абстрактное мышление через моделирование химических связей, совершенствовать навыки применения математических алгоритмов (НОК) в химии.
- Воспитательные задачи: формировать ответственное отношение к учению через самостоятельность в выборе уровня сложности заданий, развивать коммуникативные навыки при работе в парах.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование научного мировоззрения на основе представлений о закономерностях микромира.
- Развитие готовности к самообразованию и осознанному выбору профиля обучения.
- Умение управлять своим эмоциональным состоянием при выполнении сложных задач.
Метапредметные
- Познавательные: умение преобразовывать информацию из одной формы в другую (текст → таблица → формула), устанавливать причинно-следственные связи.
- Регулятивные: владение навыками самоконтроля и самооценки, умение планировать шаги алгоритма решения задачи.
- Коммуникативные: способность аргументировать свою точку зрения, используя химическую терминологию.
Предметные
- Знать определение валентности и перечень элементов с постоянной валентностью.
- Уметь определять валентность одного элемента в бинарном соединении по известной валентности другого.
- Уметь составлять формулы бинарных соединений (оксидов, хлоридов, сульфидов) по валентности элементов.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Смыслообразование: понимание связи между валентностью и составом окружающих веществ (вода, углекислый газ).
- Мотивация: интерес к изучению химии как основы современной промышленности.
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Коррекция: внесение необходимых дополнений в план действий в случае расхождения с эталоном.
Познавательные УУД
- Моделирование: использование графических схем («крючков» или черточек) для визуализации валентности.
- Логические действия: анализ состава вещества и синтез формулы на основе правил.
Коммуникативные УУД
- Сотрудничество в поиске и сборе информации при работе с таблицей валентностей.
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.
Подготовка учителя к уроку
- Распечатать карточки с индивидуальными заданиями (3 уровня сложности) — 30 шт.
- Подготовить демонстрационную таблицу «Валентность важнейших химических элементов» для вывешивания на доске.
- Подготовить презентацию со слайдами: «Химическое рукопожатие», «Алгоритм НОК», «Эталон для самопроверки».
- Проверить наличие в кабинете ПСХЭ им. Д.И. Менделеева.
- Распечатать «Листы самооценки» для этапа рефлексии — по 1 на каждого ученика.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: создание эмоционального настроя и введение в тему через аналогию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Здравствуйте! Рада вас видеть. Сегодня мы приступаем к изучению одной из самых важных тем в химии, которую я называю 'правилами химического этикета'. Проверьте, чтобы у вас на столах были учебники, тетради и периодическая таблица." | Приветствуют учителя, проверяют наличие необходимых принадлежностей, садятся. |
2 мин | "Представьте, что атомы — это люди, которые встречаются и хотят подружиться. У каждого человека разное количество рук для рукопожатий. У кого-то одна, у кого-то две. В химии это свойство называется 'валентность'. Посмотрите на слайд: атом водорода всегда имеет одну 'руку', а кислород — две. Сколько водородов нужно, чтобы 'пожать все руки' одному кислороду?" | Рассматривают слайд с анимацией атомов. Отвечают: "Нужно два атома водорода, чтобы занять обе руки кислорода". Формулируют предположение о составе воды. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Верно, именно поэтому формула воды $H_2O$. Сегодня мы научимся понимать, сколько 'рук' у каждого элемента и как правильно составлять их союзы."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: повторение химической символики и понятий 'индекс' и 'коэффициент'.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Прежде чем идти дальше, вспомним наш язык. На доске записаны выражения: $3H_2O$, $5O_2$, $Al_2O_3$. Прочитайте их правильно и назовите количество атомов каждого элемента." | По очереди читают записи: "три-аш-два-о", "пять-о-два". Называют: "В молекуле оксида алюминия 2 атома алюминия и 3 атома кислорода". |
2 мин | "А теперь блиц-опрос: что показывает индекс, а что — коэффициент? Может ли индекс быть равен нулю?" | Отвечают: "Индекс показывает число атомов в молекуле, коэффициент — число молекул. Индекс не может быть нулем, если элемента нет, мы его не пишем". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Отлично, вы хорошо владеете символикой. Но задумывались ли вы, почему в оксиде алюминия именно 2 и 3 атома, а не 1 и 1? Сейчас мы это выясним."
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Выявление затруднения и постановка проблемы (4 мин)
Цель этапа: создать проблемную ситуацию, демонстрирующую недостаточность знаний для составления формул.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | "Попробуйте составить формулу соединения кальция с хлором. Просто запишите символы рядом. Как вы думаете, в каком соотношении они соединятся?" | Записывают $CaCl$. Предлагают варианты: "Один к одному", "Может быть $CaCl_2$?" Выражают неуверенность. |
2 мин | "Почему возникли разные варианты? Чего мы не знаем об этих элементах? Сформулируйте цель нашего урока." | Отвечают: "Мы не знаем, сколько связей они образуют. Цель — узнать, что такое валентность и как с её помощью писать формулы без ошибок". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Именно так. Тема урока: 'Валентность'. Запишите её в тетради."
Этап 4. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: ввести понятие валентности, изучить постоянные и переменные значения, освоить алгоритм НОК.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Валентность — это способность атома химического элемента присоединять определенное число атомов других элементов. Обозначается римскими цифрами над символом элемента. Есть элементы-консерваторы, у них валентность всегда одинаковая. Запишем их: Водород (I), Кислород (II), Фтор (I), Металлы I-III групп главных подгрупп (соответствует номеру группы)." | Записывают определение и таблицу элементов с постоянной валентностью в тетрадь. Задают уточняющие вопросы по ПСХЭ. |
3 мин | "Другие элементы — 'актеры', они меняют валентность в зависимости от партнера. Например, сера может быть II, IV и VI. Как же составить формулу? Здесь нам поможет математика. Вспомните, что такое НОК — наименьшее общее кратное?" | Вспоминают из курса математики: "Это самое маленькое число, которое делится на оба данных числа без остатка". |
5 мин | "Разберем алгоритм на примере оксида алюминия. 1) Пишем символы: $Al O$. 2) Ставим валентности: $Al(III), O(II)$. 3) Находим НОК для 3 и 2. Это 6. 4) Делим НОК на валентность алюминия: $6 / 3 = 2$ (это индекс Al). 5) Делим НОК на валентность кислорода: $6 / 2 = 3$ (это индекс O). Получаем $Al_2O_3$. Понятен ли принцип?" | Следят за записью на доске, дублируют в тетрадь. Один ученик пробует проговорить алгоритм вслух для формулы $P_2O_5$ (фосфор V). |
Запись в тетрадях
Валентность — способность атома образовывать связи.
Постоянная: $H(I), O(II), F(I), Li, Na, K(I), Mg, Ca, Ba(II), Al(III)$.
Алгоритм: Символы → Валентности → НОК → Индексы (НОК / Валентность).
Постоянная: $H(I), O(II), F(I), Li, Na, K(I), Mg, Ca, Ba(II), Al(III)$.
Алгоритм: Символы → Валентности → НОК → Индексы (НОК / Валентность).
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у вас есть универсальный ключ к составлению любой бинарной формулы. Давайте проверим его в деле."
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: отработка алгоритма в парах с комментированием.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | "Работаем в парах. Используя алгоритм, составьте формулы соединений: углерода(IV) с кислородом, натрия с серой(II), магния с азотом(III). Один в паре диктует шаг алгоритма, второй записывает. Затем меняетесь." | Обсуждают в парах, записывают формулы. Помогают друг другу, если возникают сложности с делением НОК. |
2 мин | "Проверим результаты. Кто готов прокомментировать формулу магния с азотом?" | Ученик у доски: "Магний — II, азот — III. НОК = 6. Индекс магния $6/2=3$, азота $6/3=2$. Формула $Mg_3N_2$." |
Эталон решения
1) $C^{IV}O^{II}
ightarrow НОК=4
ightarrow C_1O_2
ightarrow CO_2$;
2) $Na^{I}S^{II} ightarrow НОК=2 ightarrow Na_2S_1 ightarrow Na_2S$;
3) $Mg^{II}N^{III} ightarrow НОК=6 ightarrow Mg_3N_2$.
2) $Na^{I}S^{II} ightarrow НОК=2 ightarrow Na_2S_1 ightarrow Na_2S$;
3) $Mg^{II}N^{III} ightarrow НОК=6 ightarrow Mg_3N_2$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы отлично справились с командной работой. Теперь — время проверить свои силы индивидуально."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: индивидуальный контроль усвоения темы, реализация права на выбор сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | "Перед вами карточки трех цветов. Зеленая (уровень А) — базовые формулы. Желтая (уровень Б) — определение валентности по формуле. Красная (уровень В) — сложные случаи и поиск ошибок. Выберите ту, которая вам по силам, и приступайте." | Выбирают уровень сложности, самостоятельно решают задания в тетрадях. Сосредоточенно работают. |
2 мин | "Время вышло. Посмотрите на экран — там эталоны для всех уровней. Проверьте себя. Если всё верно — поставьте '+', если есть ошибка — обведите её и исправьте." | Сверяют свои записи с эталоном на слайде, проводят самопроверку, фиксируют количество ошибок. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Поднимите руки те, кто выбрал красный уровень и справился без ошибок? Молодцы! Те, у кого были ошибки в зеленом — не расстраивайтесь, дома мы это закрепим."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: осознание учащимися своей учебной деятельности, постановка задач на самоподготовку.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Заполните короткий лист самооценки. Что было самым трудным: химия (валентности) или математика (НОК)? Поставьте себе честную оценку за работу на уроке." | Заполняют листы, анализируют свои затруднения. Сдают листы учителю. |
3 мин | "Запишите домашнее задание. Оно также разделено по уровням. Обратите внимание на творческое задание — оно для тех, кто хочет связать химию с искусством или техникой." | Записывают задание в дневники, задают вопросы по выполнению. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно составлены все 5 формул в самостоятельной работе, правильно определены валентности в 3-х бинарных соединениях.
- «4» — допущено не более 2-х ошибок в индексах или определении валентности, алгоритм НОК соблюден.
- «3» — верно составлено более половины формул базового уровня, допущены ошибки в нахождении НОК.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое правило из математики сегодня 'спасло' твою химическую формулу? | Осознание межпредметных связей и практической значимости математики. |
В какой момент урока ты почувствовал себя уверенно? | Выявление этапа успешности для поддержки мотивации. |
Сможешь ли ты объяснить другу, почему формула оксида серы(VI) — $SO_3$, а не $S_2O_6$? | Проверка понимания принципа сокращения индексов и сути валентности. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы научились понимать 'язык рукопожатий' атомов. Валентность — это фундамент, на котором строится вся химия. Если вы освоили этот алгоритм, то дальше формулы будут подчиняться вам беспрекословно. На следующем уроке мы узнаем, как правильно называть те вещества, формулы которых мы сегодня научились писать. Спасибо за активную работу, особенно за смелость тем, кто выбрал сложные задания!"
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграф 12, упр. 3, 4 (стр. 45) | Выучить таблицу постоянных валентностей, составить формулы оксидов для металлов II группы. |
Средний (повышающий) | Задачник, № 2-15, 2-18 | Определить валентность элементов в соединениях: $PH_3$, $Cr_2O_3$, $SiH_4$, $Mn_2O_7$. |
Продвинутый (дополнительный) | Творческий проект | Создать объемную модель 'Химического рукопожатия' для любого бинарного соединения или написать сказку о Валентности. |
Контрольный вопрос: "Как изменится количество атомов кислорода в соединении с марганцем, если валентность марганца вырастет с II до VII?"