Галогены — простые вещества: строение, свойства и применение
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся смогут характеризовать фтор, хлор, бром и йод как простые вещества по положению элементов в Периодической системе, строению молекул, физическим и химическим свойствам, а также решать не менее двух типовых заданий формата ОГЭ с результатом не менее 70%.
- Сформировать представление о составе, строении молекул и закономерном изменении свойств простых веществ-галогенов сверху вниз по группе.
- Научить сравнивать физические свойства галогенов, объяснять их агрегатное состояние и изменение окраски с ростом относительной молекулярной массы.
- Закрепить умение составлять уравнения реакций галогенов с металлами и водородом, расставлять коэффициенты и определять окислительные свойства.
- Развивать умение работать с информацией, аргументировать выводы и выбирать задания различной сложности; снизить тревожность перед ОГЭ через пошаговый разбор типичных формулировок.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическую значимость галогенов и их соединений для медицины, водоочистки, быта и промышленности.
- Проявляют ответственное отношение к химическим веществам, понимают необходимость соблюдения правил безопасности при работе с токсичными и раздражающими веществами.
- Оценивают собственную готовность к выполнению заданий по теме и воспринимают ошибки как источник дальнейшего обучения.
- Проявляют интерес к химии как к области, связанной с медицинскими, экологическими и инженерными профессиями.
Метапредметные
- Извлекают информацию из Периодической системы, таблицы свойств и уравнений химических реакций.
- Сравнивают объекты по заданным критериям и формулируют вывод о закономерном изменении свойств галогенов.
- Планируют последовательность решения задания, проверяют ответ по условию и корректируют допущенные ошибки.
- Работают в парах, распределяют роли, формулируют и защищают общий вывод.
- Применяют алгоритм выполнения задания формата ОГЭ: определяют объект, используют признак-основание и проверяют соответствие ответа условию.
Предметные
- Знать названия и формулы простых веществ галогенов: фтора $F_2$, хлора $Cl_2$, брома $Br_2$, йода $I_2$.
- Уметь характеризовать галогены по положению соответствующих элементов в группе 17 Периодической системы.
- Уметь описывать агрегатное состояние, окраску и изменение летучести галогенов сверху вниз по группе.
- Уметь составлять уравнения реакций галогенов с металлами и водородом, определять окислитель.
- Уметь объяснять ослабление окислительных свойств галогенов при переходе от фтора к йоду.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают связь изучаемых свойств галогенов с безопасным использованием средств дезинфекции и лекарственных препаратов.
- Формируют ответственное отношение к выполнению химического эксперимента и работе с информацией о токсичности веществ.
- Определяют личный уровень готовности к заданиям формата ОГЭ и выбирают посильный уровень самостоятельной работы.
- Связывают изучение темы с возможными направлениями профессионального самоопределения в медицине, фармацевтике и экологии.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе проблемного вопроса о различиях свойств галогенов.
- Планируют действия при сравнении веществ и составлении уравнений реакций.
- Выполняют самопроверку по эталону и находят причину ошибки в формуле или коэффициентах.
- Оценивают степень достижения цели с помощью листа самооценки и сигнала «Светофор».
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки галогенов как простых веществ и отделяют их от признаков соединений.
- Строят логическую цепочку «положение элемента — строение атома — свойства простого вещества».
- Сравнивают физические и химические свойства фтора, хлора, брома и йода.
- Моделируют состав молекул галогенов с помощью схемы образования ковалентной неполярной связи.
- Используют таблицу растворимости, ряд активности металлов и Периодическую систему для решения учебной задачи.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: аналитик, докладчик и контролёр правильности записи.
- Формулируют вопросы к сообщению партнёра и отвечают на них с опорой на химические понятия.
- Аргументируют вывод о закономерности изменения окислительных свойств галогенов.
- Согласуют общий ответ, корректно указывают на ошибку и предлагают способ её исправления.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или слайды с фрагментом Периодической системы, моделями молекул $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$ и фотографиями простых веществ.
- Распечатать для каждого ученика краткую таблицу сравнения галогенов с незаполненными графами: формула, агрегатное состояние, окраска, летучесть, окислительные свойства.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: минимальный — распознавание формул и свойств, базовый — уравнения реакций, повышенный — объяснение закономерностей и задания ОГЭ.
- Подготовить по одной карточке с алгоритмом составления уравнений реакций на каждого ученика.
- Подготовить демонстрационный материал: герметично закрытые образцы или фотографии фтора, хлора, брома и кристаллического йода; не использовать открытые токсичные галогены.
- Вывести на доску схему «Галогены: $ns^2np^5$ → семь электронов на внешнем уровне → склонность принимать один электрон».
- Подготовить сигнальные карточки зелёного, жёлтого и красного цвета по одной на ученика.
- Подготовить проектор, компьютер, интерактивную доску, маркеры и таймер.
- Разложить на каждую парту таблицу свойств и одну карточку базового уровня; карточки повышенного уровня выдавать по выбору ученика.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и создать мотивацию через проблемный вопрос и связь с практикой.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране фотографии флакона с раствором йода, таблетки с йодом и системы обеззараживания воды. «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы будем изучать вещества, которые встречаются в медицине, быту и промышленности. Посмотрите на изображения и определите, что общего у этих примеров». | Рассматривают изображения, называют йод и предполагают: «Эти вещества или их соединения используют для обеззараживания и лечения». |
2 мин | Учитель показывает четыре изображения простых веществ и задаёт проблемный вопрос: «Почему фтор, хлор, бром и йод относят к одной группе, хотя один из них газ, другой жидкость, а третий твёрдое вещество? Как изменяются их свойства сверху вниз по группе? В конце урока мы должны ответить на этот вопрос и проверить себя заданием формата ОГЭ». | Формулируют предположения: «У элементов одинаковое число электронов на внешнем уровне», «Свойства должны изменяться закономерно». Записывают тему урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что разные вещества могут быть связаны общим положением элементов в Периодической системе. Теперь проверим, какие знания об атомном строении помогут нам объяснить их свойства». Запись в тетрадях: тема урока «Галогены — простые вещества».»
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о строении атома, периодическом изменении свойств и видах химической связи.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Самостоятельно за 30 секунд определите, сколько электронов находится на внешнем уровне у атома хлора. Затем обсудите ответ с соседом. Вспомните, почему элементы одной главной подгруппы имеют сходные свойства». | Записывают электронную схему внешнего уровня хлора, обсуждают в парах и отвечают: «У хлора семь электронов на внешнем уровне; элементы одной группы имеют сходное строение внешнего электронного слоя». |
3 мин | Учитель выводит на экран задания: «Выберите формулу простого вещества: $HCl$, $Cl_2$, $NaCl$, $KCl$. Объясните выбор. Какой тип связи образуется в молекуле хлора?» После ответов фиксирует на доске ключевые слова: «простое вещество», «молекула», «ковалентная неполярная связь». | Выбирают $Cl_2$, объясняют: «Вещество состоит из атомов одного элемента». Отвечают: «В молекуле хлора ковалентная неполярная связь». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что галогены имеют семь электронов на внешнем уровне и образуют двухатомные молекулы. Теперь выясним, достаточно ли этих признаков, чтобы объяснить различия между фтором, хлором, бромом и йодом».»
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему, цель и план открытия нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает таблицу с пропусками и обращается к классу: «В таблице указаны галогены, но сведения о цвете, агрегатном состоянии и активности перепутаны. Как определить правильный порядок? Какие знания нам понадобятся?» Учитель фиксирует ответы в виде плана: строение, физические свойства, химические свойства, закономерность. | Называют необходимые действия: «Посмотреть положение элементов в группе», «сравнить электронное строение», «изучить физические свойства», «составить уравнения реакций». |
2 мин | Учитель предлагает сформулировать цель: «Закончите фразу: “Сегодня я научусь…”». Затем сообщает критерий успеха: «К концу урока вы сможете заполнить таблицу, объяснить изменение активности и выполнить задание ОГЭ по теме без подсказки». | Формулируют цель: «Научиться характеризовать галогены как простые вещества, сравнивать их свойства и составлять уравнения реакций». Записывают план работы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Проблема поставлена: нужно связать положение галогенов в Периодической системе с их свойствами. Начнём с того, как устроены их молекулы и почему формулы простых веществ имеют индекс два».»
Этап 4. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: самостоятельно выявить состав, строение и изменение физических и химических свойств простых веществ-галогенов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель показывает фрагмент Периодической системы и модели молекул. «Рассмотрите элементы фтор, хлор, бром и йод. Что у них общего во внешнем электронном слое? Почему простые вещества имеют формулы $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$? Обратите внимание: два атома объединяются общей электронной парой». | По Периодической системе определяют группу 17 и число внешних электронов. Формулируют: «У атомов семь валентных электронов». Записывают формулы двухатомных молекул и тип связи — ковалентная неполярная. |
4 мин | Учитель раздаёт таблицу и демонстрирует безопасные изображения веществ. «Заполните первые три графы по данным на экране. Расположите галогены сверху вниз по увеличению относительной молекулярной массы. Как меняются агрегатное состояние и окраска?» Учитель направляет обсуждение вопросами: «Какое вещество — газ? Какое — жидкость? Какое — твёрдое?» | Заполняют таблицу: $F_2$ — светло-жёлтый газ, $Cl_2$ — жёлто-зелёный газ, $Br_2$ — красно-бурая жидкость, $I_2$ — тёмно-серое твёрдое вещество с фиолетовыми парами. Делают вывод: «Сверху вниз увеличиваются относительная молекулярная масса, температура кипения и интенсивность окраски». |
4 мин | Учитель предлагает сравнить окислительные свойства. «Представьте, что галоген принимает электрон. Какой атом легче присоединит электрон: находящийся ближе к ядру или дальше от него? Почему фтор проявляет наиболее сильные окислительные свойства?» После обсуждения записывает ряд активности: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. | Обсуждают в парах и формулируют: «Чем меньше радиус атома, тем сильнее притяжение внешнего электрона». Записывают ряд ослабления окислительных свойств: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. |
Запись в тетрадях
Галогены — простые вещества, образованные двухатомными молекулами: $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$. Сверху вниз в группе увеличиваются радиус атома, относительная молекулярная масса, температуры плавления и кипения, интенсивность окраски; ослабевают окислительные свойства.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы установили две закономерности: физические свойства при движении вниз по группе изменяются неравномерно, но последовательно, а окислительная способность ослабевает. Теперь проверим эти выводы на химических реакциях».»
Этап 5. Первичное закрепление: химические свойства (8 мин)
Цель этапа: применить знания о галогенах для составления и объяснения уравнений реакций.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на доске алгоритм: «Определите реагенты, составьте формулы продуктов, расставьте коэффициенты, укажите окислитель. Рассмотрим условие: хлор реагирует с натрием. Какой продукт образуется?» Учитель просит одного ученика объяснить ход решения. | Составляют уравнение $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$, называют хлор окислителем, потому что хлор принимает электроны. |
3 мин | Учитель предлагает парную работу с карточкой: «Составьте уравнения взаимодействия брома с алюминием и хлора с водородом. В каждом случае подчеркните галоген и подпишите его роль». Учитель напоминает о необходимости проверить число атомов каждого элемента. | В парах составляют: $2Al + 3Br_2 \rightarrow 2AlBr_3$; $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$. Проверяют коэффициенты и подписывают: «Бром и хлор — окислители». |
2 мин | Учитель задаёт вопрос повышенного уровня: «Почему нельзя записать формулу простого вещества хлора как $Cl$, если речь идёт о молекулярном хлоре? Чем $Cl$ отличается от $Cl_2$?» | Отвечают: «$Cl$ — атом или символ элемента, а $Cl_2$ — молекула простого вещества, состоящая из двух атомов хлора». |
Эталон решения
Условие: составить уравнение реакции алюминия с бромом. 1. Записываем формулы реагентов: $Al$ и $Br_2$. 2. Определяем продукт по зарядам и валентностям: $AlBr_3$. 3. Уравниваем атомы брома и алюминия: $2Al + 3Br_2 \rightarrow 2AlBr_3$. 4. Проверяем: слева и справа по 2 атома алюминия и по 6 атомов брома. Бром принимает электроны, поэтому является окислителем.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы применили общий алгоритм и увидели, что галогены в реакциях с металлами и водородом выступают окислителями. Сейчас каждый проверит, может ли самостоятельно выбрать способ решения и обнаружить собственную ошибку».»
Этап 6. Самостоятельная работа с дифференциацией и самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание материала и обеспечить возможность выбора задания разной сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель объясняет выбор уровня: «На карточке три уровня. Минимальный уровень обязателен для всех, базовый рекомендуется большинству, повышенный выбирают те, кто готов объяснять закономерность. Ошибка не является неудачей: сначала выполните, затем спокойно найдите место затруднения». | Выбирают карточку, записывают фамилию и уровень, готовят рабочее место. |
5 мин | Учитель раздаёт задания. «Минимальный уровень: установите соответствие между формулами и названиями; укажите агрегатное состояние брома. Базовый уровень: составьте уравнения реакций хлора с железом и водорода с бромом. Повышенный уровень: объясните, почему хлор вытесняет бром из раствора бромида калия, и запишите уравнение». Учитель наблюдает, задаёт уточняющие вопросы, но не сообщает готовый ответ. | Выполняют выбранный вариант. Возможные записи: $2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$; $H_2 + Br_2 \rightarrow 2HBr$; $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$. |
2 мин | Учитель выводит эталон и организует самопроверку: «Проверьте не только коэффициенты, но и соответствие формул условию. Поставьте плюс рядом с верным шагом и вопросительный знак возле места затруднения». | Сверяют решения с эталоном, исправляют ошибки другим цветом, подсчитывают количество верных элементов. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что алгоритм работает для разных галогенов. Важно не заучивать отдельные реакции, а видеть общую закономерность: галоген принимает электроны. Осталось собрать все знания в единый вывод и ответить на проблемный вопрос».»
Этап 7. Обобщение, рефлексия и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: обобщить закономерности, оценить достижение цели и объяснить домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: «Почему вещества одной группы различаются по агрегатному состоянию и окраске? Почему фтор сильнее йода как окислитель? Ответьте по схеме: положение в группе — строение атома — свойство». | Формулируют итог: «При движении вниз увеличиваются размеры и масса молекул, поэтому изменяются физические свойства; способность принимать электроны ослабевает, поэтому окислительные свойства уменьшаются». |
1 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: «Зелёная карточка означает, что вы можете назвать формулы и свойства галогенов; жёлтая — что нужна тренировка уравнений; красная — что требуется повторить строение атома и закономерности». | Поднимают карточку соответствующего цвета и записывают в листе самооценки один навык, который освоен, и один вопрос, который остался. |
1 мин | Учитель объявляет домашнее задание и контрольные вопросы: «Перед выходом ответьте: какова формула молекулы йода, какой галоген самый сильный окислитель и кто является окислителем в реакции $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$?» | Отвечают: «$I_2$», «фтор», «хлор». Записывают выбранный уровень домашнего задания. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выполнены все задания выбранного уровня, без ошибок записаны формулы $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$, верно составлены уравнения реакций, объяснена закономерность изменения окислительных свойств.
- «4» — правильно выполнены основные задания, допущена одна ошибка в коэффициентах или формулировке вывода, которая исправлена при самопроверке.
- «3» — правильно определены не менее двух формул галогенов и составлено хотя бы одно уравнение реакции, но имеются ошибки в объяснении закономерности или расстановке коэффициентов.
- Ниже отметки «3» — не выполнен обязательный минимум: ученик не различает формулу элемента и формулу простого вещества либо не может применить алгоритм составления уравнения даже с опорой на карточку.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что общего у простых веществ фтора, хлора, брома и йода? | Проверка понимания состава и строения молекул галогенов. |
Какая закономерность наблюдается при переходе от фтора к йоду? | Выявление осознания изменения физических и окислительных свойств. |
На каком шаге составления уравнения реакции возникло затруднение? | Выявление точек затыка в алгоритме решения и необходимости коррекции. |
Какой уровень домашнего задания вы выбираете и почему? | Формирование самооценки и ответственности за индивидуальную образовательную траекторию. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы установили, что галогены образуют двухатомные молекулы и закономерно изменяют свои свойства сверху вниз по группе. Особенно важно помнить: формула $Cl$ обозначает атом или символ элемента, а $Cl_2$ — простое вещество хлор. Типичная ошибка в заданиях ОГЭ — забыть индекс два или неверно определить окислитель; проверяйте и формулы, и коэффициенты. На следующем уроке мы рассмотрим важнейшие соединения галогенов и научимся распознавать их в цепочках превращений».»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить сравнительную таблицу фтора, хлора, брома и йода: формула простого вещества, агрегатное состояние, окраска, относительная молекулярная масса, положение в ряду окислительной активности. Составить и уравнять 3 реакции галогенов с металлами или водородом. | Закрепляет основные признаки галогенов и алгоритм составления уравнений; при проверке обратить внимание на индексы двухатомных молекул и коэффициенты. |
Средний (повышающий) | Решить 4 задания формата ОГЭ на определение формул простых веществ, выбор окислителя, сравнение свойств галогенов и составление уравнений реакций. К каждому ответу записать краткое объяснение. | Формирует навык переноса знаний в экзаменационный формат; при проверке смотреть на обоснованность выбора, а не только на конечный ответ. |
Продвинутый (дополнительный) | Объяснить с помощью электронного строения, почему хлор вытесняет бром из раствора бромида калия, но бром не вытесняет хлор из раствора хлорида калия. Записать молекулярное уравнение и краткий вывод о ряде активности. | Развивает анализ и аргументацию; при проверке оценивать связь между рядом окислительной активности, электронным строением и уравнением реакции. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какова формула простого вещества — йода? Как изменяются окислительные свойства галогенов сверху вниз по группе? Кто является окислителем в реакции $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$? Почему нельзя путать $Cl$ и $Cl_2$?»
