Металлы в природе: распространение, формы нахождения и способы получения
Цели и задачи
- Цель: к концу урока учащиеся объяснят, почему металлы встречаются в природе в самородном и связанном виде, классифицируют не менее шести примеров минералов и руд и выберут способ получения металла по его активности.
- Сформировать представление о распространении металлов в земной коре и формах их нахождения в природе.
- Научить различать самородные металлы, минералы и руды, устанавливать связь между активностью металла и способом его получения.
- Развивать умение извлекать информацию из таблицы, анализировать химические формулы и аргументировать ответ в группе.
- Показать практическое значение металлов, их роль в промышленности, технике и повседневной жизни, снижая тревожность перед заданиями ОГЭ через пошаговую тренировку.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к роли металлов в технике, медицине, строительстве и повседневной жизни.
- Осознают значение рационального использования природных ресурсов и переработки металлических отходов.
- Понимают связь химических знаний с профессиональным самоопределением в областях металлургии, энергетики, инженерии и экологии.
- Снижают учебную тревожность благодаря пониманию алгоритма выполнения типовых заданий ОГЭ по теме.
Метапредметные
- Извлекают информацию из таблицы, карточки и химической формулы, преобразуют её в классификационную схему.
- Сравнивают активность металлов и объясняют связь между свойствами вещества и способом его получения.
- Работают в группе по распределённым ролям, формулируют и защищают общий вывод.
- Планируют выполнение задания, сверяют результат с эталоном и корректируют ошибку.
Предметные
- Знать различия между самородными металлами, минералами и рудами.
- Уметь по химической формуле определять, является ли природное соединение оксидом, сульфидом или карбонатом металла.
- Уметь связывать положение металла в ряду активности со способом его получения.
- Объяснять, почему золото, серебро и платина могут встречаться в самородном состоянии, а натрий и алюминий — только в составе соединений.
- Владеть алгоритмом решения задания на выбор способа получения металла.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают практическую ценность изучения металлов для жизни человека и будущей профессии.
- Проявляют ответственное отношение к природным ресурсам и экологическим последствиям добычи руд.
- Формируют готовность к сотрудничеству и уважительному обсуждению разных вариантов ответа.
- Оценивают собственную готовность к выполнению аналогичного задания ОГЭ.
Регулятивные УУД
- Формулируют учебную цель на основе проблемного вопроса.
- Планируют действия при классификации минералов и выборе способа получения металла.
- Осуществляют самопроверку по эталону и находят причину ошибки.
- Оценивают результат работы по критериям и определяют следующий шаг для улучшения.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки самородного металла, минерала и руды.
- Классифицируют вещества по составу и форме нахождения в природе.
- Устанавливают причинно-следственную связь между активностью металла и возможностью восстановления из соединения.
- Моделируют алгоритм выбора способа получения металла по ряду активности.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в группе: аналитик, секретарь, докладчик и контролёр.
- Задают уточняющие вопросы и аргументируют решение химическими фактами.
- Согласовывают общий ответ и корректно реагируют на возражения.
- Представляют результат группы в кратком устном сообщении.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с фотографиями самородного золота, медной руды, боксита, галенита и известняка, содержащего карбонаты.
- Вывести на доску или экран ряд активности металлов: K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
- Распечатать карточки с формулами природных соединений: Fe2O3, FeS2, Al2O3, CuFeS2, ZnS, CaCO3 — по одной карточке на каждую группу.
- Распечатать маршрутные листы групп с заданиями «Форма нахождения», «Состав руды», «Способ получения» — по одному на группу.
- Подготовить индивидуальные листы для самостоятельной работы — по одному на каждого ученика.
- Подготовить карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для приёма «Светофор» — по одной на каждого ученика.
- Подготовить магнитные таблички «самородный металл», «минерал», «руда», «пирометаллургия», «электрометаллургия», «гидрометаллургия».
- Обеспечить проектор, компьютер, доску и таймер; химические реактивы для демонстрации не требуются.
- На доске заранее разместить проблемный вопрос: «Почему одни металлы находят в природе почти готовыми, а другие получают только на заводах?»
Материал для печати | Готовый текст |
|---|---|
Карточки для групповой работы | Карточка 1. Форма нахождения: Au — золото; Ag — серебро; Cu — медь. Задание: определите, какие металлы могут встречаться в самородном состоянии, и объясните почему. |
Карточки для групповой работы | Карточка 2. Минералы: Fe₂O₃ — гематит; FeS₂ — пирит; Al₂O₃ — корунд; ZnS — сфалерит; CuFeS₂ — халькопирит; CaCO₃ — кальцит. Задание: определите тип каждого соединения. |
Карточки для групповой работы | Карточка 3. Минерал или руда? Распределите понятия: минерал — природное вещество определённого состава; руда — природное сырьё, из которого промышленно извлекают металл. Объясните, почему не каждый минерал является рудой. |
Карточки для групповой работы | Карточка 4. Способ получения: Na, Mg, Al, Fe, Cu. Используя ряд активности, выберите электролиз расплава или восстановление соединения. Запишите краткое обоснование. |
Маршрутный лист группы | Группа: ______ Участники: ______ Роли: аналитик ______, секретарь ______, докладчик ______, контролёр ______. |
Маршрутный лист группы | Шаг 1. Форма нахождения. Запишите по два примера самородных металлов и металлов, встречающихся в соединениях. Объясните связь с активностью металла. |
Маршрутный лист группы | Шаг 2. Состав природного вещества. Для Fe₂O₃, FeS₂, Al₂O₃, CuFeS₂, ZnS и CaCO₃ укажите металл и тип соединения: оксид, сульфид или карбонат. |
Маршрутный лист группы | Шаг 3. Минерал и руда. Сформулируйте различие между понятиями и приведите пример железной или медной руды. |
Маршрутный лист группы | Шаг 4. Способ получения. Выберите способ получения натрия, магния, алюминия, железа и меди. Обоснуйте выбор положением металла в ряду активности. |
Маршрутный лист группы | Шаг 5. Общий вывод. Закончите фразу: «Чем активнее металл, тем ______ его соединение и тем ______ способ его получения». |
Самопроверка | 1 балл — правильно определены формы нахождения; 1 балл — верно названы типы соединений; 1 балл — различены минерал и руда; 1 балл — обоснован способ получения; 1 балл — сформулирован общий вывод. Всего: 5 баллов. |
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: эмоционально включить учащихся в тему и показать практическую значимость металлов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, готовность: тетрадь, ручка, учебные материалы и маршрутный лист должны лежать перед вами. Сегодня мы будем не просто вспоминать свойства металлов, а попробуем решить задачу, с которой ежедневно работают геологи и металлурги." | Проверяют готовность, записывают дату, распределяются по группам по четыре человека и выбирают роли. |
2 мин | Учитель показывает фотографии золотого самородка и алюминиевой руды: "Посмотрите на два изображения. Почему золотой самородок можно найти в природе почти в чистом виде, а алюминий в природе в таком виде не встречается? Запишите свою первую гипотезу. Правильность проверим в конце урока." Используется приём «Крючок». | Индивидуально записывают гипотезу, затем обсуждают её с соседом; предполагают: "Золото менее активно", "Алюминий соединяется с другими элементами". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Ваши гипотезы уже связаны с химической активностью металлов. Теперь вспомним свойства, которые помогут нам доказать или опровергнуть эти предположения."
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: восстановить знания о металлах, химической активности и типах соединений.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает ряд активности металлов и говорит: "Приём «Мозговой штурм». Вспомните, что показывает этот ряд. Почему водород помещён среди металлов? Какие металлы расположены левее водорода, а какие правее? Не требуется назвать все свойства — нам важен главный вывод о способности металлов вступать в реакции." | Отвечают: "Ряд показывает относительную химическую активность металлов"; "Металлы левее водорода активнее и могут вытеснять его из кислот"; "Металлы правее водорода менее активны". |
3 мин | Учитель предлагает мини-тренинг в формате ОГЭ: "Определите тип соединения по формуле: Fe2O3, CuS, CaCO3. Объясните, какой элемент соединён с металлом. Работайте сначала самостоятельно 30 секунд, затем обсудите ответ в паре." | Определяют: Fe2O3 — оксид, CuS — сульфид, CaCO3 — карбонат; формулируют: "В соединениях металл связан с кислородом, серой или углеродом и кислородом". |
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 ряд активности и научились видеть тип соединения по формуле. Теперь выясним, какие формы нахождения металлов встречаются в природе и почему формула вещества помогает узнать состав руды."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и совместно определить план её решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель возвращает внимание к вопросу на доске: "Почему золото и платина могут находиться в природе самородками, а натрий и кальций — нет? Подумайте, какое свойство металла является главным объяснением. Используем приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: 30 секунд думаем, минуту обсуждаем, затем несколько пар озвучивают вывод." | Формулируют предположения: "Чем активнее металл, тем прочнее он связан с другими элементами"; "Малоактивные металлы могут сохраняться в свободном виде". |
2 мин | Учитель уточняет: "Какие действия помогут ответить на вопрос? Предлагаю план: определить формы нахождения металлов, классифицировать примеры природных соединений, затем связать активность металла со способом его получения. Согласны ли вы с таким планом?" | Записывают тему и план в тетрадь, формулируют цель: "Научиться объяснять форму нахождения металла и выбирать способ его получения". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема поставлена, план определён. Сейчас вы сами исследуете примеры и сформулируете правило, а я помогу проверить его на заданиях экзаменационного типа."
Этап 4. Открытие нового знания. Работа в группах (10 мин)
Цель этапа: сформировать представление о самородных металлах, минералах, рудах и зависимости способа получения от активности металла.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель объясняет: "Каждая группа получает карточки с формулами и маршрутный лист. Ваша задача — определить, какие вещества являются минералами, какие природные скопления можно назвать рудами, и предположить способ получения металла. Аналитик читает формулу, секретарь заполняет таблицу, контролёр проверяет по ряду активности, докладчик готовит вывод." | Распределяют роли, читают инструкцию и приступают к классификации. |
5 мин | Учитель раздаёт карточки Fe2O3, FeS2, Al2O3, CuFeS2, ZnS, CaCO3 и задаёт вопросы: "Что общего у этих веществ? Какие из них являются соединениями металлов? Можно ли каждое отдельное вещество назвать рудой? Вспомните: руда — это природное сырьё, из которого промышленно извлекают металл." | Классифицируют карточки как минералы; формулируют: "Руда содержит минералы металла и примеси, из неё металл извлекают промышленно". Указывают, что один минерал не всегда является рудой. |
3 мин | Учитель фиксирует на доске схему: «самородный металл — минерал — руда» и поясняет: "Самородными называют металлы, встречающиеся в свободном состоянии: золото, серебро, платина, иногда медь. Большинство металлов находится в составе минералов. Руда — природное сырьё, экономически пригодное для получения металла. Способ получения зависит от активности: малоактивные металлы могут выделяться нагреванием соединений, активные требуют электролиза расплавов или растворов." | Заполняют схему в тетради, приводят примеры: "Золото — самородный металл; гематит Fe2O3 — минерал железа; железная руда — природное сырьё с соединениями железа". |
Запись в тетрадях
Минерал — природное вещество определённого состава. Руда — природное сырьё, из которого технически и экономически возможно получить металл. Самородные металлы встречаются в свободном состоянии. Чем активнее металл, тем прочнее он связан в соединении и тем сложнее способ его получения.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили различие между минералом и рудой и увидели, что ряд активности помогает предсказать трудность получения металла. Теперь проверим новое правило на конкретных примерах и научимся объяснять ответ полным предложением."
Этап 5. Первичное закрепление. «Химический сортировщик» (7 мин)
Цель этапа: закрепить классификацию природных веществ и алгоритм выбора способа получения металла.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель предлагает группам задание: "Разложите карточки по трём зонам на доске: «самородные металлы», «минералы», «руды». Для каждой карточки назовите основание решения. Например, если вы видите Au, объясните: «золото — малоактивный металл, поэтому может встречаться в свободном состоянии»." | Размещают карточки и объясняют решения: "Au и Ag — самородные металлы; Fe2O3 и ZnS — минералы; железная и медная руда — природное сырьё с полезными соединениями". |
3 мин | Учитель задаёт вопросы формата ОГЭ: "Выберите металл, который получают электролизом расплава: натрий, медь или серебро. Обоснуйте ответ. Какой способ применяют для получения железа из оксидной руды?" | Выбирают натрий, потому что он находится в начале ряда активности; отвечают: "Железо получают восстановлением его оксидов, например углеродом или угарным газом, в металлургическом производстве". |
Эталон решения
1. Находим металл в ряду активности. 2. Если металл очень активен и расположен до алюминия, выбираем электролиз расплава соединения. 3. Если металл средней активности, рассматриваем восстановление оксида или другой соли. 4. Если металл малоактивен, возможны восстановление соединения нагреванием или выделение в самородном состоянии. Пример: натрий расположен значительно левее алюминия, поэтому его получают электролизом расплава хлорида натрия: $2NaCl \rightarrow 2Na + Cl_2$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы использовали не запоминание отдельных фактов, а единый алгоритм: формула — активность металла — способ получения. Сейчас каждый проверит, может ли применить этот алгоритм самостоятельно."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание темы и отработать задания, близкие к формату ОГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт индивидуальные листы и говорит: "Выполните три задания без помощи соседа. В первом установите соответствие между веществом и формой нахождения, во втором определите тип минерала по формуле, в третьем выберите способ получения металла. Работайте по алгоритму, записанному в тетради." | Выполняют задания: 1) соотносят Au — самородный металл, Fe2O3 — минерал железа, железную руду — рудное сырьё; 2) определяют Fe2O3 как оксид, ZnS как сульфид; 3) выбирают электролиз для Mg и восстановление оксида для Fe. |
3 мин | Учитель выводит эталон: "Проверьте не только итог, но и объяснение. Если ошибка возникла в определении активности, подчеркните место затруднения и поставьте жёлтый сигнал. Красный сигнал означает, что алгоритм нужно разобрать со мной ещё раз." | Сверяют ответы, исправляют ошибки зелёной ручкой, поднимают зелёную, жёлтую или красную карточку. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Индивидуальная работа показала, что большинство уже умеет применять правило. Ошибка — это не повод для тревоги, а указатель, какой шаг алгоритма нужно повторить. Осталось связать знания с реальной жизнью и сформулировать общий вывод."
Этап 7. Практическое применение и рефлексия (7 мин)
Цель этапа: связать учебный материал с промышленностью, экологией и профессиональным самоопределением.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает ситуацию: "Представьте, что вы консультанты металлургического предприятия. Нужно объяснить, почему добывают руду, а не просто собирают готовый металл; почему переработка алюминиевых банок экономит энергию; почему добыча руды влияет на природу. Подготовьте ответ по формуле «Позиция — Обоснование — Пример — Следствие»." | В группах составляют мини-ответ: "Руду добывают, потому что большинство металлов связано в минералах. Например, железо получают из оксидных руд. Поэтому нужны обогащение, восстановление и экологический контроль". |
2 мин | Учитель проводит приём «Одноминутная бумага»: "Запишите одним предложением главное открытие урока и одним предложением ответьте на вопрос о золоте и алюминии." | Пишут: "Золото малоактивно и может быть самородным, а алюминий активно взаимодействует с другими элементами и находится в соединениях". |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Зелёный — могу объяснить формы нахождения и выбрать способ получения; жёлтый — понимаю, но путаюсь в отдельных примерах; красный — нужен разбор алгоритма. Поднимите соответствующую карточку и назовите один следующий шаг." | Поднимают карточки, формулируют: "Повторю ряд активности", "Потренируюсь определять тип соединения", "Разберу отличие минерала от руды". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы прошли путь от наблюдения за фотографиями до объяснения промышленного процесса. Вы доказали, что форма нахождения металла и способ его получения связаны с химической активностью. Запишите домашнее задание и контрольные вопросы, чтобы закрепить алгоритм."
Этап 8. Подведение итогов и домашнее задание (0 мин)
Цель этапа: зафиксировать итог урока и объяснить дифференцированное домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
0 мин | Учитель сообщает: "Домашнее задание выберите по уровню готовности. Обязательный уровень выполняют все, повышающий и дополнительный — по желанию. В каждом варианте важно не просто написать ответ, а указать химическое обоснование." | Записывают выбранный уровень домашнего задания и задают уточняющие вопросы. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены все три задания индивидуального листа, правильно различены самородный металл, минерал и руда, способ получения обоснован через ряд активности.
- «4» — выполнены верно два задания из трёх или допущена одна неточность в объяснении, но общий алгоритм применён правильно.
- «3» — верно выполнено не менее одного задания, различия между формами нахождения названы частично, требуется помощь при выборе способа получения.
- Ниже базового уровня — ученик не различает минерал и руду или выбирает способ получения без связи с активностью металла; назначается повторная работа по алгоритму.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о формах нахождения металлов? | Выявление осознания ключевых понятий темы. |
Почему золото может встречаться самородным, а натрий — нет? | Проверка понимания связи между активностью и формой нахождения. |
На каком шаге алгоритма выбора способа получения возникло затруднение? | Выявление точек затруднения для коррекции. |
Какой тип задания ОГЭ по теме вы теперь можете выполнить самостоятельно? | Субъективная оценка готовности и снижение экзаменационной тревожности. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что металлы в природе находятся не случайно: их форма зависит от химической активности и устойчивости соединений. Мы научились отличать самородный металл, минерал и руду, а также выбирать способ получения металла по его положению в ряду активности. Типичная ошибка — называть любой минерал рудой, хотя руда является природным сырьём, пригодным для промышленного извлечения металла. На следующем уроке мы рассмотрим химические свойства металлов и проверим, как эти свойства используют в технологиях."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу из шести примеров: металл, природное соединение или самородная форма, тип соединения, предполагаемый способ получения. Использовать золото, серебро, железо, алюминий, медь и цинк. | Закрепляет различие между формами нахождения и учит применять ряд активности; при проверке смотреть на полноту обоснования. |
Средний (повышающий) | Решить четыре задания на выбор способа получения металлов по их положению в ряду активности: два задания на электролиз и два на восстановление соединений. | Формирует алгоритмическое мышление и готовит к заданиям ОГЭ; при проверке учитывать не только ответ, но и химическое объяснение. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить короткое сообщение или инфографику о добыче и переработке одного металла: источник руды, основное соединение, способ получения, применение и экологическая проблема. | Развивает функциональную грамотность, умение работать с информацией и связывать химию с промышленностью и экологией. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют минералом? Чем руда отличается от минерала? Почему активные металлы получают электролизом? Как объяснить нахождение золота в самородном состоянии? Какой шаг алгоритма помогает выбрать способ получения металла?»
