Общая характеристика галогенов. Химические свойства на примере хлора
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся смогут характеризовать галогены по положению в Периодической системе и строению атомов, составлять уравнения реакций хлора с металлами, водородом и водой, а также объяснять окислительные свойства хлора, выполнив не менее 3 из 4 тренировочных заданий без существенных ошибок.
- Сформировать представление о галогенах как о группе химических элементов главной подгруппы VII группы и выявить общие закономерности изменения их свойств.
- Научить составлять и уравнивать уравнения реакций хлора с натрием, водородом и водой, определять продукты реакций и расставлять коэффициенты.
- Развивать умение устанавливать связь между строением атома, положением элемента в Периодической системе и его химическими свойствами.
- Формировать ответственное отношение к химическим веществам и осознание необходимости соблюдения правил работы с хлором и его соединениями.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическое значение знаний о хлоре для объяснения процессов обеззараживания воды и безопасного обращения с бытовыми химическими средствами.
- Проявляют ответственное отношение к соблюдению правил химической безопасности при работе с потенциально опасными веществами.
- Снижают тревожность перед заданиями ОГЭ благодаря освоению понятного алгоритма характеристики элемента и составления уравнений реакций.
- Проявляют познавательный интерес к связи между строением вещества и его свойствами.
Метапредметные
- Извлекают информацию из Периодической системы, схемы строения атома, текста и демонстрационной таблицы.
- Устанавливают причинно-следственную связь между наличием семи электронов на внешнем уровне и способностью атома хлора принимать один электрон.
- Сравнивают общие свойства галогенов и индивидуальные свойства хлора, формулируют выводы по результатам наблюдений.
- Планируют последовательность решения задания ОГЭ, осуществляют самопроверку по эталону и корректируют ошибки.
Предметные
- Знать состав группы галогенов: фтор, хлор, бром, йод, астат; положение галогенов в Периодической системе и строение их внешнего электронного уровня.
- Знать формулу простого вещества хлора $Cl_2$, его агрегатное состояние, цвет, запах и токсичность.
- Уметь объяснять окислительные свойства хлора и составлять уравнения реакций с металлами, водородом и водой.
- Уметь определять тип химической реакции и расставлять коэффициенты в уравнениях.
- Владеть алгоритмом общей характеристики галогена по Периодической системе.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный учебный результат: чему необходимо научиться для успешного выполнения заданий по теме на ОГЭ.
- Осознают ценность химических знаний для безопасного поведения дома и в общественных местах.
- Оценивают собственную готовность объяснить свойства хлора на основе строения его атома.
- Проявляют самостоятельность при выборе уровня тренировочного задания.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока по результатам анализа проблемной ситуации.
- Планируют действия по алгоритму: положение элемента — строение атома — свойства — уравнения реакций.
- Осуществляют пошаговый контроль записи формул, индексов и коэффициентов.
- Сопоставляют собственное решение с эталоном, находят и исправляют ошибки.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки галогенов по Периодической системе и строению атомов.
- Моделируют образование молекулы хлора и присоединение атомом хлора одного электрона.
- Классифицируют реакции хлора по типу и определяют окислитель.
- Преобразуют информацию из схемы и текста в формулы и уравнения химических реакций.
Коммуникативные УУД
- Формулируют ответ на проблемный вопрос полным предложением и используют химические термины.
- Обсуждают в парах различия между атомом хлора и молекулой хлора.
- Аргументируют выбор продуктов реакций и корректно задают уточняющие вопросы.
- Согласовывают общий вывод группы и представляют его классу.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить Периодическую систему химических элементов на доске или экране, выделив элементы 17-й группы.
- Подготовить презентацию или плакат с фотографией баллона с хлором, схемой электронного строения атома хлора и моделью молекулы $Cl_2$.
- Распечатать индивидуальные карточки с заданиями трёх уровней: по одной на каждого ученика, всего по числу учащихся в классе.
- Распечатать таблицу наблюдений для демонстрации и лист самооценки по одному на каждого ученика.
- Подготовить карточки для работы в парах с формулами и названиями веществ: $Na$, $H_2$, $H_2O$, $NaCl$, $HCl$, $HClO$.
- Вывести на доску памятку «Алгоритм характеристики галогена»: положение — строение — физические свойства — химические свойства — применение и безопасность.
- Подготовить демонстрацию взаимодействия хлора с влажной индикаторной бумагой или видеоматериал безопасного опыта; не проводить опыт с выделением токсичного хлора в открытом классе.
- Подготовить проектор, компьютер, интерактивную доску, маркеры, магнитные карточки и таймер.
- Заранее разместить на доске правила безопасности: не вдыхать пары непосредственно, не смешивать бытовые средства, содержащие хлор, с кислотами и аммиаком.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: организовать класс, вызвать интерес к теме и связать её с безопасностью и заданиями ОГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране фотографию бассейна, упаковки отбеливателя и предупреждающий знак токсичности. «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы будем изучать вещество, с которым многие из вас встречались в быту, но неправильное обращение с которым опасно. Посмотрите на изображения и предположите, какое общее химическое вещество может связывать обеззараживание воды и предупреждение об опасности». | Рассматривают изображения, высказывают предположения: «Это хлор», «Хлор используют для обеззараживания, но он ядовит». Общий ответ фиксируют в тетради как проблемную ситуацию. |
2 мин | Учитель задаёт вопрос и обозначает экзаменационную перспективу: «Почему хлор способен реагировать с разными веществами? Как его строение связано с химическими свойствами? Сегодня мы разберём это так, чтобы вы могли уверенно выполнить типичное задание ОГЭ на характеристику элемента и уравнение реакции». | Формулируют предварительные гипотезы: «Хлор активный неметалл», «Ему не хватает одного электрона до устойчивой оболочки». Записывают тему урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы выяснили, что хлор одновременно полезен и опасен. Чтобы объяснить это противоречие, сначала восстановим знания о положении галогенов и строении их атомов, а затем перейдём к реакциям».
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о Периодической системе, строении атома и типах химических связей.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Найдите в Периодической системе хлор. Определите его порядковый номер, период, группу и подгруппу. Сначала запишите ответ самостоятельно, затем обсудите его с соседом. После этого две пары представят ответы классу». Учитель фиксирует на доске верные признаки. | Сначала индивидуально записывают: порядковый номер 17, 3-й период, 17-я группа, главная подгруппа. В парах сравнивают записи и формулируют ответ: «Хлор — элемент 17-й группы третьего периода, неметалл». |
3 мин | Учитель выводит схему электронного строения: $2,8,7$. «Сколько электронов находится на внешнем уровне? До устойчивой оболочки какого ближайшего благородного газа не хватает хлору? Какой процесс для атома хлора вероятнее: отдача или присоединение электрона?» | Отвечают: «На внешнем уровне семь электронов; не хватает одного электрона до аргона; хлор присоединяет электрон». Записывают схему: $Cl + e^- \rightarrow Cl^-$. |
Запись в тетрадях
Галогены — элементы 17-й группы главной подгруппы: $F$, $Cl$, $Br$, $I$, $At$. На внешнем уровне их атомы имеют семь электронов. Простые вещества галогенов образованы двухатомными молекулами: $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы установили главное: атому хлора не хватает одного электрона до устойчивой оболочки. Значит, его химические свойства должны быть связаны со стремлением этот электрон принять. Теперь проверим это на конкретных реакциях».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и совместно определить план её решения.
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает на доске незавершённые схемы: $Cl_2 + Na \rightarrow ?$, $Cl_2 + H_2 \rightarrow ?$, $Cl_2 + H_2O \rightarrow ?$. «Попробуйте предположить, какие вещества могут образоваться. Что мы пока не умеем объяснить? Почему в одной реакции хлор образует соль, в другой — кислоту, а при взаимодействии с водой появляются два продукта?» | В парах обсуждают схемы, называют возможные продукты: «Хлорид натрия», «хлороводород», «кислоты». Формулируют затруднение: «Нужно научиться определять продукты реакций хлора и объяснять его роль в них». |
2 мин | Учитель направляет формулирование цели: «Сформулируйте цель урока одним предложением. Включите в неё характеристику галогенов и химические свойства хлора». Учитель принимает формулировки и записывает обобщённую цель на доске. | Формулируют цель: «Охарактеризовать галогены, объяснить свойства хлора и научиться составлять уравнения его реакций». Записывают план: положение и строение — физические свойства — химические реакции — самопроверка. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Проблема поставлена, план определён. Дальше мы будем не просто запоминать реакции, а каждый вывод связывать со строением атома хлора».
Этап 4. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: сформировать представление об общих свойствах галогенов и вывести химические свойства хлора через анализ строения атома.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает таблицу с простыми веществами галогенов и комментирует: «Обратите внимание: фтор и хлор при обычных условиях — газы, бром — жидкость, йод — твёрдое вещество. Окраска и агрегатное состояние изменяются сверху вниз. Хлор — желтовато-зелёный газ с резким запахом, он токсичен, поэтому в кабинете мы не открываем сосуд с хлором и не вдыхаем его пары». | Заполняют первую часть таблицы наблюдений: агрегатное состояние хлора — газ, цвет — желтовато-зелёный, запах — резкий, свойство — токсичность. Формулируют правило безопасности: «Пары хлора нельзя вдыхать непосредственно». |
4 мин | Учитель обращается к электронному строению: «На внешнем уровне у хлора семь электронов. Это объясняет его способность принимать электрон. Посмотрите на схему: $Cl + e^- \rightarrow Cl^-$. В реакциях с металлами хлор принимает электроны, поэтому является окислителем. Составим реакцию с натрием. Какую формулу имеет простое вещество хлора? Какой продукт образуется из ионов $Na^+$ и $Cl^-$?» | Отвечают: «Простое вещество хлора — $Cl_2$; образуется хлорид натрия $NaCl$». По шагам записывают: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$. Определяют тип реакции: соединение; хлор — окислитель. |
3 мин | Учитель предлагает вторую реакцию: «Хлор реагирует с водородом. Перед вами условие: газообразный водород взаимодействует с хлором на свету с образованием хлороводорода. Запишите формулы исходных веществ и продукта, затем расставьте коэффициенты». Учитель демонстрирует на экране модель молекул $H_2$ и $Cl_2$. | Записывают уравнение: $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$. Определяют реакцию как соединение и окислительно-восстановительную реакцию. Объясняют: «Хлор принимает электроны от водорода». |
2 мин | Учитель демонстрирует схему взаимодействия хлора с водой и задаёт вопрос: «Вода не только растворяет хлор: часть молекул хлора реагирует с водой. На экране показана запись $Cl_2 + H_2O \rightleftarrows HCl + HClO$. Как называются продукты? Почему у реакции стоит обратимая стрелка?» | Записывают уравнение $Cl_2 + H_2O \rightleftarrows HCl + HClO$. Называют продукты: хлороводородная кислота и хлорноватистая кислота. Объясняют, что реакция обратимая, поэтому в растворе одновременно присутствуют исходные и образующиеся вещества. |
Запись в тетрадях
Основные химические свойства хлора: взаимодействие с металлами, водородом и водой. Уравнения: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$; $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$; $Cl_2 + H_2O \rightleftarrows HCl + HClO$. В реакциях с металлами и водородом хлор выступает окислителем.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы связали строение атома хлора с его окислительными свойствами и рассмотрели три важные реакции. Теперь проверим, умеете ли вы самостоятельно выбирать продукты и коэффициенты, не подглядывая в запись».
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм составления уравнений реакций хлора в парной работе с проговариванием действий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель организует работу в парах по приёму «Химический конструктор». «Каждая пара получает карточки с формулами веществ. Составьте уравнение реакции хлора с алюминием, затем назовите продукт и определите окислитель. Обязательно проговаривайте шаги: формулы исходных веществ, продукт, проверка числа атомов». Учитель напоминает, что алюминий образует $Al^{3+}$. | Составляют уравнение: $2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$. Подписывают название продукта «хлорид алюминия», отмечают хлор как окислитель, проверяют число атомов каждого элемента. |
3 мин | Учитель проводит взаимопроверку: «Обменяйтесь карточками с соседней парой. Проверьте три критерия: правильно ли записаны формулы, расставлены ли коэффициенты, определён ли окислитель. Если нашли ошибку, не зачёркивайте ответ молча, а сформулируйте корректирующий комментарий». | Проверяют работу по трём критериям, отмечают две сильные стороны и одно пожелание. Исправляют ошибки и формулируют: «В формуле продукта индекс 3 показывает заряд алюминия и соотношение атомов, коэффициент 2 нужен для выравнивания числа атомов алюминия». |
Эталон решения
1. Записываем формулы исходных веществ: $Al$ и $Cl_2$. 2. Определяем ионы в продукте: $Al^{3+}$ и $Cl^-$. Формула соли — $AlCl_3$. 3. Уравниваем число атомов хлора: перед $AlCl_3$ ставим коэффициент 2, перед $Cl_2$ — коэффициент 3. 4. Уравниваем алюминий: перед $Al$ ставим коэффициент 2. Получаем $2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$. 5. Проверяем: алюминий — 2 атома слева и справа, хлор — 6 атомов слева и справа.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Алгоритм работает: сначала определяем состав веществ, затем продукт, после этого расставляем коэффициенты и проверяем баланс атомов. Следующий шаг — индивидуальная работа в формате, близком к ОГЭ».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (9 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание темы и отработать задания разных уровней сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней. «Выберите уровень по своей готовности. Базовый вариант выполняют все, средний выбирают те, кто уверен в составлении уравнений, продвинутый содержит задание на объяснение и сравнение. Работайте самостоятельно, записывайте не только ответ, но и рассуждение». На доске указаны задания: 1) назвать галогены; 2) составить уравнение реакции кальция с хлором; 3) объяснить, почему хлор — окислитель; 4) завершить уравнение $Cl_2 + H_2O \rightleftarrows ...$. | Индивидуально выполняют выбранную карточку. Базовый уровень: перечисляют галогены и составляют $Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2$. Средний уровень: дополняют уравнения с алюминием и водородом, определяют тип реакций. Продвинутый уровень: объясняют связь электронного строения хлора с его окислительными свойствами и анализируют реакцию с водой. |
3 мин | Учитель открывает эталон на экране: «Проверьте себя по пунктам. Сначала отметьте верные ответы, затем исправьте только те места, где можете объяснить ошибку. Красная отметка означает не неудачу, а конкретную точку, которую нужно повторить». | Сверяют ответы, используют условные обозначения: «+» — выполнено верно, «?» — требуется повторение, «→» — исправлено. Заполняют короткий лист самооценки: «Я умею определять положение хлора», «Я умею составлять уравнение», «Я могу объяснить роль окислителя». |
Эталон решения
Ответы: галогены — фтор, хлор, бром, йод, астат; $Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2$; $2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$; $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$; $Cl_2 + H_2O \rightleftarrows HCl + HClO$. Хлор является окислителем, потому что атом хлора принимает электрон: $Cl + e^- \rightarrow Cl^-$. В реакции с водой образуются хлороводородная и хлорноватистая кислоты.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Большинство ошибок связано не с трудностью химии, а с пропуском одного шага: неверной формулой простого вещества или отсутствием проверки коэффициентов. Сейчас мы ещё раз соберём знания в общую систему и ответим на исходный вопрос урока».
Этап 7. Включение знаний в систему и рефлексия (4 мин)
Цель этапа: обобщить материал, проверить достижение цели и зафиксировать личный результат.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: «Почему хлор способен реагировать с разными веществами и почему его используют для обеззараживания воды? Дайте ответ по схеме: строение атома — химическое свойство — практическое значение». | Формулируют ответ: «У хлора семь электронов на внешнем уровне, поэтому он принимает электрон и является сильным окислителем. В воде образуется хлорноватистая кислота, которая уничтожает микроорганизмы, но хлор и его соединения требуют осторожного обращения». |
2 мин | Учитель проводит приём «Билет на выход». «На стикере запишите: одно свойство галогенов, одно уравнение реакции хлора и одну ошибку, которую вы теперь умеете предотвращать. Прикрепите стикер к доске в колонку “Уверенно”, “Нужно повторить” или “Нужна помощь”». | Заполняют билет на выход. Примеры ответов: «Галогены имеют семь электронов на внешнем уровне», «$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$», «Нужно не забывать, что хлор — двухатомное вещество». Размещают стикер в выбранной колонке. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы научились видеть за формулой $Cl_2$ строение и свойства вещества, а за уравнением — движение электронов и образование продуктов реакции. Ваши стикеры покажут, что повторить перед следующим уроком».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выполнены все задания выбранной карточки, корректно записаны формулы простых веществ и продуктов, расставлены коэффициенты, объяснена роль хлора как окислителя; допущено не более одной несущественной записи.
- «4» — правильно выполнены не менее 75% заданий, уравнения в основном составлены верно, но допущена одна ошибка в коэффициентах или объяснении типа реакции.
- «3» — правильно выполнено не менее половины заданий, записаны формулы основных веществ и хотя бы одно уравнение реакции, однако требуется помощь при расстановке коэффициентов или объяснении окислительных свойств.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о строении атомов галогенов? | Выявление осознания общего признака группы — семи электронов на внешнем уровне. |
Какое уравнение реакции хлора вы можете составить без подсказки? | Проверка степени самостоятельности при применении алгоритма. |
На каком шаге составления уравнения возникло затруднение? | Выявление точек затруднения: формулы веществ, продукты или коэффициенты. |
Какое правило безопасности при работе с хлором вы считаете самым важным? | Проверка осознания практической и личностной значимости темы. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы установили, что галогены имеют семь электронов на внешнем уровне, а хлор проявляет выраженные окислительные свойства. Вы научились составлять уравнения его реакций с металлами, водородом и водой. Обратите внимание на типичную ошибку: простое вещество хлор записывается как $Cl_2$, а не как $Cl$. На следующем уроке мы продолжим изучать соединения галогенов и потренируемся применять эти знания в цепочках превращений и заданиях ОГЭ».
Домашнее задание
Уровень | Что задать |
|---|---|
Уровень базовый | подготовить короткое сообщение (1–2 страницы или 1–2 минуты устного выступления) об одном из аспектов истории хлора.
Требования:
|
Контрольные вопросы перед выходом: «Какой номер у хлора в Периодической системе? Сколько электронов находится на внешнем уровне его атома? Почему простое вещество хлор имеет формулу $Cl_2$? Какую роль хлор играет в реакциях с металлами? Какие продукты образуются при взаимодействии хлора с водой?»
