Общая характеристика галогенов: строение, свойства и важнейшие хлориды
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться по положению элемента в Периодической системе и строению его атома характеризовать галоген, определять возможные степени окисления, сравнивать физические свойства простых веществ и распознавать важнейшие хлориды в природных объектах.
- Сформировать представление о галогенах как элементах 17-й группы и объяснить связь строения внешнего электронного слоя с их типичными свойствами.
- Научиться составлять характеристику фтора, хлора, брома и йода по алгоритму: положение в Периодической системе — строение атома — степень окисления — простое вещество — физические свойства.
- Развивать умение извлекать информацию из Периодической системы, таблиц и условных обозначений, сравнивать объекты и делать выводы.
- Показать практическое значение хлоридов и снизить тревожность перед ОГЭ через разбор типичных заданий на характеристику химического элемента.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение химических знаний о галогенах для объяснения состава питьевой воды, минералов, лекарственных и бытовых веществ.
- Проявляют ответственное отношение к работе с химической информацией и понимают опасность неправильного обращения с хлором и его соединениями.
- Формируют уверенность в возможности успешно решать задания ОГЭ при опоре на алгоритм анализа элемента.
- Проявляют интерес к применению химии в медицине, санитарии, пищевой промышленности и материаловедении.
Метапредметные
- Извлекают сведения о галогенах из Периодической системы и структурируют их в таблице.
- Сравнивают агрегатное состояние, цвет и летучесть простых веществ галогенов, устанавливают закономерности изменения свойств.
- Формулируют вывод о связи числа электронов на внешнем уровне с типичными степенями окисления.
- Работают в паре, аргументируют ответ и корректно проверяют решение по эталону.
- Осуществляют самоконтроль при выполнении задания экзаменационного типа.
Предметные
- Знать расположение галогенов в 17-й группе Периодической системы и особенности строения их внешнего электронного слоя.
- Знать формулы простых веществ галогенов $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$ и объяснять их молекулярное строение.
- Уметь называть характерные степени окисления галогенов и определять их по формуле вещества.
- Уметь сравнивать физические свойства фтора, хлора, брома и йода.
- Знать формулы и природное нахождение важнейших хлоридов: $NaCl$, $KCl$, $MgCl_2$, $CaCl_2$.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную учебную цель: научиться быстро характеризовать галоген по алгоритму.
- Осознают практическую ценность знаний о хлоридах в составе природных минералов и растворов.
- Оценивают собственную готовность к заданиям ОГЭ без сравнения себя с одноклассниками.
- Соблюдают правила безопасного отношения к сведениям о токсичных веществах.
Регулятивные УУД
- Принимают и уточняют цель урока по проблемному вопросу.
- Планируют характеристику элемента по предложенному алгоритму.
- Проверяют правильность определения степени окисления и формулы хлорида.
- Фиксируют затруднение и выбирают способ его исправления.
- Оценивают результат по критериям и формулируют следующий учебный шаг.
Познавательные УУД
- Находят галогены в Периодической системе и определяют число электронов на внешнем уровне.
- Сравнивают строение атомов и физические свойства простых веществ.
- Устанавливают причинно-следственную связь между электронным строением и степенями окисления.
- Классифицируют хлориды по формуле и природному источнику.
- Моделируют состав двухатомной молекулы галогена.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре при заполнении сравнительной таблицы.
- Формулируют ответ полным предложением и приводят химическое обоснование.
- Задают уточняющие вопросы о строении атома и свойствах веществ.
- Сверяют решение с эталоном и корректно объясняют найденную ошибку.
- Участвуют в обсуждении практического значения хлоридов.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить Периодическую систему на экране или интерактивной доске с выделенной 17-й группой.
- Вывести на экран таблицу для заполнения: элемент, электронная конфигурация внешнего уровня, степень окисления, простое вещество, физическое состояние.
- Распечатать карточки для парной работы — по одной на пару, всего по числу пар в классе; карточки содержат сведения о фторе, хлоре, броме и йоде.
- Распечатать индивидуальные листы самопроверки с тремя заданиями формата ОГЭ — по одному на каждого ученика.
- Подготовить изображения или образцы упаковок каменной соли, сильвинита, карналлита и морской соли.
- Подготовить карточки с формулами $NaCl$, $KCl$, $MgCl_2$, $CaCl_2$ и названиями минералов для приёма «Соотнеси».
- Записать на доске алгоритм характеристики галогена: положение — строение атома — степени окисления — простое вещество — свойства — соединения.
- Подготовить таймер на 2–3 минуты и цветные карточки для приёма «Светофор».
- Оборудование: компьютер, проектор или интерактивная доска, маркеры, магнитные карточки, тетради и ручки; демонстрация реакций с хлором не проводится из-за токсичности вещества.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и связать тему с практическим применением и заданиями ОГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране фотографии морской соли, бассейна, упаковки йодированной соли и минерала сильвинита: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы начнём изучать элементы, которые встречаются и в морской воде, и в организме человека, и в веществах для обеззараживания воды. Посмотрите на изображения и предположите, что объединяет эти объекты. Не называйте первый пришедший в голову ответ — сначала найдите химическую связь." | Рассматривают изображения, выдвигают предположения: "В них есть соли", "В составе могут быть хлориды", "Связь может быть с хлором или йодом". |
2 мин | Учитель формулирует проблемный вопрос: "Почему элементы одной группы образуют сходные соединения, но их простые вещества имеют разный цвет, агрегатное состояние и опасность? И как по Периодической системе быстро получить ответ на такой вопрос на ОГЭ? Сегодня мы проверим это с помощью единого алгоритма." | Записывают тему, формулируют учебную цель: "Научиться характеризовать галогены по положению и строению атома и объяснять свойства их простых веществ". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что за привычными веществами стоят элементы одной группы. Теперь вспомним, как положение элемента в Периодической системе помогает описать его атом."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о строении атома, группах Периодической системы и степенях окисления.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит приём «Блиц»: "Покажите в Периодической системе, где находятся периоды и группы. Что показывает номер периода? Что показывает номер главной группы для элементов главных подгрупп? Сколько электронов на внешнем уровне у элементов 17-й группы?" | Показывают периоды и группы, отвечают: "Номер периода показывает число электронных слоёв", "Для главных подгрупп номер группы связан с числом валентных электронов", "У галогенов семь электронов на внешнем уровне". |
3 мин | Учитель записывает на доске задания: определить степень окисления хлора в $HCl$, $Cl_2$, $NaCl$; затем спрашивает: "Какая степень окисления у простого вещества? Почему в $NaCl$ хлор имеет отрицательную степень окисления?" | Индивидуально записывают ответы: $HCl$: $-1$, $Cl_2$: $0$, $NaCl$: $-1$. Объясняют: "В простом веществе степень окисления равна нулю; хлор принимает один электрон от натрия". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, как читать Периодическую систему и определять степень окисления. Но пока не ответили, почему именно галогены имеют сходные свойства. Для этого рассмотрим строение их атомов."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (3 мин)
Цель этапа: выявить затруднение и совместно построить план открытия нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель показывает карточки с атомами фтора, хлора и брома без подписей: "У этих атомов разное число электронных слоёв. Почему мы относим их к одной группе? Какой признак окажется главным?" | Сравнивают схемы и предполагают: "Одинаковое число электронов на внешнем уровне", "У всех по семь внешних электронов". |
2 мин | Учитель фиксирует план урока на доске: "Сначала определим место галогенов в Периодической системе, затем установим особенности внешнего уровня, сравним простые вещества и в конце разберём хлориды. Такой порядок совпадает с логикой многих заданий ОГЭ: от положения элемента к свойствам." | Записывают план в тетрадь и формулируют критерий успеха: "Я смогу назвать группу, записать внешнюю конфигурацию, степень окисления, формулу простого вещества и один пример хлорида". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема поставлена: одинаковое внешнее строение должно объяснить сходство химического поведения. Переходим к работе с Периодической системой и карточками экспертов."
Этап 4. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: сформировать целостную характеристику галогенов через исследование строения атомов и физических свойств простых веществ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель выделяет на экране элементы F, Cl, Br, I: "Найдите фтор, хлор, бром и йод. Что общего в их положении? Запишите обозначение группы и внешнюю электронную конфигурацию. У элементов главной подгруппы 17-й группы семь электронов на внешнем уровне: $ns^2np^5$. Какого электрона не хватает до завершения внешнего уровня?" | Находят элементы, записывают: "17-я группа, главная подгруппа; у каждого семь внешних электронов; не хватает одного электрона". Делают вывод о сходстве химических свойств. |
4 мин | Учитель демонстрирует модель двухатомной молекулы: "Простые вещества галогенов состоят из двухатомных молекул. Запишите формулы $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$. Рассмотрим физические свойства в ряду сверху вниз: фтор — светло-жёлтый газ, хлор — жёлто-зелёный газ, бром — красно-бурая летучая жидкость, йод — тёмно-серое твёрдое вещество с фиолетовыми парами. Как изменяется агрегатное состояние?" | Составляют формулы простых веществ, заполняют строку таблицы. Формулируют: "Сверху вниз увеличиваются размеры и масса молекул; агрегатное состояние меняется от газа к жидкости и твёрдому веществу; окраска становится более тёмной". |
4 мин | Учитель задаёт вопросы Сократовского диалога: "Какая степень окисления характерна для галогенов в бинарных соединениях с металлами? Почему? Какова степень окисления в простых веществах? Может ли хлор иметь положительные степени окисления в соединениях с кислородом?" | Отвечают: "Обычно $-1$, потому что атом принимает один электрон"; "В простых веществах степень окисления равна 0"; "Хлор может иметь положительные степени окисления в соединениях с более электроотрицательным кислородом, например $+1$, $+3$, $+5$, $+7$". |
Запись в тетрадях
Галогены — элементы 17-й группы главной подгруппы: F, Cl, Br, I. Внешняя конфигурация атомов: $ns^2np^5$. Простые вещества имеют двухатомные молекулы: $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$. Характерная степень окисления в соединениях с металлами — $-1$; в простых веществах — $0$. Вниз по группе увеличиваются относительная молекулярная масса и температура кипения; агрегатное состояние изменяется от газа к жидкости и твёрдому веществу.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили общий признак галогенов — семь электронов на внешнем уровне, и увидели закономерность физических свойств вниз по группе. Теперь применим эти знания к природным хлоридам и проверим себя в заданиях."
Этап 5. Первичное закрепление. Работа в парах «Соотнеси» (7 мин)
Цель этапа: закрепить формулы, названия и природное нахождение важнейших хлоридов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре набор карточек и объясняет задание: "Соотнесите формулы $NaCl$, $KCl$, $MgCl_2$, $CaCl_2$ с названиями веществ и природными источниками: каменная соль, сильвинит, карналлит, рассолы и морская вода. Внимательно следите за индексами: один неверный индекс меняет состав вещества." | Раскладывают карточки, составляют четыре пары, проговаривают названия: "Хлорид натрия — $NaCl$ — каменная соль; хлорид калия — $KCl$ — сильвинит; хлорид магния — $MgCl_2$ — карналлит и морские рассолы; хлорид кальция — $CaCl_2$ — природные рассолы и минералы". |
3 мин | Учитель просит две пары объяснить решения и задаёт вопрос: "Почему в формулах хлоридов металлов стоит индекс 2 у хлора в $MgCl_2$ и $CaCl_2$?" При необходимости напоминает правило электронейтральности. | Объясняют: "Магний и кальций имеют степень окисления $+2$, а хлор — $-1$, поэтому нужны два атома хлора для уравнивания зарядов". |
2 мин | Учитель проводит взаимопроверку по эталону на экране и говорит: "Поставьте плюс рядом с верной парой и точку рядом с местом ошибки. Исправление запишите рядом, а не стирайте первоначальный ответ." | Проверяют работу соседней пары, исправляют ошибки, формулируют вывод: "Хлориды — соли хлороводородной кислоты, многие из них встречаются в морской воде, рассолах и минералах". |
Эталон решения
Для $MgCl_2$: магний образует ион $Mg^{2+}$, хлор — ион $Cl^-$. Для электронейтральности один ион магния соединяется с двумя ионами хлора: $+2+2\cdot(-1)=0$, поэтому формула — $MgCl_2$. Аналогично для кальция: $Ca^{2+}+2Cl^-\rightarrow CaCl_2$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы научились связывать формулу хлорида со степенями окисления и природным источником. Теперь каждый самостоятельно выполнит короткий блок в формате ОГЭ и проверит, насколько уверенно работает алгоритм."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное освоение алгоритма характеристики галогенов и скорректировать типичные ошибки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | Учитель раздаёт индивидуальные листы: "Выполните три задания. 1) Укажите элемент 17-й группы третьего периода и запишите формулу его простого вещества. 2) Определите степени окисления хлора в $Cl_2$, $KCl$, $HClO$. 3) Выберите формулу хлорида магния из вариантов $MgCl$, $MgCl_2$, $Mg_2Cl$, $Mg_2Cl_3$ и объясните выбор. Работайте молча, сначала решите всё самостоятельно." | Выполняют задания: хлор, $Cl_2$; степени окисления $0$, $-1$, $+1$; правильная формула $MgCl_2$. Записывают краткие объяснения. |
4 мин | Учитель выводит эталон и проводит самопроверку: "Сверьте не только итог, но и ход рассуждения. Если ошибка появилась в определении группы, вернитесь к Периодической системе; если в индексе, проверьте электронейтральность. Поднимите зелёную карточку, если всё выполнено верно, жёлтую — если исправили одну ошибку, красную — если нужен разбор." | Проверяют решения, исправляют ошибки другим цветом, показывают карточку самооценки. Ученики с затруднением называют конкретный шаг: "Мне трудно определять степень окисления в соединении с кислородом". |
Эталон решения
1) Элемент 17-й группы третьего периода — хлор, простое вещество $Cl_2$. 2) В $Cl_2$ степень окисления равна $0$; в $KCl$ калий имеет $+1$, поэтому хлор имеет $-1$; в $HClO$: $+1+x-2=0$, следовательно, $x=+1$. 3) В $MgCl_2$ заряд магния $+2$ компенсируется двумя ионами хлора с зарядом $-1$: $+2+2\cdot(-1)=0$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Большинство ошибок сегодня связано не с объёмом материала, а с пропуском одного шага алгоритма. Мы проверили положение элемента, строение атома, степень окисления и электронейтральность. Осталось обобщить знания и сформулировать личный результат урока."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: обобщить изученное, оценить продвижение и определить содержание самостоятельной работы дома.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает приём «Одноминутная формула»: "За одну минуту завершите три предложения: ‘Галогены находятся…’; ‘Их атомы имеют…’; ‘Вниз по группе физические свойства изменяются так…’. Затем назовите один важнейший хлорид и его природный источник." | Записывают и зачитывают: "Галогены находятся в 17-й группе; имеют семь электронов на внешнем уровне; вниз по группе вещества становятся менее летучими, а агрегатное состояние меняется от газа к твёрдому веществу; $NaCl$ встречается в каменной соли и морской воде". |
2 мин | Учитель объявляет домашнее задание и задаёт контрольные вопросы: "Перед выходом ответьте устно: почему формула простого вещества хлора — $Cl_2$? Какая степень окисления хлора наиболее характерна в хлоридах? Как связаны $Mg^{2+}$ и $Cl^-$ в формуле $MgCl_2$?" | Отвечают: "Хлор образует двухатомные молекулы"; "Степень окисления хлора равна $-1$"; "Два иона хлора компенсируют заряд иона магния". Записывают домашнее задание. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы освоили рабочий алгоритм характеристики галогена и применили его к заданиям, похожим на задания ОГЭ. Дома важно не просто переписать определения, а несколько раз пройти путь от положения элемента к формуле вещества."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены все три задания самостоятельной работы, правильно определены положения элементов, степени окисления и формула $MgCl_2$, объяснение построено через электронейтральность.
- «4» — верно выполнены два задания из трёх или допущена одна вычислительная ошибка при сохранении правильного алгоритма рассуждения.
- «3» — верно выполнено не менее одного задания, узнаётся галоген и формула простого вещества, но имеются ошибки в степенях окисления или индексах хлорида.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что общего в строении атомов фтора, хлора, брома и йода? | Проверка понимания главного признака 17-й группы. |
Какой шаг алгоритма характеристики галогена оказался самым трудным? | Выявление точек затруднения для последующей коррекции. |
Почему простые вещества галогенов имеют формулы $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$? | Проверка понимания двухатомного строения молекул. |
Какой хлорид и его природный источник вы запомнили? | Оценка связи химического материала с реальным контекстом. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы установили, что галогены объединяет строение внешнего электронного слоя: у их атомов семь электронов. Мы научились связывать это строение с характерной степенью окисления $-1$, двухатомным строением простых веществ и изменением физических свойств вниз по группе. Типичная ошибка — забыть, что в простом веществе степень окисления равна нулю, а в $MgCl_2$ индекс определяется электронейтральностью. На следующем уроке мы продолжим изучать химические свойства галогенов и научимся объяснять их окислительную способность."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу для F, Cl, Br, I: положение в Периодической системе, внешняя конфигурация $ns^2np^5$, формула простого вещества, агрегатное состояние и окраска. Выполнить 4 задания на определение степени окисления галогена в простых веществах и хлоридах. | Закрепляет алгоритм характеристики элемента и внимательность при определении степеней окисления. |
Средний (повышающий) | Выполнить 4–5 заданий на составление формул хлоридов по степеням окисления металлов, включая $NaCl$, $KCl$, $MgCl_2$, $CaCl_2$, и указать возможный природный источник каждого вещества. | Формирует навык применения правила электронейтральности и связывает формулы с природными объектами. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое сообщение или схему «Галогены в жизни человека»: привести три примера использования хлоридов или других соединений галогенов, указать пользу и возможные риски. | Развивает функциональную и естественно-научную грамотность, умение оценивать практическое значение химических веществ. |
Контрольные вопросы перед выходом: «В какой группе находятся галогены?», «Сколько электронов на внешнем уровне имеют их атомы?», «Какую формулу имеет простое вещество брома?», «Почему хлорид кальция имеет формулу $CaCl_2$?»
