Путешествие в параллельный мир. 11-й класс (профильный уровень)

Цель урока: активное повторение пройденного материала по теме “Состояние электрона в атоме. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева” и использование полученных знаний в новых условиях, развитие творческого химического мышления.

Первая часть урока предполагает повторение основных понятий темы, выполнение “подготовительных” упражнений (определение квантовых чисел по формуле электрона, установление порядка заполнения атомных орбиталей электронами, определение структуры периодической системы и т.п.).

Во второй части занятия проводится игра “Путешествие в параллельный мир”. Суть игры заключается в следующем. Структура квантовых чисел немного искажается. Класс строит на основе новых значений квантовых чисел периодическую систему параллельного мира и выполняет задания по составлению химических формул веществ и написанию уравнений реакций. Игра будет удачной в том случае, если меняется только один параметр, не требующий дополнительных допущений по взаимосвязи квантовых чисел и уровней энергии. Игра может быть проведена на спаренном уроке (2 часа) в 11 классе химико-биологического или физико-математического профиля после изучения темы “ПСХЭ Д.И. Менделеева” или во внеурочное время в виде соревнования команд.

Данный урок разработан на основе исследовательской работы “ПСХЭ Д.И. Менделеева”, выполненной учащимся физико-математического класса Васильевым Антоном (выпускник МОУ СОШ №43 г. Твери 2004 года).

2. Повторение темы “Квантовые числа” (фронтальная работа; слайд №№3-4)

Для повторения теоретических вопросов, изложенных на предыдущих уроках (см. Приложение 1) учащимся предлагается серия упражнений.

1. Сколько значений магнитного квантового числа возможно для энергетического подуровня, орбитальное квантовое число которого l равно 4.
2. Определить по правилу Клечковского последовательность заполнения электронных орбиталей, характеризующихся суммой n+l равной 9.
3. По значениям квантовых чисел составить формулы электронов:

n	4	6	7	3
l	3	1	0	2
m	-2	0	0	2
s	-1/2	+1/2	-1/2	-1/2
Электронная формула е-	?	?	?	?

4. По электронным формулам электронов указать квантовые числа:

Электронная формула е-	4f13	5d7	6s1	4p4	3d2
n	?	?	?	?	?
l	?	?	?	?	?
m	?	?	?	?	?
s	?	?	?	?	?

5. Указать порядковый номер элемента, у которого: а) заканчивается заполнение электронами орбиталей 4d; б) начинается заполнение подуровня 4f.
6. Какой подуровень заполняется в атомах после подуровня: а) 5s; б) 5p; в) 5d.
7. Записать электронные формулы атомов элементов с зарядом ядра: а) +23; б) +63; в) +83. Составить графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей этих атомов.
8. Среди перечисленных ниже электронных конфигураций указать невозможные и объяснить причину невозможности их реализации: а) 1p³; б) 3p⁶; в) 3s²; г) 2s²; д) 2d⁵; е) 5d²; ж) 3f¹²; з) 2 p⁴; и) 3 p⁷.
9. Сколько вакантных 3d – орбиталей имеют возбужденные атомы: а) Cl; б) Mn.
10. Сколько неспаренных электронов содержат невозбужденные атомы: а) S; б) As; в) Cr.
11. Составить электронно-графические схемы ионов: а) Fe³⁺; б) Mn²⁺; в) S^2-.
12. Структура валетного электронного слоя атома элемента выражается формулой: а) 5s²5p⁴; б) 3d⁵4s¹; в) 3d⁶4s². Что это за элемент?
13. Известно, что 1 период содержит 2 химических элемента; 2 и 3 периоды по 8 химических элементов; 4 и 5 по 18, а 6 период – 32. Спрогнозировать число химических элементов, входящих в состав 7, 8, 9, 10 и 11 периодов ПСХЭ Д.И. Менделеева. Привести обоснованные доказательства.

Предлагается решить задачу, которая в свое время была предложена как олимпиадное задание на Всесоюзной олимпиаде по химии в 1969 году под общим названием “Путешествие в параллельный мир”.

Модифицированный вариант задания представлен ниже:

Возможно во Вселенной существуют другие миры, в которых жизнь определяется отличным от земного набором квантовых чисел. Представьте, что вы попали на планету хемозоидов, где все квантовые числа такие же как и на Земле, кроме одного. Допустим:

а) m=0, +l

b) l=0, 1, 2, ...n

• Как изменится структура ПСХЭ (названия “новых” химических элементов оставить такими же, как в ПСХЭ Д. И. Менделеева в соответствии с порядковыми номерами)?
• Составить схемы заполнения электронами первых четырех периодов.

7. Домашнее задание (слайд №18; см. Приложение 4 и Приложение 5).

Использованная литература

1. Габриелян О.С. Настольная книга учителя. Химия. 11 класс: В 2ч. Ч.I / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова, А.Г. Введенская. – М., 2003. – С.24-171.
2. Габриелян О.С. Химия. 11 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений /О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. – М., 2002. – С.3-64.
3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.А. Рабиновича и Х.М. Рубинной. – Л.: Химия, 1988.
4. Зайцев О.С. Неорганическая химия: Теорет. основы: Углубл. курс: Учеб. для общеобразоват. учреждений с углубл. изуч. предмета. – М., 1997. – С.12-79.
5. Зайцев О.С. Химия. Современный краткий курс. Учебное пособие. – М., 1997. – С.24-50.
6. Крапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. Учебное пособие для вузов. – М., 1978. – С.55-100.
7. Клечковский В.М. Распределение атомных электронов и правило последовательного заполнения (n + l) групп. – М., 1968.
8. Лидин Р.А., Аликберова Л.Ю. Химия: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – М., 2002. – С.34-35.
9. Метельский А.В. Химия в экзаменационных вопросах и ответах: Спр. для учителей, репетиторов и абитуриентов. – Мн., 1997. – С.94-95.
10. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т.1. – М., 1973. – С.212-237.
11. Папулов Ю.Г., Левин В.П., Виноградова М.Г. Строение вещества в естественнонаучной картине мире: Молекулярные аспекты: Учебное пособие. – 2-е изд., испр. и доп. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2005.
12. Папулов Ю.Г. Строение молекул: Учебное пособие. – Калинин, 1974. – С.51-81.
13. Полинг Л., Полинг П. Химия. – М., 1978. – С.99-125.
14. Ремсден Э.Н. Начала современной химии: Справ. изд.: Пер. с англ. / Под ред. В.М. Барановского, А.А. Белюстина, А.И. Ефимова, А.А. Потехина. – Л., 1989. – С.35-124.
15. Семенькова Н.И. Изучение периодического закона Д.И. Менделеева в школе: Кн. для учителя: из опыта работы. – М., 1992. – С.3-55.
16. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия: Учеб. для хим. и химико-технол. спец. вузов. – М., 1994. – С.30-58.
17. Строение молекул: Учеб. пособие / Ю.Г. Папулов. – Тверь, 1994.
18. Фримантл М. Химия в действии. В 2-х ч. Ч.2: Пер. с англ. – М., 1998. С. 5-30.
19. http://hemi.wallst.ru/ – Химия. Образовательный сайт для школьников и студентов.
20. http://schoolchemistry.by.ru/ – Учебно-справочный материал для школьников.
21. Сайфуллин Р.С., Сайфуллин А.Р. Современную периодическую систему элементов – в школьное образование//Химия: методика преподавания. 2004. №2. С. 4-11.