Как составить формулы бинарных соединений по валентности химических элементов

Конспект
Валентность химических элементов Определение валентности химических элементов по химическим формулам их соединений. Составление химических формул веществ по известным валентностям химических элементов
Состав вещества можно записать при помощи химической формулы. Как узнать, сколько атомов химических элементов входит в состав того или иного вещества? В молекуле хлороводорода на один атом водорода приходится один атом хлора – HCl, в молекуле воды на два атома водорода приходится один атом кислорода – H2O, а в молекуле аммиака на три атома водорода приходится один атом азота – CH4. Такое различие в составе веществ объясняется свойством атомов химических элементов, которая называется валентность. Валентность – это свойство атома химического элемента присоединять или замещать определённое число атомов другого химического элемента. Валентность химических элементов обозначается римскими цифрами, которые, при необходимости, записываются над знаками химических элементов в веществе. У некоторых химических элементов валентность постоянная, у других – разная в различных соединениях.
Свойства веществ зависят от их состава. Вот два вещества, которые являются соединениями железа с кислородом: оксид железа FeO и оксид железа Fe2O3. Давайте определим валентности железа в этих веществах. Найдём элемент, валентность которого нам известна. В нашем случае это кислород, его валентность равна двум. Затем определим общее число валентностей – это произведение валентности химического элемента и его индекса: в первом случае – это 2, во втором – 6. Теперь определим валентность второго элемента. Для этого разделим общее число валентностей на число атомов второго химического элемента. В случае первого вещества мы должны два разделить на единицу, во втором случае, надо разделить шесть на два. У оксида железа FeO валентность железа будет равна II, у оксида железа Fe2O3 валентность железа будет равна III. Как мы видим, различие состава веществ связано с тем, что железо в этих веществах проявляет разную валентность.
Таким образом, для определения валентности химических элементов по химическим формулам их соединений необходимо:
1. Записать формулу, отметить валентность известного элемента.
2. Найти общее число единиц валентности (умножить индекс известного элемента на его валентность).
2. Найти общее число единиц валентности (умножить индекс известного элемента на его валентность).
А можно ли составить химическую формулу вещества, если известны валентности химических элементов? Да, можно.
Составим химическую формулу минерала корунд, зная, что это соединение алюминия и кислорода. Запишем символы химических элементов: Al O.
Над символом каждого из химических элементов поставим значение валентности.
Найдем общее число валентностей – это наименьшее общее кратное валентностей.
Определим индексы – это результат деления общего числа валентностей на валентность элемента.
Формула корунда – Al2O3.
Таким образом, для составления химических формул веществ по известным валентностям химических элементов необходимо:
1. Записать химические знаки элементов, входящих в соединение.
2. Проставить валентность.
3. Определить наименьшее общее кратное чисел, выражающих валентность обоих элементов.
4. Найти индексы элементов, разделив общее кратное на валентность каждого элемента.

План-конспект
урока

Дата

Урок №15

Тема
урока: Составление химических формул бинарных соединений по валентности.

Тип
урока:  Урок «открытия» нового знания

Цель урока: научить школьников составлять формулы бинарных соединений по
валентности.

Познавательные: умение
преобразовывать информацию из одного вида в другой.

Регулятивные: умение составлять план решения проблемы.

Коммуникативные: умение самостоятельно организовывать учебное взаимодействие в группе.

Личностные:Формировать ответственное отношение к учению, умение осуществлять
учебное сотрудничество с учителей и одноклассниками

Средства обучения:учебники, Периодическая система Д. И. Менделеева.

Ход
урока:

I.
Организационный момент

II.
Актуализация знаний

При
изучении химии очень важно научиться составлять формулы химических
веществ.

Что
выражает химическая формула? (состав определенного вещества, взятого в чистом
виде)

Химическая
формула – это условное обозначение вещества, атома, молекулы, иона с
помощью символов элементов, числовых и вспомогательных знаков.

По
химической формуле мы можем определить:

— тип
вещества,

—
качественный и количественный состав,

—
относительную молекулярную массу,

—
массовую долю химического элемента в данном веществе,

—
валентность химических элементов.

Все
вещества состоят из атомов. Одним из основных свойств атомов является
способность образовывать химические связи. Атомы разных элементов могут
образовывать определенное, свойственное им количество связей.

Атом
водорода не может присоединить более одного атома другого химического элемента,
поэтому валентность водорода принята за единицу. И поэтому с валентностью
водорода сравнивают валентность всех других элементов.

Примеры:

HCl —
один атом хлора связан с одним атомом водорода;

H₂O
— один атом кислорода связывает два атома водорода;

NH₃ —
один атом азота связывает три атома водорода;

CH₄ —
один атом углерода связывает четыре атома водорода.

Почему
различные атомы удерживают различное количество атомов водорода?

(каждый
атом образует с другими атомами определенное количество связей).

Это
называют валентностью.

Валентность –
это свойство атомов удерживать определённое число других атомов в соединении.

III. Изучение
нового материала:

Новый
материал запоминается легче, если он нанизывается на уже полученные знания.
Поэтому сейчас предстоит работа с извлечением этого материала из памяти. И в
этом вам поможет учитель математики.

Учитель
ведет диалог с учениками:

Учитель: перечислите
несколько чисел, кратных 12.

-12,
24, 36, 48 ….

Учитель: перечислите
несколько чисел, кратных 18.

— 18,
36, 54, 72……

Учитель: назовите
числа, которые кратны и 12 и18.

— 36 и
72 и т.д.

Учитель: назовите
наименьшее общее кратное 12 и 18.

— 36

Учитель: Сформулируйте
определение наименьшего общего кратного нескольких чисел.

—
Наименьшим общим кратным нескольких чисел называется самое меньшее натуральное
число, которое делится на каждое из данных чисел.

Учитель: сформулируйте
правило нахождения наименьшего общего кратного двух или нескольких чисел.

—
Чтобы найти НОК двух или нескольких чисел, надо разложить эти числа на простые
множители, затем, взяв разложение одного из них, умножить его на недостающие
простые множители из разложений других чисел.

Учитель
предлагает следующее упражнение:

№1.
Найдите А) НОК (48, 90); Б) НОК (6, 15, 20)

Решение:

А)
48/2 90/2 Б) 6/2 15/3 20/2

24/2
45/3 3/3 5/5 10/2

12/2
15/3 1/ 1/ 55

6/2
5/5 1/

3/3 1/

1/

НОК
(48,90) = 2⁴ *3*3*5 НОК (6,15,20) = 2³ * 5 *
3

НОК
(48,90)= 720 НОК (6,15,20) = 60

Ответ:
А) 720; Б) 60.

Учитель: чему
равно НОК двух взаимно простых чисел?

— НОК
двух взаимно простых чисел равно их произведению.

№2. Найдите
НОК (7,11)

— 77

Учитель: Как
вы помните, существует еще один способ нахождения НОК чисел – это способ
подбора.

Найдите
НОК следующих чисел способом подбора:

А) 10
и 2 Б) 14 и 21 В) 20 и 15 Г) 2; 3 и 5

Ответы: А)
10 Б) 42 В) 60 Г) 30.

Учитель: Ребята,
мы с вами повторили, как можно найти НОК двух или нескольких чисел. А теперь вы
познакомитесь с тем, как эти знания применяются в химии при определении
валентности.

В.
Гете когда-то сказал: «Просто знать еще не все, знания нужно уметь
использовать».

Определение
валентности элементов по формулам в бинарных соединениях.

Помнить: 
в формулах бинарных соединений число единиц валентностей всех атомов одного
элемента равно числу единиц валентности всех атомов другого элемента.

1. Записать
   формулу вещества. Р₂О₅
2. Римской
   цифрой указать валентность одного из элементов. Р₂О₅ (II)
3. Определить
   валентность другого химического элемента. Р₂О₅

Х*2=
II *5 X = V

Составление
химических формул бинарных соединений по валентности элементов.

1. Записываем символы химических
   элементов, входящих в состав формулы, проставляя над ними соответствующие
   значения валентности:

СаО, В₂О₃,
СО₂,

1. Составляем формулу соединения
   по валентности:

а)
СаО: если валентности химических элементов равны, то индексы не ставим.

б) В₂О₃:
если значения валентностей не делятся друг на друга, ставим значения
валентностей крест накрест.

в) СО₂:
если валентность одного элемента делится на валентность другого, то значение
большей валентности разделить на значение меньшей и полученное число в виде
индекса поставить возле элемента с меньшей валентностью.

IV. Физ. минутка

• Скольжение
  подбородком по грудине вниз.
• «Черепаха»:
  наклоны головы вперёд-назад.
• Наклоны
  головы вправо-влево.
• «Собачка»:
  вращение головы вокруг воображаемой оси, проходящей через нос и затылок.
• «Сова»:
  поворот головы вправо-влево.
• «Тыква»:
  круговые движения головой в одну и другую сторону.

V.
Закрепление изученного материала

Упражнение: определить
валентность элементов в веществах: ученики цепочкой выходят к доске. Заданиепроецируемнадоску.

SiH₄,
CrO₃, H₂S, CO₂, CO, SO₃, SO₂,
Fe₂O₃, FeO, HCl, HBr, Cl₂O₅, Cl₂O₇,
РН₃, K₂O,
Al₂O₃, P₂O₅, NO₂, N₂O₅,
Cr₂O₃, SiO₂, B₂O₃, SiH₄,
Mn₂O₇, MnO, CuO, N₂O₃.

VI.
Рефлексия.

Закончите предложение:

 1.  Самым интересным на уроке для меня
было ___________________

 2.Сегодня на уроке я
узнал____________________________________

3.Вопросы, рассмотренные на занятии для меня ___________________

4.Самым скучным на занятии для меня
было______________________

5.Теперь бы я хотел ещё узнать о _______________________________

6.Мне понравилось _________________________________________

7.Я
научился_______________________________________________ 

VII. Итог
урока.

VIII. Домашнее
задание.

Урок №

Тема урока: Составление химических формул бинарных соединений по валентности.

«У научного изучения предметов две основные или конечные цели: предвидение и польза»

Д. И. Менделеев

Цели:

Образовательные: рассмотреть понятие «валентность» как атомность элемента, научить учащихся определять валентность в бинарных соединениях, познакомить учащихся с различными видами валентности, повторить понятия о кратном данного числа, о наименьшем общем кратном нескольких чисел, повторить правило нахождения НОК нескольких чисел и применение этого правила; обратить внимание учащихся на интеграцию курсов химии и математики.

Развивающие: развивать познавательный интерес учащихся, вырабатывать умение логически рассуждать, применять ранее полученные знания, грамотно выражать свои мысли.

Воспитательные: способствовать воспитанию интереса к предмету, к результату своего труда,развивать умение работать в парах, коллективно, оценивать ответы своих товарищей.

Планируемые результаты обучения:

Учащиеся должны знать:

• определение понятия “валентность”;
• валентность атомов водорода и кислорода в соединениях.

Учащиеся должны уметь:

• определять по валентности атомов водорода и кислорода валентность атомов других элементов в бинарных соединениях;
• определять валентность атомов элементов по формулам веществ, используя алгоритм для решения задач.

Основные понятия: валентность, постоянная и переменная валентность, бинарные соединения, наименьшее общее кратное.

Тип урока: комбинированный.

Средства обучения: алгоритм определения валентности.

Оборудование:  Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, шаростержневые модели молекул, таблица «Алгоритм определения валентности».

Ход урока

1. Организационный этап: приветствие учащихся.
2. Актуализация опорных знаний.

1. Фронтальная беседа учителя химии с учащимися по теме “Химическая формула”.

При изучении химии очень важно научиться составлять формулы химических веществ.

Что выражает химическая формула? (состав определенного вещества, взятого в чистом виде)

Химическая формула – это условное обозначение вещества, атома, молекулы, иона с помощью символов элементов, числовых и вспомогательных знаков.

По химической формуле мы можем определить:

— тип вещества,

— качественный и количественный состав,

— относительную молекулярную массу,

— массовую долю химического элемента в данном веществе,

— валентность химических элементов.

Все вещества состоят из атомов. Одним из основных свойств атомов является способность образовывать химические связи. Атомы разных элементов могут образовывать определенное, свойственное им количество связей.

Давайте сравним качественный и количественный состав в молекулах: HCl , H2O, NH3, CH4.

• Что общего в составе молекул? (наличие атомов водорода)
• Чем эти вещества отличаются друг от друга? (в этих веществах разное количество атомов водорода)

Атом водорода не может присоединить более одного атома другого химического элемента, поэтому валентность водорода принята за единицу. И поэтому с валентностью водорода сравнивают валентность всех других элементов.

Примеры:

HCl — один атом хлора связан с одним атомом водорода;

H2O — один атом кислорода связывает два атома водорода;

NH3 — один атом азота связывает три атома водорода;

CH4 — один атом углерода связывает четыре атома водорода.

Почему различные атомы удерживают различное количество атомов водорода?

(каждый атом образует с другими атомами определенное количество связей).

Это называют валентностью.

Валентность – это свойство атомов удерживать определённое число других атомов в соединении.

Валентность обозначается римскими цифрами.

Записи на доске и в тетрадях:

I   I HCl

I   II H2O

I   III  H3N

I   IV  H4C

Валентность атома водорода принята за единицу — I, а у кислорода – II.

1. Сообщение учащегося о валентности.

В начале XIX века Дж. Дальтоном был сформулирован закон кратных отношений, из которого следовало, что каждый атом одного элемента может соединяться с одним, двумя, тремя и т.д. атомами другого элемента (как, например, в рассмотренных нами соединениях атомов с водородом).

В середине XIX века, когда были определены точные относительные веса атомов (И.Я. Берцелиус и др.), стало ясно, что наибольшее число атомов, с которыми может соединяться данный атом, не превышает определённой величины, зависящей от его природы. Эта способность связывать или замещать определённое число других атомов и была названа Э. Франклендом в 1853 г. “валентность”.

Поскольку в то время для водорода не были известны соединения, где он был бы связан более чем с одним атомом любого другого элемента, атом водорода был выбран в качестве стандарта, обладающего валентностью, равной 1.

В конце 50-х гг. XIX вeка А. С. Купер и А. Кекуле постулировали принцип постоянной четырёхвалентности углерода в органических соединениях. Представления о валентности составили важную часть теории химического строения А. М. Бутлерова в 1861 г.

Периодический закон Д.И. Менделеева в 1869 г. вскрыл зависимость валентности элемента от его положения в периодической системе.

Вклад в эволюцию понятия “валентность” в разные годы внесли В.Коссель, А.Вернер, Г.Льюис.

Начиная с 30-х гг. XX века представления о природе и характере валентности постоянно расширялись и углублялись. Существенный прогресс был достигнут в 1927 г., когда В. Гейтлер и Ф. Лондон выполнили первый количественный квантово-химический расчёт молекулы водорода H2.

1. Беседа с учащимися: Что такое валентность? 

Определение валентности в разных источниках звучит по-разному. Давайте подумаем, какое из этих трех определений более совершенно и в чем недостатки других.

1-й ряд
«Валентность химического элемента – способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях».

2-й ряд
«Валентность – способность атомов одного элемента присоединять определенное количество атомов другого элемента».

3-й ряд
«Валентность – свойство атомов, вступая в химические соединения, отдавать или принимать определенное количество электронов или объединять электроны для образования общих для двух атомов электронных пар ».

Обсуждение в группах, приходим к выводу, что 3-е определение наиболее точно отражает суть определения валентности.

1. Изложение нового материала:

Тема нашего урока: Составление формул бинарных соединений по валентности. 
Новый материал запоминается легче, если он нанизывается на уже полученные знания. Поэтому сейчас предстоит работа с извлечением этого материала из памяти. И в этом вам поможет учитель математики.

Учитель ведет диалог с учениками:

Учитель: перечислите несколько чисел, кратных 12.

-12, 24, 36, 48 ….

Учитель: перечислите несколько чисел, кратных 18.

— 18, 36, 54, 72……

Учитель: назовите числа, которые кратны и 12 и18.

— 36 и 72 и т.д.

Учитель: назовите наименьшее общее кратное 12 и 18.

— 36

Учитель: Сформулируйте определение наименьшего общего кратного нескольких чисел.

— Наименьшим общим кратным нескольких чисел называется самое меньшее натуральное число, которое делится на каждое из данных чисел.

Учитель: сформулируйте правило нахождения наименьшего общего кратного двух или нескольких чисел.

— Чтобы найти НОК двух или нескольких чисел, надо разложить эти числа на простые множители, затем, взяв разложение одного из них, умножить его на недостающие простые множители из разложений других чисел.

Учитель предлагает следующее упражнение:

№1. Найдите А) НОК (48, 90); Б) НОК (6, 15, 20)

Решение:

А) 48/2 90/2 Б) 6/2 15/3 20/2

24/2 45/3 3/3 5/5 10/2

12/2 15/3 1/ 1/ 55

6/2 5/5 1/

3/3 1/

1/

НОК (48,90) = 24 *3*3*5 НОК (6,15,20) = 23 * 5 * 3

НОК (48,90)= 720 НОК (6,15,20) = 60

Ответ: А) 720; Б) 60.

Учитель: чему равно НОК двух взаимно простых чисел?

— НОК двух взаимно простых чисел равно их произведению.

№2. Найдите НОК (7,11)

— 77

Учитель: Как вы помните, существует еще один способ нахождения НОК чисел – это способ подбора.

Найдите НОК следующих чисел способом подбора:

А) 10 и 2 Б) 14 и 21 В) 20 и 15 Г) 2; 3 и 5

Ответы: А) 10 Б) 42 В) 60 Г) 30.

Учитель: Ребята, мы с вами повторили, как можно найти НОК двух или нескольких чисел. А теперь вы познакомитесь с тем, как эти знания применяются в химии при определении валентности.

В. Гете когда-то сказал: «Просто знать еще не все, знания нужно уметь использовать».

Определение валентности элементов по формулам в бинарных соединениях.

Помнить:  в формулах бинарных соединений число единиц валентностей всех атомов одного элемента равно числу единиц валентности всех атомов другого элемента.

1. Записать формулу вещества. Р2О5
2. Римской цифрой указать валентность одного из элементов. Р2О5 (II)
3. Определить валентность другого химического элемента. Р2О5

Х*2= II *5 X = V

Составление химических формул бинарных соединений по валентности элементов.

1. Записываем символы химических элементов, входящих в состав формулы, проставляя над ними соответствующие значения валентности:

СаО, В2О3, СО2,

1. Составляем формулу соединения по валентности:

а) СаО: если валентности химических элементов равны, то индексы не ставим.

б) В2О3: если значения валентностей не делятся друг на друга, ставим значения валентностей крест накрест.

в) СО2: если валентность одного элемента делится на валентность другого, то значение большей валентности разделить на значение меньшей и полученное число в виде индекса поставить возле элемента с меньшей валентностью.

Упражнение: определить валентность элементов в веществах: ученики цепочкой выходят к доске. Задание проецируем на доску.

SiH4, CrO3, H2S, CO2, CO, SO3, SO2, Fe2O3, FeO, HCl, HBr, Cl2O5, Cl2O7, РН3, K2O, Al2O3, P2O5, NO2, N2O5, Cr2O3, SiO2, B2O3, SiH4, Mn2O7, MnO, CuO, N2O3.

1. Оценочно-рефлексивный этап.

Первичная проверка усвоения знаний. Для выполнения данного задания учащиеся получают «Алгоритм определения валентности» и задания трех уровней. Каждый учащийся выбирает свой уровень задания.

• Репродуктивный уровень (“3”). Определите валентность атомов химических элементов по формулам соединений: NH3, Au2O3, SiH4, CuO.
• Прикладной уровень (“4”). Из приведённого ряда выпишите только те формулы, в которых атомы металлов двухвалентны: MnO, Fe2O3, CrO3, CuO, K2O, СаH2.
• Творческий уровень (“5”). Найдите закономерность в последовательности формул: N2O, NO, N2O3 и проставьте валентности над каждым элементом.

Алгоритм определения валентности	Пример
1. Запишите формулу вещества.	H2S, Cu2O
2. Обозначьте известную валентность элемента	I H2S,	II Cu2O
3. Найдите число единиц валентности атомов известного элемента, умножив валентность элемента на количество его атомов	2 I H2S	2       II Cu2O
4. Поделите число единиц валентности атомов на количество атомов другого элемента. Полученный ответ и является искомой валентностью	2 I   II H2S	2 I     II Cu2O
5. Сделайте проверку, то есть подсчитайте число единиц валентностей каждого элемента	I   II  H2S (2=2)	I     II Cu2O (2=2)

Проводим взаимопроверку выполненного задания (учащиеся обмениваются тетрадями).

Работа над ошибками: ответы на доске.

1. Подведение итогов урока.

Беседа с учащимися:

• Какую проблему мы поставили в начале урока?
• К какому выводу мы пришли?
• Дать определение “валентности”.
• Как определить НОК?
• Чему равна валентность атома водорода? Кислорода?
• Как определить валентность атома в соединении?
• Оценка работы учащихся.

Домашнее задание: учебник Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман §

Проблемный вопрос: Почему водород и литий имеют постоянную валентность, а гелий не имеет валентности?

«Как преуспеть ученикам – догонять тех, кто впереди, и не ждать тех, кто позади»

Аристотель