Конспект урока химии «Углерод, распространение в природе, физические и химические свойства»

Автор: Назаренко Наталья Николаевна

Организация: МБОУ «Советская СОШ» Бугурусланского района

Населенный пункт: Оренбургская область, село Советское

Цель: сформировать представление об углероде, как о химическом элементе и простом веществе, его свойствах и применении.

Задачи: 1. Образовательные: Рассмотреть строение, аллотропию, свойства и применение углерода, на примере алмаза, графита, активированного угля. Познакомить учащихся с явлением адсорбция и его практическим значением.

2. Воспитательные: Формирование мировоззрения через раскрытие причинно-следственных связей о строении атома; формирование политехнизма через применение углерода в различных отраслях производства; формирование экологической культуры, на примере влияния деятельности человека на биосферу.

3. Развивающие: Развитие химического языка, памяти, мышления, речи. Формирование умений и навыков анализа, сравнения, самостоятельной работы.

Планируемые результаты обучения:

Предметные:

Знают: общие химические свойства неметаллов, окислительные восстановительные свойства элементов.

Умеют: давать характеристику элемента на основе положения в ПСХЭ

Получат возможность научиться: характеризовать строение атома и химические свойства углерода; описывать аллотропные модификации углерода; экспериментально доказывать явление адсорбции.

Метапредметные:

Познавательные: освоение таких способов деятельности, как умение наблюдать и делать выводы, объяснять наблюдения;

Регулятивные: вырабатывать умение извлекать, преобразовывать, анализировать информацию, представленную в различных формах;

Коммуникативные: развивать коммуникативные действия (монологическая речь, умение участвовать в учебном диалоге, задавать вопросы); выражать свои мысли последовательно, четко, ясно.

Личностные: развитие умений давать оценку и самооценку.

Тип урока: Изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности

Оборудование: электронная таблица ПСХЭ Д.И. Менделеева, штатив с пробирками, химические стаканы с водой, воронки, фильтровальная бумага; раствор йода, таблетки активированного угля.

 

Ход урока

I. Орг. момент

 

II.Актуализация знаний.

Задания на карточке или слайдах:

1.Выбрать два высказывания, в которых говорится о фосфоре как о химическом элементе. Варианты ответов:

1) На внешнем энергетическом уровне фосфора находится 5 электронов;

2) Белый фосфор не растворим в воде;

3) Высшая степень окисления фосфора + 5;

4) Фосфор в реакциях чаще всего бывает восстановителем;

5) Фосфор применяют в производстве фосфорной кислоты, лекарственных препаратов, в производстве спичек.

2.Расположить химические элементы (азот, мышьяк, фосфор) в порядке увеличения восстановительных свойств образуемых ими простых веществ.

3.Установить соответствие между формулой вещества и степенью окисления фосфора в данном веществе. Варианты ответов:

А) Р2О5 1) +3;

Б) РН3 2) +2;

В) Са3(РО4)2 3) -3;

4) +5.

4.Из предложенного перечня выбрать два вещества, которые реагируют с оксидом фосфора (V). Варианты ответов:

1) оксид серы (IV); 2) гидроксид натрия; 3) серная кислота; 4) сульфат калия; 5) вода.

5.Установить соответствие между реагирующими веществами и продуктами их взаимодействия. Варианты ответов:

А) КОН + Р2О3 — 1) К3РО4 + H2O;

Б) КОН + Р2О5 — 2) К3РО4 + H2;

В) КОН + Н3РО4 — 3) K2HPO3 + H2O;

4) K2HPO3 + H2.

6.Вычислить массовую долю (в процентах) фосфора в фосфате кальция. Записать число с точностью до десятых.

7.Вычислить, сколько граммов фосфора поступает в организм животных в течение четырёх недель, если суточная норма фосфата кальция в рационе крупного рогатого скота составляет 105 г. Записать число с точностью до целых.

8.Написать молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения: Р → Са3Р3 → РН3 → Р2О5.

 

III. Изучение новой темы

Эпиграф: «Бриллианты – это всего лишь кусочки угля, которые очень хорошо поработали над собой».

Посмотрите на картинку на слайде, что на ней изображено? (Уголь, карандаш и алмаз). Как вы думаете, что между ними общего? На этот вопрос мы и ответим в конце урока.

Как вы считаете, с какой группой химических элементов мы будем сегодня знакомиться? (4А группа). Совершенно верно! А знакомиться с этой группой мы будем на примере следующего вещества:

 

Из меня состоит все живое,

Я – графит, антрацит и алмаз,

Я на улице, в школе и в поле,

Я в деревьях и в каждом из вас.

 

Попытайтесь, на основе нашего разговора сформулировать тему сегодняшнего урока и его цель.

Запись в тетрадь темы урока «Углерод, распространение в природе, физические и химические свойства».

 

 

1 .Строение атома углерода.

(опрос, ученик у доски или работает с электронной таблицей ПСХЭ)

Химический элемент углерод находится во 2-ом периоде, 4-ой группе, главной подгруппе.

На внешнем энергетическом уровне у него 4 электрона, поэтому углерод может отдавать их или принимать электроны, отсюда степень окисления равна +4;-4.

 

2. Физические свойства углерода.

(рассказ учителя, фронтальный опрос)

Углерод имеет несколько аллотропных модификаций. Давайте вспомним: «Что такое аллотропия?»

(Аллотропия – это явление, когда один химический элемент образует несколько простых веществ)

(ученики рассказывают заранее подготовленный материал об алмазе, графите, саже и древесном угле).

Сообщение 1:

Алмаз — прозрачное кристаллическое вещество, самое твердое из всех природных веществ. Он служит эталоном твер­дости, которая по десятибалльной системе оценивается выс­шим баллом 10. Кристаллы алмаза обычно бесцветные, но бывают синего, голубого, красного и черного цветов. Они имеют очень сильный блеск благодаря высокой светопреломляющей и светоотражающей способности. Алмазы были известны еще в древности. Само слово «ал­маз» происходит от арабского алмас, что означает «твер­дейший», или от греческого слова адамас, т. е. «несокруши­мый, непреодолимый». Массу алмазов измеряют в каратах, 1 карат соответствует 0,2 г. Алмазы — это не только камни ювелиров. Благодаря ис­ключительно высокой твердости алмазов они применяются для изготовления буров, сверл, шлифовальных инструментов, резки стекла. Ограненные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

Собрание исторических бриллиантов и изделий из них хранится в Алмазном фонде Оружейной палаты Московском Кремля и золотых кладовых Санкт-Петербгского Эрмитажа.

(презентация с рисунками Звезды ордена Св. Андрея Первозванного, Алмаза «Шах, Большой императорской короны, Малой императорской короны, Скипетра императорского)

(рассказ учителя)

Звезда ордена Св. Андрея Первозванного. Золото, серебро бриллианты, сапфиры. 8,0x8,0 см. 1805 — 1815 гг.

Алмаз «Шах». На нем три надписи на персидском языке. Камень найден в Центральной Индии в конце XVI в. Алмаз «Щах» — один из семи исторических камней Алмазного фонда.

Большая императорская корона. Корона состоит из золота, сереб­ра, бриллиантов, шпинели, жемчуга. Она сделана к коронации императрицы Екатерины II.

Малая императорская корона. Эта корона с превосходными индийскими бриллиантами не имеет себе равных в Европе. Одно из лучших произведений ювелирного искусства начала XIX в. (1801 г.).

Скипетр императорский сделан из золота, серебра, эмали, брил­лиантов, алмаза «Орлов». Длина скипетра с орлом 59,5 см. Начало 70-х гг. XVIII в. Алмаз «Орлов» был подарен императрице Екатерине II графом Орловым в 1774 г. (см. Приложение 1)

 

Сообщение 2:

Графит — темно-серое, жирное на ощупь кристаллическое вещество с металлическим блеском. В отличие от алмаза гра­фит мягкий (оставляет след на бумаге) и непрозрачный, хоро­шо проводит тепло и электрический ток.

Из графита изготовляют электроды, твердые смазки, замедлители нейтронов в ядерных реакторах, стержни для карандашей. При высоких температурах и давлениях из графита получают ис­кусственные алмазы, которые широко применяются в технике.

 

( рассказ учителя, рисунки «Кристаллических решеток алмаза и графита)

Твердость алмаза обусловлена особой структурой его атомной кристаллической решетки. В ней каждый атом углерода окружен такими же атомами, расположенными в вершинах тетраэдра. Мягкость графита обусловлена слоистой структурой. В кристаллической решетке графита атомы углерода, лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники. Связи между слоями малопрочны. (см. Приложение 2)

Физминутка

(Упражнения на снятие напряжения мышц плечевого пояса и для расслабления напряжения глаз)

На зарядку солнышко поднимает нас (встаем)

Поднимаем руки мы по команде «раз» (руки вверх)

А над нами весело шелестит листва (движения руками)

Опускаем руки мы по команде «два» (руки вниз).

 

Сообщение 3:

Сходное с графитом строение имеют сажа и древесный уголь.

Сажу получают разложением природного газа при высокой температуре. Сажу используют для изготовления резины, она входит в состав черных красок.

Древесный уголь получают при нагревании кусочков древе­сины при высокой температуре без доступа воздуха. В результате разложения углеродсодержащих веществ остается подобие углеродного каркаса, бывшего ранее растительными волокнами. Поэтому древесный уголь имеет пористую структуру. Этот уголь благодаря своей пористой поверхности обла­дает замечательной способностью поглощать газы и растворен­ные вещества. Это свойство называется адсорбцией. Чем боль­ше пористость древесного угля, тем эффективнее адсорбция. Чтобы увеличить поглотительную способность, древесный уголь обрабатывают горячим водяным паром. Обработанный таким способом уголь называют активированным или актив­ным.

 

(запись в тетради)

Адсорбция - способность поглощать газы и растворен­ные вещества.

 

Лабораторный опыт «Адсорбция жидкостей»

 

Эксперимент №1. «Адсорбция активированным углем красящих веществ»

При проведении данного эксперимента необходимо вспомнить ТБ.

 

Оборудование: раствор йода, активированный уголь, пробирка, фильтр, воронка, спиртовка, стакан.

Ход работы:

В пробирку наливаем раствор йода. Насыпаем немного активированного угля (0,2 г), хорошо взболтаем и отфильтруем. Наблюдаем исчезновение окраски.

 

Эксперимент №2. «Способность активированного угля поглощать пахучие вещества»

Вариант 1.

Оборудование: активированный уголь, мерный стакан, раствор уксусной кислоты.

Ход работы:

1. В мерный стакан налейте 10 мл раствора уксусной кислоты.

2. Поместите в раствор 1 таблетку активированного угля.

3. Опишите ваши наблюдения.

 

Наблюдение и вывод:

Произошла адсорбция – количество кислоты в растворе уменьшилось, молекулы кислоты концентрируются на поверхности угля.

 

Вариант 2.

Оборудование: активированный уголь, мерный стакан, одеколон.

 

Ход работы:

1. капните на дно одну каплю одеколона.
2. Обхватите пробирку ладонями и подержите её так с полминуты, чтобы немного нагреть пахучую жидкость — тогда она будет быстрее испаряться и сильнее пахнуть. Как принято в химии, не нюхайте вещество прямо из склянки, а легкими взмахами руки направьте к носу воздух вместе с парами вещества; не всегда ведь известно, хорошо ли пахнет то вещество, которое в склянке.

Каким бы ни был запах, вы его, конечно, почувствуете явственно. А теперь положите в склянку немного активного угля, закройте ее плотно крышкой и оставьте на несколько минут. Снимите крышку и вновь направьте воздух к себе взмахами ладони. Запах исчез. Он поглотился адсорбентом, или, точнее, поглотились молекулы летучего вещества, которое вы поместили в банку.

 

3. Химические свойства углерода.

(объяснение учителя, работа с учебником с. 107)

Восстановительные свойства.

1. Сажа и уголь взаимодействуют с кислородом

С + 0₂ → С0₂

2. Со сложными веществами

С + 2Н2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O

3. При прокаливании черного порошка оксида свинца с порошком древесного угля, образуются корольки свинца.

С + 2PbО → 2Pb + С0₂

Демонстрационный опыт «Восстановление меди из оксида меди (II) углем»

2CuO + C = CO₂ + 2Cu

Оборудование и реактивы: пробирка с газоотводной трубкой, штатив с кольцом, спиртовка, оксид меди (II), древесный уголь (активированный уголь), вода.

Теоретические основы

Восстановление — это процесс отнятия кислорода от оксида. В данном случае происходит реакция:

CuO+C→Cu+CO

Оксид меди восстанавливается до металлической меди, а углерод окисляется до угарного газа.

Ход работы

1. Закрепите пробирку в штативе.
2. Насыпьте в пробирку оксид меди (II).
3. Поместите в пробирку небольшой кусочек древесного угля.
4. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой.
5. Нагревайте пробирку над пламенем спиртовки.
6. Наблюдайте за изменениями.

Техника безопасности

• Работайте в хорошо проветриваемом помещении.
• Используйте защитные очки и перчатки.
• Не направляйте газоотводную трубку на людей.
• Соблюдайте осторожность при работе с огнём.

Наблюдения и результаты

При нагревании:

• Чёрный оксид меди становится красным (медь).
• На стенках пробирки конденсируется вода.
• Выделяется газ (угарный газ).

 

Окислительные свойства.

4.С металлами, при температуре

4А1 + ЗС → А1₄С₃

5.С неметаллами, имеющими меньшее значение ЭО

Si + C = Si C

Si + 2H2= CH4

 

 

IV. Закрепление полученных знаний

Самостоятельная работа по карточке (Тест «Углерод» задания 1-9).

 

Вывод по уроку.

 

Выставление оценок. Комментирование.

 

5. Рефлексия.

Учащиеся выполняют рефлексивный тест, который не подписывают. В случае согласия с утверждением напротив него знак плюс.

Рефлексивный тест.

1. Я узнал много нового.

2. Мне пригодится в жизни.

3. На уроке было над чем подумать.

4. На все возникшие вопросы я получил ответы.

5. На уроке я поработал добросовестно.

Я прошу, чтобы подняли руки те обучающиеся, кто поставил пять плюсов, затем те, у кого получилось четыре и три плюса. Это именно те оценки, которые вы получили за урок….

 

6. Домашнее задание: Химия - п. 20, упр. № 6.