Углерод, строение, физические и химические свойства

Кособокова А.В. учитель химии КГУ «Неполная средняя школа №31», г.Петропавловск

Тема урока: «Углерод, строение, физические и химические свойства».

Задачи урока: Образовательные – сформировать понятие об углероде и других химических элементах IV группы главной подгруппы, исходя из их положения в периодической системе и строения атома; о простых веществах, образованных элементами IV группы главной подгруппы, их строение, физические и химические свойства; повторить понятие аллотропии на примере углерода; сформировать представление об адсорбции.

Воспитательные – воспитывать культуру общения и культуру труда, воспитывать желание активно и с интересом учиться.

Развивающие – развивать логическое мышление, умение сравнивать, выбирать главное; продолжать устанавливать причинно- следственные связи (строение – свойства – применение).

Тип урока: урок «изучение нового материала».

План – конспект урока, 9 класс.

План урока:

1. Мотивация учебной деятельности. (1-2 мин.)

2. Знакомство с темой и целью урока. (2-3 мин.)

3. Комментирование домашнего задания. (2-3 мин.)

4. Восприятие и первичное осознание нового материала. (15-20 мин.)

5. Обобщение и осмысление изученного. (3-4 мин.)

6. Закрепление нового материала . (5-10 мин.)

7. Подведение итогов урока. (1-2 мин.)

Ход урока:

Ребята, мы с вами изучили уже не одну подгруппу химических элементов (если вспомнить курс химии за 8 класс – подгруппа щелочных металлов, галогенов, инертных газов), а в 9 классе – подгруппа О2, N2 …и, наконец, подошли к подгруппе углерода, изучать которую мы начнём с сегодняшнего урока.

Откройте свои тетради и запишите тему урока: «Углерод, строение, физические и химические свойства». (Слайд №1)

Цель урока: сформировать понятие об углероде, исходя из его положения в периодической системе и строения атома, о простых веществах, образованных углеродом, об их строении, физических и химических свойствах.

Перед тем, как перейдём к изучению темы сегодняшнего урока, запишите домашнее задание: §25, зад.4 (А) (письменно) стр. 93. (Слайд №2)

Итак, подгруппа углерода – IV группа главная подгруппа химических элементов. И, первое, с чего мы обычно начинаем знакомство, - характеристика главного представителя данной группы и подгруппы. Откройте ПС учебника и дайте характеристику углероду. (Слайд №3)

Составляем таблицу:

I. Характеристика химических элементов IV группы главной подгруппы по положению в ПС, строению атомов, соединениям, образованным этими элементами, свойствам элементов и соединений. (Слайд №4)

элемент

поряд.

номер

строение

атома

радиус

атома

усил. Ме и

осл.неМе св.

оксиды

водородные

соединения

кислоты

Н2ЭлО3

С

6

) )

2 4

0,062

+4

СО2

-4 +1

СН4

+4

Н2СО3

Si

14

) ) )

2 8 4

0,107

+4

SiO2

-4 +1

SiH4

+4

H2SiO3

Ge

32

) ) ) )

2 8 18 4

0,109

GeO2

GeH4

H2GeO3

германиевая

Sn

50

) ) ) ) )

2 8 18 18 4

0,124

SnO2

SnH4

H2SnO3

оловянная

Pb

82

) ) ) ) ) )

2 8 18 32 18 4

0,141

PbO2

PbH4

H2PbO3

свинцовая

В природе химические элементы подгруппы углерода встречаются в свободном (н.-р., углерод) и в связанном виде. Запасы углерода в земной коре составляют – 10¹⁶ тонн. (Слайд №5)

II. Характеристика простых веществ, образованных данными элементами.

а) Молекулы простых веществ многоатомные - [Эл]n.

Ковалентная неполярная связь → переходит в металлическую.

Металлическая связь – связь, возникающая между положительно заряженными ионами, нейтральными атомами и общими свободными атомами (более подробно об этом виде химической связи при изучении металлов).

Атомная кристаллическая решётка → переходит в металлическую.

? Ребята, вспомните и скажите, что такое аллотропные видоизменения?

Ответ: Аллотропные видоизменения – простые вещества, образованные одним химическим элементом. (Слайд №6,7, 8)

б) Физические свойства и применение. В свободном состоянии углерод встречается в природе в виде угля, графита и алмаза. Эти вещества, в основном, твёрдые (за исключением графита), и не растворяются в воде. Графит и алмаз – два аллотропных видоизменения углерода. Позже были получены новые модификации – карбин и фуллерен. С физическими свойствами графита и алмаза познакомимся с помощью сравнительной таблицы. (Слайд №9)

Рассмотрим также взаимопревращения графита и алмаза и их применение. (Слайд №10, 11, 12)

Древесный уголь, в отличие от графита и алмаза, обладает замечательным свойством, называемым адсорбцией. Если древесный уголь нагревать без доступа воздуха в специальной печи, то он сохраняет тонкопористость, которая досталась ему от древесины, и к тому же имеет большую поверхность, которая способна поглощать при обычных условиях газообразные или растворённые вещества. Такой уголь называется активированным. Обратный процесс (десорбция) происходит при нагревании угля. Итак, записываем определение, адсорбция – поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества. (Слайд №13)

Активированный уголь применяют для очистки питьевой воды (в фильтрах), сахара, жиров и мёда от посторонних примесей. В аптеках активированный уголь продаётся в виде таблеток под названием «Карболен». Его применяют для очищения желудочно- кишечного тракта от продуктов брожения и других растворённых веществ. В 1915 году российский учёный Н.Д.Зелинский предложил применять активированный уголь в противогазах для защиты органов дыхания от вредных газов. (Слайд №14, 15)

А также углерод и его модификации применяют для получения искусственных алмазов, углеродных волокон, резины, синтетического бензина, в производстве красок, сахара, метилового спирта, карбида кальция, использование в медицине и в качестве адсорбента.

в) Химические свойства углерода. При написании уравнений реакций, отражающих химические свойства углерода, закрепим их разбор в окислительно-восстановительном виде.

С⁰

С⁺⁴, С⁺² С^-4, С^-1

восстановитель окислитель

I) Углерод – восстановитель:

1. с кислородом:

0 0 t ⁰ +4 -2

C + O2 → CO2 +Q (полное сгорание)

1│C⁰ – 4 e^- → C⁺⁴ │ восстановитель, окисление

1│O2⁰ + 4 e^- → 2 O^-2│ окислитель, восстановление

0 0 t ⁰ +2 -2

2 C + O2 → 2 CO (неполное сгорание)

2 │C⁰ – 2 e^- → C⁺² │ восстановитель, окисление

1 │O2⁰ + 4 e^- → O^-2 │ окислитель, восстановление

2. с галогенами:

0 0 t ⁰ +4 -1

C + 2 F2 → CF4

1 │C⁰ – 4 e^- → C⁺⁴ │ восстановитель, окисление

2 │F2⁰ + 2 e^- → F^-1 │ окислитель, восстановление

3. с основными оксидами:

0 +2 t ⁰ +4 0

C + 2 ZnO → CO2 + 2 Zn

1 │C⁰ – 4 e^- → C⁺⁴ │ восстановитель, окисление

2 │Zn⁺² + 2 e^- → Zn⁰ │ окислитель, восстановление

4. с кислотами:

0 +5 t ⁰ +4 +4

C + 4 HNO3 → CO2 + 4 NO2 + 2 H2O

1 │C⁰ – 4 e^- → C⁺⁴ │ восстановитель, окисление

4 │N⁺⁵ + 1 e^- → N⁺⁴ │ окислитель, восстановление

5. с водой:

0 +1 t ⁰ +2 0

C + H2O → CO + H2

1 │ C⁰ – 2 e^- → C⁺² │ восстановитель, окисление

1 │ H⁺¹ + 2 e^- → H2⁰ │ окислитель, восстановление

II) Углерод – окислитель:

1. с водородом:

0 0 t ⁰ -4 +1

C + 2 H2 → CH4

метан

1 │C⁰ + 4 e^- → C^-4 │ окислитель, восстановление

2 │H2⁰ – 2 e^- → H⁺¹│ восстановитель, окисление

2. с металлами:

0 0 t ⁰ +2 -1

2 C + Mg → MgC2

карбид Mg

2 │C⁰ + 1 e^- → C^-1 │ окислитель, восстановление

1 │Mg⁰ – 2 e^- → Mg⁺²│ восстановитель, окисление

0 0 t ⁰ +3 -4

3 C + 4 Al → Al4C3

карбид Al

3 │C⁰ + 4 e^- → C^-4 │ окислитель, восстановление

4 │ Al⁰ – 3 e^- → Al⁺³ │ восстановитель, окисление

В завершении урока поделитесь своими впечатлениями, для этого устно закончите следующие предложения:

Сегодня я узнал (-а) …

Я удивился (-лась) ...

Я хотел (-ла) бы…