Конспект урока по теме "Углерод и его оксиды"

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Здоровается с учащимися. Проверяет, все ли вы готовы к уроку. Предлагает садиться.

Учащиеся готовятся к уроку, стоят, молча приветствуя, учителя.

Садятся.

-

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Организует работу обучающихся, раздает задания.

1. Работа у доски

А) Изобразить схемы электронного строения атомов углерода и кремния, указать сходства и различия в строении атомов этих химических элементов.

Б) Привести примеры атомных орбиталей.

В) Как распределяются электроны по атомным орбиталям? Какое максимальное количество электронов может находиться на s-орбитали?

2. Работа с классом.

Задача.

При взаимодействии углерода с кремнием выделилось 13,44 л смеси двух газов (н.у.). Рассчитайте массу углерода, вступившего в реакцию.

Отвечают на вопросы учителя, решают задания.

А)

Углерод и кремний — это неметаллы, так как
на внешнем электронном слое 4 электрона. Поэтому проявляют валентность 4. В невозбужденном
состоянии их атомы имеют по 2 неспаренных электрона. Но атомы этих элементов имеют на внешнем
уровне свободные орбитали, поэтому при переходе
в возбужденное состояние распаривают электроны
s-подуровней. Проявляют как положительную, так
и отрицательную степени окисления. Углерод и
кремний в соединениях проявляют степени окисления -4; +2; +4. Например: СО₂, SiО₂, СО, SIO,
СН₄, SiH₄. Но так как кремний имеет больший
радиус атома, чем углерод, то для него более характерна способность отдавать электроны, чем для
углерода.

Б) Примеры атомных орбиталей: s-, p-, d-, f-орбитали.

В) Электроны заселяют атомные орбитали, начиная с подуровня с меньшей энергией. В этом состоит правило минимума энергии. Последовательность в нарастании энергии подуровней акова: 1s s p s p s ≤ 3d p s и так далее.

В каждой атомной орбитали может размещаться максимально два электрона (принцип Паули).

При наличии орбиталей с одинаковой энергией (например, трех р-орбиталей одного подуровня) каждая орбиталь заполняется вначале наполовину (и поэтому на р-подуровне не может быть более трех неспаренных электронов), а затем уже полностью, с образованием электронных пар (правило Хунда).

На s-орбитале может находиться максимум 2 электрона.

2.Решение задачи.

Пусть в реакцию

С + 2Н₂SО_4(конц) = СО₂↑ + 2SО₂↑ + 2Н₂О

вступило х моль С, тогда образовалось х моль СО₂ и 2х моль SО₂, всего Зх моль газов. По условию, количество газов в смеси равно 13,44/22,4 = 0,6 = Зх, откуда х = 0,2. Масса углерода равна 0,2^.12 = 2,4 г.

Ответ. 2,4 г С.

Практические (решение задачи)

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Ребята, сегодня мы изучим химические свойства углерода и его оксидов.

Оксид какого элемента используется для изготовления газировки? (диоксид углерода)

Это соединение вызывает отравление, очень токсично, образуется при неполном сгорании топлива?(угарный газ)

- Ребята, какие оксиды углерода вы знаете?

-Чем отличаются кислотные оксиды от основных?

Слушают учителя, отвечают на его вопросы.

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Учитель рассказывает об интересных фактах о углероде.

I. Согласно шестому по численности числу элементов во Вселенной, углерод образуется в внутри звезд в реакции, называемой тройным альфа-процессом, согласно Центру астрофизики.

II.Углерод-14 представляет собой радиоактивный изотоп углерода, используемый археологами для современных организмов и останков. Углерод-14 естественным образом встречается в атмосфере. По словам Университета штата Колорадо, растения принимают его в дыхании, в котором они превращают сахара, полученные во время фотосинтеза, в энергию, которую они используют для роста и поддержания других процессов. Живые организмы включают углерод-14 в свои тела, употребляя в пищу растения или других животных, питающихся растениями. По данным Университета Аризоны, углерод-14 имеет период полураспада 5730 лет, а это означает, что после этого времени половина углерода-14 в образце распадается.

Итак, ребята, вы догадались, что тема урока «Углерод и его оксиды»

Формулируют тему урока и его цель. Обучающиеся формулируют цель урока: «изучить химические свойства углерода и его оксидов»

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Учитель рассказывает обучающимся о химических свойствах углерода.

Простые вещества, образованные углеродом – это типичные неметаллы. Рассмотрим их химические свойства на примере угля. Реакция горения

С + О₂ = СО₂

При недостатке кислорода происходит неполное сгорание угля с образованием оксида углерода (II) – угарного газа:

2С + О₂ = 2СО

При взаимодействии угля с водородом образуется метан:

С + 2Н₂ = СН_4.

При спекании угля с кальцием или оксидом кальция образуется карбид кальция СаС₂:

Са + 2С = СаС₂

СаО + 3С = СаС₂ + СО

Раскаленный уголь реагирует с водой с образованием водяного газа – смеси угарного газа и водорода: С + Н₂О = СО + Н₂

При нагревании уголь окисляется концентрированной серной кислотой, при этом образуются углекислый газ, оксид углерода (IV) и вода:

С + 2H₂SO₄ = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O.

Учитель предлагает выписать химические свойства оксидов углерода в тетрадь, пользуясь параграфом учебника «Оксиды углерода»

Слушают объяснение учителя, записывают основные термины и определения в тетрадь.

Выписывают в тетрадь уравнения реакций, описывающих химические свойства оксидов углерода.

Оксид углерода (II), или, как его еще можно назвать, монооксид углерода, а также угарный газ – это несолеобразующий оксид. По своим физическим свойствам оксид углерода (II) – бесцветный газ, без запаха, плохо растворимый в воде. Угарным газом это вещество называют потому, что оно очень ядовито.

Монооксид углерода образуется при неполном сгорании угля или органических веществ:

2С + О₂ = 2СО.

В лаборатории его легче всего получить, действуя на муравьиную кислоту концентрированной серной кислотой, которая связывает воду:

               H₂SO₄, t

НСООН     →      СО↑ + Н₂О

Оксид углерода (II) – сильный восстановитель, его широко используют в металлургии для восстановления металлов из их оксидов:

СО + CuO = Cu + CO₂

В кислороде и на воздухе оксид углерода (II) горит голубоватым пламенем, выделяя много теплоты, при этом образуется оксид углерода (IV):

2СО + О₂ = 2СО₂ + 577 кДж

2. Оксид углерода (IV)

Оксид углерода (IV), или диоксид углерода, а также углекислый газ является типично кислотным оксидом, в котором углерод находится в степени окисления +4. Этот оксид способен взаимодействовать с водой с образованием угольной кислоты, с основными оксидами и щелочами.

Углекислый газ не имеет цвета и запаха, в 1,5 раза тяжелее воздуха и неплохо растворим в воде. Всем известная газированная вода – это раствор оксида углерода (IV) в воде. При обычной температуре и высоком давлении диоксид углерода сжижается. При его испарении поглощается так много теплоты, что часть оксида углерода (IV)превращается в снегообразную массу – «сухой лед»

Благодаря тому, что оксид углерода (IV) не поддерживает горения, им заполняют огнетушители.

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Предлагает обучающимся выполнить следующее задание

Задание: С=О определите вид связи, механизм ее образования, устойчивость.

Читают условие задачи, записывают решение, проверяют своё решение с ответом другого обучающегося у доски.

Решение:

Двойная связь — результат образования двух общих электронных пар обменным механизмом образования ковалентной полярной связи. Но существует еще одна ковалентная связь, образованная по донорно-акцепторному механизму. Таким образом, атомы связаны не двойной, а тройной связью. В какой молекуле вы наблюдали тройную связь? Верно, в молекуле азота. Какое предположение можно сделать о характере свойств вещества? Вещество, вероятно, неактивно взаимодействует с другими веществами. Действительно, молекула очень прочна, однако малоактивным вещество не назовешь. Молекула оксида углерода (II) полярна, так как кислород смещает электронную плотность связи на себя.

Биологическое значение — ядовитое вещество!

Практические. Решение задач (закрепление полученных на уроке знаний)

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Записывает домашнее задание на доске, объясняет выполнение заданий

№№493, 506 из «Сборник задач и упражнений по химии: 9-й кл.» (П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле – М.: АСТ: Астрель, 2007)

Записывают домашнее задание в дневник, слушают учителя.

-

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Методы и приемы

Итак, ребята, подведем итог сегодняшнего урока.

Назовите основные понятия сегодняшнего урока, что нового вы узнали?

Учитель оценивает работу обучающихся на уроке, выставляет оценки

По очереди отвечают на вопросы учителя.

Фронтальный опрос