Оборудование и реактивы для учителя:
- электронный учебник «Открытая химия 2.0»;
- учебник «Химия 9 класс, Л. С. Гузей, В. В. Сорокин, Р. П. Суровцева»;
- кодопозитивы («Аллотропные модификации углерода», «Кристаллические решетки»);
- модели кристаллических решеток алмаза и графита;
- мультимедийный проект-презентация «Углерод»;
- кодоскоп;
- концентрированная серная кислота, глюкоза, стеклянная палочка, химический стакан;
- мультимедийный проектор, персональные компьютеры.
Раздаточный материал на каждого ученика:
- опорный конспект «Подгруппа углерода»;
- тест «Подгруппа углерода»;
- периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева;
- таблица растворимости;
- таблица электроотрицательности.
Оборудование и реактивы для каждого ученика:
- активированный уголь;
- раствор перманганата калия;
- пробирки.
Этапы урока:
I. Актуализация знаний
- работа с таблицей Менделеева
- беседа по вопросам
II. Объяснение нового материала
- биологическое значение углерода
- демонстрация взаимодействия сахара с
концентрированной серной кислотой
- самостоятельная работа с опорным конспектом по
элементам подгруппы углерода
- работа с электронным учебником по агрегатным
состояниям
- фронтальная беседа по аллотропным модификациям
углерода с одновременным использованием
кодопозитивов («Аллотропные модификации
углерода», «Кристаллические решетки»), моделей
кристаллических решеток алмаза, графита и
фуллеренов
- выполнение лабораторного опыта «изучение
адсорбционных свойств угля »
III. Закрепление
- представление мультимедийного проекта «Углерод», созданного одним из учащихся (в рамках выполнения опережающего домашнего задания)
- тест «Подгруппа углерода»
IV. Самостоятельное изучение нового материала
- работа с учебником
V. Закрепление
- самостоятельная работа по расстановке коэффициентов методом электронного баланса в уравнениях реакций взаимодействия углерода с кислотами
VI. Подведение итогов
VII. Домашнее задание
Ход урока
Учитель приветствует учеников, называет тему и цель урока.
I. Актуализация знаний
Учитель сообщает детям, что для изучения нового материала необходимо повторить часть предыдущего и просит открыть таблицу Менделеева.
Вопросы к учащимся:
- Назовите элементы, которые входят в 4 группу
главную подгруппу.
- Как определить по таблице Менделеева
конфигурацию внешнего электронного уровня
элемента?
- Для чего нам нужно знать электронную
конфигурацию именно внешнего уровня элемента?
- Сколько электронов на внешнем уровне у
элементов четвертой группы главной подгруппы?
- Как меняются металлические свойства при
увеличении электронов на внешнем уровне?
- Как меняются металлические свойства при
увеличении числа уровней?
- Какие элементы в подгруппе углерода будут иметь
металлические свойства?
- Какие элементы в подгруппе углерода будут иметь
неметаллические свойства?
II. Объяснение нового материала
1. Учитель рассказывает о том, что углерод играет особую роль в природе. Все без исключения живые организмы построены из соединений углерода. Особенностью атома углерода является их способность соединяться между собой, образуя сколь угодно длинные цепи, которые могут быть и разветвленными, содержащими миллионы и миллиарды атомов углерода, соединенных с атомами других элементов (самые из известных молекул – это молекулы белков, содержащих до миллиарда углеродных звеньев). Их длина может даже достигать одного метра!
Учащиеся делают вывод, что углерод является биогенным элементом.
2. Учитель предлагает доказать этот факт, основываясь на результатах демонстрационного опыта.
Он говорит, что углерод входит не только в состав белков, но и жиров и углеводов. Детям хорошо знаком один из представителей класса углеводов – обыкновенный сахар.
Далее преподаватель осуществляет демонстрационный опыт: «Обугливание сахара концентрированной серной кислотой», предлагает ответить на вопросы, записывает уравнение реакции.
C12H22O11 + 2H2SO4= 2SO2 +13H2O + 11C + CO2
Вопросы к опыту:
- Что мы наблюдаем?
- Чем является черное вещество?
- Почему уголь выбрасывает из стакана?
3. Учитель предлагает познакомиться с химическим элементом углеродом более подробно. Для этого учащиеся используют опорные конспекты «Подгруппа углерода» (см. Приложение 1), заполняют в них пропуски, следуя указаниям учителя.
Указания к опорному конспекту:
- Основываясь на положении химических элемента углерода в периодической системе химических элементов, напишите для него электронную конфигурацию внешнего слоя в основном состоянии.
- Что означает возбужденное состояние элемента?
- Что изменится, если элемент будет в возбужденном состоянии?
- Запишите электронную конфигурацию внешнего слоя атома углерода в возбужденном состоянии.
- Что такое валентность?
- Укажите валентность углерода в основном и возбужденном состоянии.
- Приведите примеры соединений с валентностью два и четыре.
- Что такое степень окисления?
- Расставьте степени окисления в своих конспектах.
- Как образуется высшая и низшая степень окисления?
- Запишите в конспектах, что степень окисления от -4 до +4 включая ноль.
- Какие вещества образует элемент в нулевой степени окисления?
Работая по вышеперечисленным вопросам, учащиеся заполняют первую часть опорного конспекта (до таблицы аллотропных модификаций).
4. Учитель предлагает детям поработать с электронным учебником «Открытая химия 2.0».
Вопросы к электронному учебнику:
- В каких агрегатных состояниях могут существовать и простые, и сложные вещества?
- Вспомните особенности твердого, жидкого и газообразного состояний вещества.
Учащиеся отвечают на эти вопросы работая с трехмерными компьютерными моделями агрегатных состояний, что позволяет увидеть как атомы в кристаллической решетке могут совершать колебательные движения около положения своего равновесия.
5. Учитель предлагает продолжить работу с опорным конспектом.
Все аллотропные модификации углерода при нормальных условиях являются кристаллическими веществами.
C0 (аллотропные модификации)
| алмаз | графит | карбин | фуллерен | |
| строение | Атомная кубическая решетка, ковалентная неполярная связь | Слоистое строение, внутри слоя – ковалентная неполярная связь, между слоями – межмолекулярное взаимодействие | Цепочечное строение | C60, C70, молекулы образуют сферу |
| свойства | Твердость | Хорошо проводит электрический ток, тугоплавкий, оказывает смазывающее действие | Химически стойкий, твердый | |
| применение | Алмазные резцы, напильники… | Электроды, ракетные двигатели, узлы трения… | Сверхтвердые материалы |
Вопросы к опорному конспекту:
- Какой тип связи должен быть в кристаллической решетке любой аллотропной модификации углерода?
- Почему?
- Посмотрите на кристаллическую решетку алмаза. Каждый атом углерода в ней образует связь с четырьмя соединениями, все связи равноценные, что обусловливает высокую прочность. Какой вывод можно сделать?
- А теперь обратите внимание на кристаллическую решетку графита. В чем ее отличие от кристаллической решетки алмаза?
- Не все связи одинаковы. Связанные ковалентной неполярной связью атомы углерода, образуют слои из шестиугольников и каждый атом углерода образует только три связи с соседними, а один из четырех непарных электронов остается незадействованным внутри слоя. Между слоями действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействия, следовательно, слои легко сдвигаются относительно друг друга. Как это доказать?
- Так как графит обладает электропроводностью, то он применяется в электротехнике (электроды, электрические контакты), из-за своей тугоплавкости он используется для облицовки сопел ракетных двигателей. Так как графит слоистый, то оказывает смазывающее действие на трущиеся поверхности. Где можно использовать это свойство?
6. Учитель называет сорта графита: кокс, уголь, сажу. Предлагает изучить свойство активированного угля, которое позволяет его использовать в медицине. Учащиеся осуществляют лабораторный опыт «Изучение адсорбционных свойств угля». Для этого они повторяют технику безопасности, наливают в пробирки по 2мл раствора KMnO4, опускают по таблетке активированного угля и наблюдают обесцвечивание раствора.
Вопросы к опыту:
- Какой вывод можно сделать о свойствах активированного угля?
7. Учитель рассказывает о других аллотропных модификациях углерода. Карбин имеет цепочечную структуру, его роль в современной науке и технике незначительна. Фуллерен. Сравнительно недавно открытая аллотропная модификация. Молекулы состоят из правильных пятиугольников и шестиугольников, образующих сферу, напоминающую футбольный мяч. В сфере может быть 60, 70 атомов углерода. Внутрь сферы можно внедрить атомы других элементов, в результате образуются сверхтвердые материалы.
III. Закрепление
1. Учитель напоминает о том, что по данной теме курса 9-ого класса ребятам предлагались проекты для самостоятельной работы. Далее он представляет мультимедийные проекты учащихся, называет победителя. Победитель конкурса проектов по теме «Углерод» представляет свою работу.
2. Учащиеся проверяют себя с помощью теста (см. Приложение 2).
IV. Самостоятельное изучение нового материала
Учитель предлагает на основании знаний о степени окисления определить, какие свойства может проявлять углерод. Учащиеся называют окислительные и восстановительные свойства углерода. С помощью учебника (Химия. 9 класс: Учеб. Для общеобразоват. учеб. заведений / Л. С. Гузей, В. В. Сорокин, Р. П. Суровцева. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2002.) приводят примеры.
V. Закрепление
1. Учащиеся определяют, с какими кислотами может реагировать углерод, записывают уравнения реакций и расставляют коэффициенты методом электронного баланса:
С+2 H2 SO4(конц.) СО2+2 SO2+2Н2О
С+4Н NO3(конц.) СО2+4 NO2+2Н2О
2. Учащиеся решают задачу (см. Приложение 2). Проверяют. Комментируют решение.
VI. Подведение итогов
Сегодня мы познакомились с элементами, входящими в подгруппу углерода, и с углеродом как простым веществом. На следующем уроке мы продолжим изучать элементы из подгруппы углерода и их соединения.
VII. Домашнее задание:
§ 19.10
Вопросы 1-4 на странице 131 (устно)
Задание № 14Т (письменно)