“Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые.”
Д Хевеши
“Кислород - это вещество, вокруг которого вращается земная химия”
Я. Берцелиус
Форма урока: комбинированный урок
Цели урока:
- развить знания учащихся о свойствах, получении и применении кислорода;
- продолжить закрепление и обобщение знаний учащихся о строении и свойствах неметаллов;
- подвести учащихся к осознанию практической значимости знаний о кислороде;
- продолжить формирование умений проводить эксперименты, работать с лабораторным оборудованием, наблюдать, анализировать и делать выводы;
- способствовать развитию образного и логического мышления, активизируя такие приемы мышления как сравнение и обобщение.
Методы:
- репродуктивный
- частично-поисковый
- исследовательский.
Учащиеся должны знать:
- особенности строения атомов неметаллов;
- понятие аллотропии;
- состав воздуха;
- условия реакции горения и ее прекращения.
Учащиеся должны уметь:
- записывать уравнения реакций получения кислорода;
- записывать уравнения взаимодействия кислорода с простыми веществами.
- разбирать уравнения с точки зрения окислительно-восстановительных процессов.
Оборудование: образцы неметаллов S, Р, уголь), кислород в двух закрытых колбах, спиртовка, лучинка, спички, стаканы, пробирки с пробкой и газоотводной трубкой, КМп04, МпО2, раствор пероксида водорода, кристаллизатор с водой, цилиндр, ложки для сжигания веществ, прибор для демонстрации состава воздуха.
План урока:
1. Организационный момент.
2. Фронтальный опрос.
3. Эксперимент — получение и собирание кислорода.
4. Химические свойства кислорода.
5. Подведение итогов урока. Рефлексия.
Ход урока
Объяснение нового материала.
Учитель: Сегодня мы поговорим еще об одном неметалле, о котором можно сказать - знакомый незнакомец. Для того чтобы определить тему нашего урока я предлагаю вам отгадать загадку;
Джозеф Пристли как-то раз,
Окись ртути нагревая,
Обнаружил странный газ.
Газ без цвета, без названья,
Ярче в нем горит свеча.
А не вреден для дыханья?
(Не узнаешь у врача!)
Новый газ из колбы вышел —
Никому он не знаком.
Этим газом дышат мыши
Под стеклянным колпаком
Человек им тоже дышит...
Он бесцветен, ну и что ж?
В окисленьях он хорош.
Без него погибнет род.
Кто же это? - КИСЛОРОД! (ученики хором)
Учитель: Рассмотрим наиболее распространенный на Земле элемент - неметалл - кислород, поговорим о его строении, физических и химических свойствах. Но почему для нас он -знакомый незнакомец? Что вы уже знаете о кислороде?
Учащиеся: Мы знакомы со строением его атома, молекулы, его физическими свойствами. Учитель: Да, мы уже многое знаем о кислороде, но знания эти разрозненны. Определите место кислорода как элемента в периодической системе.
Учащийся: Элемент кислород находится в VI группе, главной подгруппе, II периоде, порядковый № 8, Аг=16.
Строение атома:
Валентность II
Степень окисления -2 (редко +2;-1)
Учитель: В чем отличие электронного строения неметаллов от металлов?
Учащийся: У неметаллов более 3-е на внешнем энергетическом уровне.
Учитель: Какой вид связи образуют неметаллы в простых веществах?
Учащийся: Неметаллы в простых веществах образуют ковалентную неполярную связь. Учитель: Какую формулу имеет молекула кислорода? Каково строение молекулы кислорода? Учащийся: Молекула кислорода состоит из двух атомов. 0=0 , в молекуле кислорода двойная связь, одна из них ?-связь, а другая ?-связь, т.к. в образование связи участвуют р-электроны, то это р-р- связь.
Учитель: В каких агрегатных состояниях могут находиться неметаллы при обычных условиях?
Учащийся: Неметаллы могут находиться в газообразном, жидком и в твердом агрегатном состоянии.
Учитель: А кислород?
Учащийся: Кислород при нормальных условиях находится в газообразном состоянии.
Учитель: Какие типы кристаллических решеток встречаются у неметаллов? Приведите примеры.
Учащийся: Для неметаллов характерны атомная и молекулярная кристаллические решетки. Например, у углерода, кремния, бора - атомная кристаллическая решетка, а у водорода, азота, хлора кристаллическая решетка молекулярного типа. Учитель: А какая кристаллическая решетка характерна для кислорода? Учащийся: Для кислорода характерна молекулярная кристаллическая решетка. Учитель: Назовите классы неорганических веществ, в состав которых входит кислород? Учащийся: Кислород входит в состав оксидов, оснований, солей, кислот. Учитель: Верно, а также он входит в состав органических веществ, в том числе живых организмов. В земной коре его 49%, в воде - 89%. В составе воздуха (в виде простого вещества). А сколько процентов кислорода по объему содержится в воздухе?
Учащийся: В воздухе - 20-21% по объему кислорода.
Учитель демонстрирует опыт, доказывающий состав воздуха. Учитель: В чашку (кристаллизатор), заполненную подкрашенной водой поместим колокол разделенный метками на пять равных частей, опустим ложку с горящим кусочком горючего и закроем отверстие пробкой. Когда горючее сгорает, вода приподнимается на 1/5, то есть на объем, приходящийся в воздухе на кислород. Учитель записывает состав воздуха: О2 — 20-21%; N2 - 78%; СО2 — 0,03%, остальное приходится на инертные газы, пары воды, примеси. Учитель: А почему объемная доля кислорода в воздухе почти не изменяется? В результате, какого процесса образуется кислород в природе? Учащийся: Кислород в природе образуется в процессе фотосинтеза. Учитель: Верно. Он необходим для дыхания организмов, но человек использует его в самых различных сферах своей деятельности. Например, у нас в городе есть небольшой завод по производству кислорода - он так и называется кислородно-азотный завод (КАЗ), где кислород получают перегонкой сжиженного воздуха при I = -183?С. КАЗ производит кислород, который используется для запуска пилотируемых космических аппаратов. Эти аппараты выводятся на орбиту с помощью реактивного двигателя, работающего на керосине и кислороде. Этот тип двигателя является наиболее безопасным для окружающей среды. Кислород также используют в медицине, для резки металлов. В лаборатории кислород получают в результате реакций разложения:
а) воды под действием электрического тока (электролиз):
2Н2 О =2Н2+ О2
б) перманганата калия при нагревании:
Нерастворимые в воде газы можно собирать методом вытеснения воды. Если газ тяжелее воздуха, как кислород, его можно собирать методом вытеснения воздуха из сосуда, стоящего вниз дном (учитель собирает кислород методом вытеснения воды и воздуха). Чтобы проверить, собрался ли кислород в сосуде, в него опускают тлеющую лучинку. Если О2 есть, лучинка вспыхивает (учитель демонстрирует опыт).
в) пероксида водорода под действием МпО2. При обычных условиях реакция разложения протекает очень медленно, чтобы ускорить этот процесс, добавим небольшое количество оксида марганца (IV), реакция будет протекать значительно быстрее.
МпО2 в этой реакции не расходуется, но значительно ее ускоряет. Такие вещества называются катализаторами. Катализатор - вещество, изменяющее скорость реакции, но само при этом не расходующееся.
Учитель: А что вы можете сказать о физических свойствах кислорода?
Учащийся: При обычных условиях кислород - газ без цвета, вкуса и запаха, мало растворимый в воде, чуть тяжелее воздуха.
Учитель: Жидкий кислород - (t кипения -183°С) - голубого цвета, твердый кислород (t плавления = -219?С) - синего цвета.
Учитель: Атомы кислорода могут объединяться в молекулу Оз. Как называется это вещество? Какими свойствами оно обладает?
Учащийся: Это вещество называется озоном. Озон - это газ синего цвета с характерным запахом, в жидком состоянии фиолетового цвета, в твердом состоянии почти черного цвета. В 10 раз лучше растворим в воде, чем кислород. Гораздо тяжелее воздуха.
Учитель: Получается из кислорода под действием ультрафиолетовых лучей или электрического разряда ЗО2 = 2О3. Озон самопроизвольно разрушается с образованием кислорода. А как называется явление когда один и тот же элемент образует несколько простых веществ?
Учащийся: Такое явление, когда один элемент образует несколько простых веществ, называется аллотропией.
Учитель: А что является причиной аллотропии? Каким ещё элементам характерна аллотропия?
Учащийся: Причинами аллотропии являются: а) разный состав молекул (О2 и Оз); б) разное кристаллическое строение {алмаз - графит). Аллотропные модификации существуют у фосфора (белый, красный, черный фосфор), серы, олова и других элементов.
Учитель: Как изменяются неметаллические свойства элементов в периоде?
Учащийся: В периодах слева направо неметаллические свойства элементов усиливаются.
Учитель: А в группах?
Учащийся: В группах неметаллические свойства элементов усиливаются снизу вверх.
Учитель: А как изменяются электроотрицательность и окислительные свойства?
Учащийся: электроотрицательность и окислительные свойства в периодах слева направотакже возрастают, а в группах сверху вниз убывают.
Учитель: Итак, неметаллы имеют на внешнем уровне более 3 е (искл. Н, Не, В). Образуют ковалентную связь, атомные и молекулярные кристаллические решетки.
- неметаллические свойства
- окислительные свойства возрастают
- электроотрицательность
В реакциях могут быть окислителями и восстановителями. Кислород чаще проявляет окислительные свойства, В реакциях выступает окислителем, так как обладает высокой электроотрицательностью. Поддерживает процессы горения и медленного окисления, к которым относится, например, дыхание. А какие признаки характерны для процесса горения? Учащийся: Горение - это окисление, идущее с выделением тепла и света. Учитель: Каковы условия горения?
Учащийся: Это наличие горючего вещества, кислорода и температуры воспламенения. Учитель: Как потушить горящее вещество?
Учащийся: Прекратить доступ кислорода, снизить температуру, убрать горючее вещество. Учитель: В реакции окисления и горения с кислородом вступают металлы, неметаллы и некоторые сложные вещества. (Демонстрация горения S и Р в кислороде). В ходе горения и окисления образуются оксиды. Дайте определение оксидам.
Учащийся: Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов один из которых кислород.
Учащийся: Оксиды называют по определенным правилам: Э+n2О-2n - оксид элемента (п), где п - валентность или степень окисления элемента. Например, S+6О-2з - оксид серы (VI).
Учитель: В каком случае не указывается в названии степень окисления?
Учащийся: Для элементов, имеющих постоянные степени окисления, валентность в названии не указывается (металлы I - Ш групп главных подгрупп): Nа2О - оксид натрия.
По названию можно составить формулу оксида. Например, оксид меди (I): Си+12 О-2.
Учитель: Уравнения реакций горения и окисления составляют по тому же алгоритму, что и реакции соединения металла с неметаллом.
Упражнения.
Закончить уравнения реакции горения магния, серы, углерода, фосфора.
Учитель: Исключения: сера сгорает до SО2; N2 не горит, а окисляется при t° = 1000°С до N0. *При горении сложных веществ образуется столько продуктов, сколько элементов было в сложном веществе. (N сгорает до N2).
Пример:
СН4 + 2О2 = С02 + 2Н20
2Н2S + 3О2=2Н2О + 2SО2
Упражнения.
С2Н4 + О2 =
СS2 + О2 =
NНз + О2 =
Учитель: Хевеши говорил: “Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты им наблюдаемые”, сегодня мы попытались создать “портрет кислорода” из тех фактов, которые были известны и из новых сведений об этом элементе и простом веществе. Как вы думаете, почему Берцелиус сказал: “Кислород это вещество, вокруг которого вращается земная химия”? Какое значение имеет кислород? Какие свойства проявляет? Почему кислород был назван знакомым - незнакомцем? Что нового вы узнали о кислороде?
Учащийся: Кислород применяется для дыхания, для резки металлов, в процессах горения для окисления горючего, топлива.
3. Домашнее задание: § 18 (до водородных соединений), упр. 1 к § 18, дифференцированное задание по карточкам.
Вариант -1 1. Составьте формулы оксидов кальция, фосфора (Ш), углерода (IV).
2. Закончить уравнения реакции горения лития, углерода.
Вариант -2 1. Составьте формулы оксидов алюминия, фосфора (V), кремния(IV).
2. Закончить уравнения реакции горения лития, бора.