От кремния к стеклу, фарфору, кирпичу…

Цели:

• Расширить знания учащихся об особенностях свойств кремния и его соединений, используя знания о химических свойствах кислотных оксидов, кислот, солей.
• Совершенствовать умения обучающихся составлять молекулярные и ионные уравнения реакций, характеризующие свойства кремниевой кислоты, силикатов.
• Сформировать представление о силикатной промышленности.
• Развивать у детей чувство прекрасного на примере изучения некоторых продуктов силикатной промышленности (стекла, фарфора, фаянса, керамики).

Оборудование и реактивы:

Презентация, ноутбук, проектор, экран.

Таблица «Распространенность химических элементов в земной коре (по Вернадскому)». Альбом «Старый русский фаянс». Изделия из стекла (цветного, хрустального) и фарфора (чайный сервиз). Иллюстрации природных образцов оксида кремния.

Растворы силиката натрия и соляной кислоты.

Для лабораторной работы №11. Ознакомление с образцами природных силикатов: песок, кварц, каолин, полевой шпат.

Для лабораторной работы №12. Ознакомление с видами стекла: коллекции «Стекло и изделия из него»

Ход урока

Урок начинаю с девиза. [3]

«…Прозрачный шар, сверкающий на солнце, красивый, пестрого рисунка агат, яркой игры опал, чистый песок на берегу моря… красиво ограненные груды горного хрусталя, таинственный рисунок фантастической яшмы, окаменелое дерево, превращенное в камень, грубо обработанный наконечник стрелы древнего человека… – всё это одно и то же химическое соединение элементов кремния и кислорода»
А.В. Ферсман (слайд 2)

Изучение нового материала с использованием презентации

Объявляю тему урока (слайд 1) Предлагаю учащимся осмыслить тему и девиз урока.

I. Кремний как химический элемент.

 Учащиеся характеризуют положение химического элемента кремния в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, строение атома, выраженность неметаллических свойств, высший оксид, гидроксид, летучее водородное соединение (слайд 3)

II. Распространение кремния и его соединений (в виде оксида кремния) в природе.

Кремний – второй элемент по распространённости в земной коре – демонстрирую таблицу «Распространённость химических элементов в земной коре».

Скелет губки (кишечнополостные животные) на 81% состоит из оксида кремния. В 1 литре морской воды содержится 3 мг оксида кремния. Оболочки клеток хвощей, осок, злаковых растений также содержат окисид кремния(слайд 4).

Выполнение лабораторного опыта 11. «Ознакомление с образцами природных силикатов». Учащиеся записывают названия и формулы веществ: песок (кремнезём) – SiO₂; каолин – Al₂O₃∙2 SiO₂∙2H₂O; полевой шпат – Al₂O₃∙6SiO₂∙K₂O; кварц (агат, яшма, опал, морион, горный хрусталь) – SiO₂ (слайд 5)

III. Оксид кремния (IV).

Вопрос учащимся: Какими свойствами обладает оксид кремния (IV)?

Учитель: Зная, что оксид кремния (IV) является кислотным оксидом, запишите уравнения возможных реакций в молекулярном и ионном виде его с веществами: гидроксид калия, соляная кислота, оксид кальция, вода, оксид углерода (IV), карбонат натрия.

Фронтальная работа: один учащийся работает у доски, остальные – в тетрадях.

Учитель: сделайте вывод, с какими веществами реагирует оксид кремния (IV)

Обратите внимание, что оксид кремния не взаимодействует с водой. Какое планетарное значение имеет это свойство оксида кремния (IV)?

IV. Кремниевая кислота.

Учитель: Что вы знаете о кремниевой кислоте? Да, она нерастворимая в воде, очень слабая, слабее угольной кислоты. Предположите, как можно получить кремниевую кислоту? (вытеснением из солей кремниевой кислоты более сильной кислотой).

Демонстрация опыта получения кремниевой кислоты.

Один учащийся записывает на доске уравнения реакций в молекулярном и ионном виде, а остальные учащиеся пишут в тетрадях:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl

2Na⁺ + SiO_3^2- + 2H⁺ + 2Cl^- = H₂SiO₃ + 2Na⁺ + 2Cl^-

SiO₃^2- + 2H⁺ = H₂SiO₃

На самом деле состав кремниевой кислоты более сложный. ( Работа с учебником на странице 94 (Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.. Химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2009). Кремниевая кислота непрочная, при нагревании разлагается:

H₂SiO₃ ^t= SiO₂ + H₂O

Как называются соли кремниевой кислоты?

V. Силикаты.

Силикаты щелочных металлов называют растворимыми стеклами. Задание учащимся: составьте формулы силикатов.

Какими химическими свойствами обладают соли? Вступают в реакции с кислотами – это свойство силикатов мы рассмотрели при получении кремниевой кислоты.

Растворимые силикаты вступают в реакции обмена с другими солями: Na₂SiO₃ + CaCl₂ = CaSiO₃ + 2NaCl

Составьте полное и сокращённое ионные уравнения - самостоятельная работа учащихся с последующей проверкой (молекулярное и ионные уравнения заранее записаны на доске).

VI. Силикатная промышленность.

Природные силикаты являются сырьём для силикатной промышленности. Важнейшими продуктами силикатной промышленности являются стекло, керамика, цемент (слайд 6)

Работа с учебником на странице 96 со схемой 9: какие изделия изготавливают из продуктов силикатной промышленности?

Химизм варки стекла. Учащиеся записывают уравнения реакций производства стекла (слайд 7)

Na₂CO₃ + SiO₂ ═ Na₂SiO₃ + CO₂

CaCO₃ + SiO₂ ═ CaSiO₃ + CO₂

Na₂SiO₃ + CaSiO₃ + 4SiO₂ ═ Na₂O∙CaO·6 SiO₂

Лабораторный опыт 12. Ознакомление с видами стекла: коллекции «Стекло и изделия из него»

Виды стекла. Демонстрация образцов цветного и хрустального стекла (слайд 8).

Оконное стекло (Na₂O·CaO·6SiO₂), химическое стекло (К₂O·CaO·6SiO₂), хрустальное стекло (Na₂O·PbO·6SiO₂), цветное (добавки оксидов металлов: оксид кобальта для синего стекла, оксид хрома (III) для зелёного стекла, оксид марганца (IV) – от фиолетового до красно-лилового, оксид железа (II) для жёлтого).

Профессия стеклодува. Демонстрация экспозиции из открыток «Поэзия стекла» (слайды 9-10)

М.В. Ломоносов является автором технологии изготовления цветного стекла. Цветное стекло было главным увлечением М.В. Ломоносова (слайд 11). Им создано около 40 мозаичных картин. Например, «Мадонна», «Нерукотворный Спас» «Пётр I» (слайд 12). Мозаика «Полтавская баталия» (4×6,44 м) находится в здании Российской Академии наук в Санкт-Петербурге (слайд 13).

Основным сырьём для производства керамики является глина. Из белой глины изготавливают фарфоровые (слайд 14) и фаянсовые изделия (слайды 15-17). Демонстрация сервиза из фарфора. Демонстрация иллюстраций из альбома «Старый русский фаянс»

Из строительных материалов изделиями являются кирпичи, канализационные и дренажные трубы, облицовочные плиты и другие.

Цемент, бетон, шлакобетон, их практическое значение – беседа с учащимися, опирающаяся на их жизненный и социальный опыт.

Выводы по уроку. Почему тема урока названа «От кремния к стеклу, фарфору, кирпичу…»?

Задание на дом: §30-33, упражнения 4, 5, 7(б, в)

Использованная литература

1. Бубнова Е.А. Старый русский фаянс. – М.: Искусство, 1973.
2. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2009.
3. Суровцева Р.П., Эрреро – Паленсуэла В.Е. Поурочные разработки с дидактическим материалом к учебнику Л.С. Гузея, В.В. Сорокина, Р.П. Суровцевой «Химия, 9» - М.: Дрофа, 2004.