Тип урока: урок усвоения новых знаний учащимися.
Цель урока:
- Исходя из положения в периодической системе, рассмотреть строение атома углерода.
- Продолжить формирование представлений об аллотропии на примере углерода.
- Познакомить учащихся с явлением адсорбции.
- Изучить физические и химические свойства углерода, нахождение его в природе.
Оборудование урока:
- медиапроектор, ноутбук;
- колба с кислородом, химическая ложечка;
- спиртовка, спички, уголек;
- две пробирки с оксидом азота (IV);
- таблетки активированного угля;
- образцы мела, мрамора, известняка, угля, нефти.
Ход урока
I. Организационный этап.
II. Этап подготовки учащихся к активному сознательному усвоению.
Учитель: Ребята, сегодняшний урок мы посвятим удивительному элементу, а какому догадайтесь сами:
«У элемента номер шесть
Достоинств очень много есть.
«Людям я совсем как брат
Много тысяч лет назад
Я уже пылал в костре
Освещая интерьер
Первобытных их пещер
И украсить был я рад
Дам и рыцарей наряд,
Что блистали при дворе...
Если мягким быть решу,-
То в тетради я пишу.
Такова друзья природа,
Элемента ... .» (Углерода.)
Итак, тема нашего урока: «Углерод. Его физические и химические свойства».
(Слайд №1)
Работаем согласно следующему плану.
(Слайд №2)
- Положение химического элемента углерода в периодической системе Д. И. Менделеева. Строение атома углерода.
- Углерод в природе.
- Аллотропия. Физические свойства углерода.
- Адсорбция.
- Химические свойства углерода.
III. Этап усвоения новых знаний.
Учитель: Ребята, дайте характеристику химическому элементу углероду по периодической системе Д. И. Менделеева.
Ответ: В периодической системе Д. И. Менделеева химический элемент углерод располагается под №6, во II периоде, в IV группе, главной подгруппе.
Учитель: Запишите схему строения атома, электронную и электронно-графическую формулы углерода.
Учащиеся записывают схему строения атома, электронную и электронно-графическую формулы углерода.
Учитель: Сколько электронов располагается на внешнем энергетическом уровне атома углерода?
Ответ: 4 электрона.
Учитель: Сколько атому углерода не хватает электронов до завершения внешнего энергетического уровня?
Ответ: 4 электрона.
Учитель: Предположите возможные степени окисления углерода в соединениях.
Ответ: т.к. до завершения внешнего энергетического уровня атому углерода не хватает 4 электронов, он может принимать их и проявлять при этом степень окисления -4, но может так же и отдавать 4 электрона, проявляя при этом степень окисления +4. Для углерода характерны степени окисления +4, 0, -4.
Учитель: Для атомов существует два состояния – нормальное и возбужденное. Рассмотрим это на примере углерода. В нормальном состоянии атом углерода имеет на внешнем энергетическом уровне 2 электрона, отдавая их атому более электроотрицательного элемента, он проявляет степень окисления + 2. В возбужденном состоянии атом углерода имеет на внешнем энергетическом уровне 4 электрона, отдавая их атому более электроотрицательного элемента, он проявляет степень окисления + 4. Таким образом, для углерода характерны степени окисления + 4, + 2, 0, - 4.
Учитель: В природе углерод встречается как в свободном виде (алмаз, графит), так и в связанном. Т.е. как химический элемент входит в состав других соединений. Среди неорганических соединений углерода следует выделить карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов. Кроме того, углерод входит в состав всех живых и растительных организмов, нефти, природных газов, углей. Органические соединения углерода изучает целая наука органическая химия.
Заложить демонстрационный эксперимент.
Учитель: Ребята, а как вы думаете, чего существует больше простых веществ или химических элементов?
Ответ: Простых веществ.
Учитель: Почему?
Ответ: Для элементов неметаллов характерно явление аллотропии.
Учитель: Какое явление мы называем аллотропией? Дайте определение.
Ответ: Аллотропия – это явление существования нескольких простых веществ, образованных одним и тем же химическим элементом.
Учитель: Назовите химические элементы, изученные нами ранее, для которых характерно явление аллотропии.
Ответ: Это кислород, сера и фосфор.
Учитель: Рассмотрим явление аллотропии на примере углерода. Углерод имеет несколько аллотропных модификаций: алмаз, графит, карбин, поликумулен, фуллерен. Некоторые из них встречаются в природе, а другие получены искусственным путем. О важнейших модификациях углерода нам расскажут ребята.
(Слайд №4)
Сообщение двух учащихся по теме «Алмаз» и «Графит» с демонстрацией слайдов.
Учитель: Обратите внимание на кристаллическую решетку алмаза и графита. В узлах кристаллической решетки и алмаза и графита располагаются атомы углерода, почему же эти вещества имеют абсолютно разные свойства? В чем же причина аллотропии углерода?
Ответ: Причина в различном строении кристаллической решетки.
Учитель: В алмазе атомы углерода размещаются очень плотно, причем каждый из них прочно связан с четырьмя окружающими атомами. В структуре же графита выделяются параллельные плоские сетки, состоящие из шестиугольников с атомами углерода в вершинах. В каждом отдельно взятом слое связь между атомами углерода довольно прочная, а между слоями – слабая. Поэтому графит мягок, оставляет след на бумаге.
Учитель: Долгое время ученые называли еще одну модификацию углерода – аморфный углерод. Нам она известна в виде сажи, кокса, древесного угля. Однако на сегодняшний день аморфный углерод считают разновидностью графита.
Для аморфного углерода характерно явление адсорбции.
Демонстрационный эксперимент: В 2 пробирках находится оксид азота (IV) . В пробирку № 1 добавляют четыре таблетки активированного угля. Спустя некоторое время сравнивают контрольную и опытную пробирки. В пробирке № 1 бурый газ – оксид азота (IV) исчез.
Учитель: Что наблюдаем? Как вы думаете, что же такое адсорбция?
Адсорбция – это способность некоторых твердых веществ поглощать газы и растворенные вещества.
(Слайд №5)
Учитель: Чем больше пористость древесного угля, тем эффективнее адсорбция. Чтобы увеличить поглотительную способность, древесный уголь обрабатывают горячим водяным паром. Обработанный таким способом уголь называют активированным. В аптеке его продают в виде черных таблеток карболена. На поглотительной способности активированного угля основано действие противогаза - устройства для защиты от вредных примесей, имеющихся в воздухе. Первый противогаз был изобретен выдающимся русским химиком Н. Д. Зелинским и спас жизнь тысячам солдат в период Первой мировой войны.
Учитель: Переходим к изучению химических свойств углерода. Химическая активность разных аллотропных модификаций углерода различна. Наиболее активным является аморфный углерод, затем следует графит и алмаз. Мы выяснили, что углерод способен как принимать, так и отдавать электроны. Назовите химические элементы в соединениях с которыми углерод будет проявлять окислительные свойства.
(Слайд №6)
Ответ: Это металлы и водород.
Учитель: Назовите химические элементы в соединениях с которыми углерод будет проявлять восстановительные свойства.
Ответ: Это фтор, кислород, сера и оксиды металлов.
Учитель: При обычных условиях углерод химически инертен, но при нагревании реагирует со многими соединениями. Все реакции углерода протекают при высоких температурах (от 600-1700 С).
Внимание на экран. На схеме показаны химические свойства углерода. Запишите уравнения соответствующих реакций и рассмотрите их как ОВР.
Первый ряд записывает уравнение реакции №1, второй ряд записывает уравнение реакции №2, третий ряд записывает уравнение реакции №3. Остальные реакции вы записываете дома.
(Слайд №7)
Учащиеся записывают уравнения химических реакций и расставляют коэффициенты методом электронного баланса.
IV. Этап закрепления полученных знаний.
Ребята, мы рассмотрели все пункты плана. На уроке вы узнали много нового и интересного. Проверим ваши знания с помощью небольшого теста. Ребята отвечают на вопросы теста «Алмаз. Графит». Затем обмениваются тетрадями с соседом по парте и проверяют правильность ответов по ключу, который демонстрируется на экране.
Некоторые ученики дублируют свои ответы через копировальную бумагу и сдают их учителю на проверку.
V. Домашнее задание: параграф 30 (по учебнику О.С. Габриэляна), стр. 172 , задание 6 (дописать ОВР по схеме).