Цели урока:

• учебные: рассмотреть строение, физические свойства, химические свойства, получение и применение оксида углерода (II) и оксида углерода (IV).
• воспитательные: обсудить проблемы экологии и здоровья человека в зависимости от содержания оксидов углерода в окружающей среде в связи с хозяйственной деятельностью человека.

Методы опроса:

• сообщения учащихся;
• ответы учащихся "у доски" (по карточкам).

Методы изучения нового материала:

• рассказ учителя;
• сообщения учащихся;
• демонстрационный эксперимент.

Оборудование и реактивы:

• прибор для получения газов, химический стакан (для собирания углекислого газа), спиртовка, спички, лучинка;
• раствор соляной кислоты (HCl), раствор известковой воды (Ca(OH)₂), кусочки мрамора (CaCO₃), индикатор (лакмус).

Демонстрационный опыт:

Получение и собирание углекислого газа; качественная реакция на углекислый газ (пропускание его через раствор известковой воды), распознавание углекислого газа (внесение тлеющей лучинки).

ПОСТРОЕНИЕ ЗАНЯТИЯ

I. Актуализация опорных знаний (повторение, закрепление изученного)

Урок начинается с повторения вопросов по теме предыдущего урока "Углерод. Аллотропные модификации углерода".

Отвечают 4 учащихся на вопросы № 1, 2 - подготовка у доски; в это время, пока двое готовятся, заслушиваются подготовленные (небольшие) сообщения об аллотропных модификациях углерода.

Вопросы для повторения:

1. Напишите уравнения химических реакций, подтверждающие химические свойства углерода - простого вещества:

а) взаимодействия с серой;

б) взаимодействие с алюминием;

в) взаимодействие с оксидом свинца (IV) - это уравнение химической реакции рассмотреть с точки зрения окислительно-восстановительных свойств.

Чем в этих химических реакциях является углерод - окислителем или восстановителем? Почему? Где используется свойство углерода как восстановителя?

2. Напишите электронную формулу атома элемента углерода, покажите распределение валентных электронов по атомным орбиталям. Укажите возможные степени окисления атома углерода в соединениях, напишите формулы этих соединений.

3. Расскажите о строении и свойствах аллотропных модификациях углерода: а) алмаза; б) графита.

Время на повторение - 10-15 минут.

Ответы:

1а) , С - восстановитель;

1б) , С - окислитель;

1в) , С - восстановитель, Pb - окислитель.

1| , процесс восстановления

1| , процесс окисления

Свойство углерода как восстановителя используется в металлургии для восстановления металлов из их оксидов.

2. ₆С^* 1s² | 2s²2p²

степень окисления (+2) - - оксид углерода (II)

₆C^* 1s² | 2s¹2p³

в возбужденном состоянии степень окисления (+4) - СО₂ - оксид углерода (IV)

- восстановитель. Почему?

- не может быть восстановителем. Почему?

Об этом узнаете чуть позже!!!

3. Рассказ о строении и свойствах аллотропных модификациях углерода в Приложении 1.

II. Вводимые опорные химические понятия и представления (новый материал)

Учитель.

Таким образом, типичные соединения, в которых углерод представляет характерные для него как неметалла степени окисления - это оксиды углерода:

- степень окисления (+2) - оксид углерода (II), угарный газ,

- степень окисления (+4) - оксид углерода (IV), углекислый газ,

Цель сегодняшнего урока - знакомство с этими оксидами углерода.

Что вы слышали, можете сказать об этих веществах? Что знаете? Где встречаются в природе и как образуются эти соединения? Где и как используются? Каково их физиологическое воздействие на организм человека?

Заслушать (!) ответы учащихся, обсудить их правильность, дополнить сведениями о строении молекул оксидов углерода и их химических свойствах.

1) Угарный газ - оксид углерода (II)

Оксид углерода (II) СО позволяет повторить ковалентную полярную связь и закрепить два механизма ее образования: обменный и донорно-акцепторный. Кроме этого, рассмотрение строения молекулы этого вещества позволит начать формирование представление о различиях понятий "степень окисления" и "валентность".

Рассмотрим строение с определения степени окисления элементов: . Атом углерода передал в общее пользование два электрона, а более электроотрицательный атом кислорода оттянул к себе два электрона:

Но отсюда видно, что при таком "раскладе сил" у углерода не будет заветной восьмерки электронов на внешнем уровне - четыре своих и два общих с атомом кислорода. Как быть? Очевидно, атому кислорода придется передать в общее пользование одну свою свободную электронную пару, т.е. выступить в роли донора. Акцептором будет атом углерода:

Т.е. ковалентных связей будет три, а оттянутых от кислорода к углероду электронов - два.

Исходя из строения молекулы, учащиеся прогнозируют свойства СО: т.к. у атома углерода осталось еще два электрона на внешнем уровне, то СО может проявлять восстановительные свойства, взаимодействуя с окислителем - кислородом, галогеном, оксидами металлов (восстанавливая их, металлы, из оксидов):

1) , СО - восстановитель, О₂ - окислитель

2| , процесс окисления

1| , процесс восстановления

2) (фосген), СО - восстановитель, Cl₂ - окислитель

3) , Fe₂O₃ - окислитель, СО - восстановитель

Но ведь атом углерода может, очевидно, и забирать у восстановителя потерянные им электроны или даже использовать их сильные восстановительные свойства, и не только взять у них отданные электроны, но и даже большее число их. Кто же может уступить свои электроны, т.е. быть восстановителем? Из известных уже Вам (учащимся) веществ - это водород. Например:

Характерны ли для угарного газа свойства кислотных оксидов, ведь это оксид неметалла? Нет!!! Ему не соответствует кислота, он не взаимодействует с образованием солей - это несолеобразующий оксид. Получить можно:

1. горением углесодержащих веществ в недостатке кислорода:

а)

б)

2. в лаборатории:

муравьиная
кислота

Далее короткое сообщение учащегося об угарном газе (Приложение 2).

2. Углекислый газ - оксид углерода (IV)

В высшем оксиде углерода (IV) - СО₂ - у углерода высшая степень окисления (+4), равная номеру группы, в которой стоит элемент углерод в периодической системе.

Строение молекулы СО₂ ученики разбирают легко сами:

или

Проблемный вопрос классу: "Почему молекула воды H₂O - диполь, а молекула СО₂ - неполярна?

Полярность молекулы зависит от двух факторов:

1. от полярности связи, которая определяется значениями электроотрицательности элементов, образующих химическую связь;

2. от геометрии молекулы.

Так молекула H₂O имеет угловое строение и молекула воды полярна, а молекула СО₂ имеет линейное строение, и несмотря на ковалентную полярную химическую связь, молекула углекислого газа неполярна.

Строение молекулы СО₂: линейная, симметричная в пространстве; благодаря симметричному расположению связей молекула неполярна; межмолекулярные связи слабые, поэтому СО₂ газ, хотя легко сжижается при комнатной температуре и давлении 6Мпа; при температуре (-80°С) - затвердевает ("сухой лед").

Физические свойства:

СО₂ - бесцветный газ, в 1,5 раза тяжелее воздуха, не поддерживает горение и дыхание; хорошо растворяется в воде (в 1 объеме воды растворяется 2,5 объема углекислого газа при 18°С).

3. Получение, собирание, распознавание углекислого газа.

В лаборатории СО₂ получают действием соляной (HCl) или азотной (HNO₃) кислот на мрамор (CaCO₃). К доске выходят двое учащихся и демонстрационно выполняют опыты: один выполняет, второй - записывает на доске уравнения проделанных химических реакций.

Опыт №1. Получение углекислого газа и изучение его свойств.

Заранее заправленный прибор для получения газа (кусочки мрамора, раствор соляной кислоты) - открыть зажим на шланге, и собирать СО₂ методом вытеснения воздуха из химического стакана, т.к. он тяжелее воздуха, но не способом вытеснения воды, хотя он тяжелее воды - почему? (хорошо растворяется в воде).

Затем проверить, горит ли в нем тлеющая лучинка - сделать вывод (СО₂ не поддерживает горения, тлеющая лучинка гаснет).

Опыт №2. Пропустить образующийся углекислый газ через прозрачный раствор известковой воды - известковая вода мутнеет - это способ распознавания углекислого газа.

На доске - уравнения реакций:

мрамор

известковая
вода

В промышленности большие количества углекислого газа получают обжигом известняка:

известняк

По химическим свойствам это - типичный кислотный оксид, поэтому для него характерны все реакции кислотных оксидов:

, (равновесие смещено влево).

При добавлении лакмуса - синий лакмус краснеет, значит образуется кислота (хотя и слабая).

основной
оксид

щелочь

, СО₂ - окислитель, С - восстановитель.

Почему СО₂ - окислитель? (проблемный вопрос).

Ответ. СО₂ может быть только окислителем, т.к. степень окисления у углерода (+4), все электроны отданы, и углерод углекислого газа может принимать электроны, выступая в роли окислителя.

Далее короткое сообщение учащегося об углекислом газе (Приложение 3).

III. Заключение.

Итак, на уроке Вы познакомились со строением молекул и свойствами двух оксидов углерода - СО и СО₂, их нахождением в природе, физиологическим действием на живой организм.

IV. Домашнее задание.

Заранее написано на части доски:

1) § 29, с. 134-136 (до угольной кислоты)

2) В тетрадях написать уравнения химических реакций к одной из двух цепочек превращений (по выбору):

V. Подведение итогов работы на уроке.

Выставление оценок учащимся за работу у доски (2), за сообщения об алмазе и графите (2), за демонстрацию опыта и записи уравнений реакций на доске (2), за сообщения об СО и СО₂ (2).

VI. Дополнительное домашнее задание.

Предложить одному из учащихся подготовить к следующему уроку сообщение о "парниковом эффекте" (по желанию).

Литература для учителя:

1. О.С. Габриелян. Химия. Учебник. 9 класс. - М., Дрофа, 2002
2. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. Настольная книга учителя. Химия. 9 класс. - М., Дрофа, 2002
3. Я иду на урок химии. Книга для учителя. 8-11 классы. - М., Первое Сентября, 2000
4. Журнал "Химия. Методика преподавания в школе. 2001. №4" (с.58-60).
5. Журнал "Химия в школе". 2004. №5 (с. 22-24).