«Этот удивительный и увлекательный углерод!»
методическая разработка по химии (9 класс) на тему

Урок в 9 классе по теме:

«Этот удивительный и увлекательный углерод!»

Разработала: учитель химии и биологии

Ломова Н.А.

Цели урока:

      Показать многообразие углерода и его соединений в природе.

      Рассмотреть строение, физические свойства и применение оксидов углерода.

      Продолжать формирование интереса к предмету и данной теме, а также расширение кругозора учащихся. 

 Методы обучения: словесные, наглядные, проблемно-поисковые.

Оборудование и реактивы: периодическая система элементов Д.И.Менделеева, тексты  отрывков  из литературных произведений, химический эксперимент, модели кристаллических решеток, колбы, вата, активированный уголь

Образовательные технологии:

1)Технология проблемного обучения;

2)Технология развивающего обучения;

3) Использование ИКТ

Ход урока:

I.   Проверка домашнего задания:

Работа на трафаретных досках:

 а) учитель называет химический элемент, а уч-ся должны записать формулу его высшего оксида;

б) учитель называет формулы оксидов, а уч-ся должны составить ф-лы соответствующих  им кислот и оснований;

в) химический диктант 

II. Изучение нового материала:

План  (эвристическая беседа)

1. Положение в периодической системе и распределение электронов по энергетическим уровням.

(Уч-ся расписывают на доске электронную и электронно-графическую формулы углерода , на основании к-рых делают вывод о возможных степенях окисления углерода.

      Порядковый номер 6

      Относительная атомная масса

 12,01115.

      Проявляет степень окисления

      -4, 0, +2, +4

????? (создание проблемной ситуации)

Учитель: 1. О чем свидетельствуют данные степени окисления углерода?

2. Приведите примеры соединений углерода с данными степенями

окисления

(уч-ся высказывают свои гипотезы)

3. Углерод в природе.

  У матушки Природы есть два любимых сына---Углерод и Кремний. Мы сегодня поговорим и на нескольких следующих уроках будем говорить об Углероде. Этот элемент не относится к числу общительных, но Природа всякий раз прибегает к его услугам, когда задумывает построить сложное органическое в-во. Стоить поднять температуру, повысить давление, и он становится покладистее, начинает водить дружбу со многими элементами. На его счету--- около двух миллионов соединений. Любит создавать в-ва с очень большими молекулами. Хотите подержать молекулу в руках? Обратитесь к Углероду! Его творение ---знаменитый алмаз Куллиан весом 602г представляет одну молекулу. Другое творение ---не менее известный алмаз Граф Орлов, подаренный Екатериной Великой ее фавориту. Ювелирная работа!  А теперь я прошу вас рассказать все, что вам известно о свойствах алмаза.( прочность, твердость)

   Углерод был известен с глубокой древности. Он относится к числу довольно   распространенных элементов. Массовая доля углерода в земной коре составляет

   0,14 %.

Углерод в природе встречается в виде алмаза и графита, входит в состав воздуха, нефти, природного газа, каменного угля, неорганических соединений.

Ну вот мы с вами поговорили про алмазы, но углерод образует еще одно аллотропное соединение. Это графит.

 Учитель: Ребята, где вы встречаете эту модификацию углерода? Перечислите его известные вам  свойства.( мягкий, чертит на бумаге, слоится)

(возможные ответы уч-ся---грифель простого карандаша, графитовые электроды и т.д.)

????? (создание проблемной ситуации)

Учитель: Ребята, чем можно объяснить такие диаметрально противоположные св-ва этих  разновидностей одного и того же хим. элемента?

3. Аллотропия

Углерод обладает свойством аллотропии (существование одного элемента в нескольких кристаллических формах).

Алмаз, графит, карбин... 
А элемент - один!
Все это – углерод! Вот!

Углерод имеет несколько аллотропных видоизменений: алмаз, графит, карбин, поликумулен, фуллерены. Часть из них встречается в природе, часть – получена искусственным путем. Кокс, сажа и древесный уголь не являются отдельными аллотропными модификациями, так как имеют структуру графита. После недолгого обсуждения уч-ся делают вывод о различии в строении кристаллической решетки, характером гибридизации атомов углерода, химическими и физическими свойствами.

(Далее уч-ся представляют на интерактивной доске подготовленные ими мини-проекты)

          3.1.  Графит (Приложение№1)

Графит – кристаллическое вещество, имеющее слоистую структуру, в образовании которой задействованы по три электрона внешнего энергетического уровня атомов углерода.

Четвертый электрон образует связи между слоями в графите. Он обладает достаточной подвижностью, поэтому графит электропроводен, легко расслаивается

«Знаете ли вы, что…»

     ... В России в XVII веке графит называли "карандашом" от монгольских слов: "кара" - черный, "таш" - камень.

3.2.  Алмаз  (Приложение№2)

Бесцветное кристаллическое вещество. Кристаллическая решетка имеет тетраэдрическое строение, в котором каждый атом связан с четырьмя соседними атомами прочными равноценными ковалентными связями. Встречается в природе. Очень твердое вещество.

«Знаете ли вы, что…»

     ... Один из наиболее крупных алмазов "Куллинан" найден в Южной Африке в 1905 году. Его масса составляла 3025 карат. (1 карат =0,2 г). Из него было сделано 105 бриллиантов.

Алмаз – «царь» драгоценных камней.

        Его название означает по-гречески "несокрушимый".

        Из ограненных кристаллов алмаза получаются бриллианты, которыми украшают дорогие ювелирные изделия.

«Знаете ли вы, что…»

     …Графит можно превратить в драгоценный алмаз, но для этого потребуется немыслимо большое давление (несколько тысяч атмосфер) и высокая температура (полторы тысячи градусов).
Гораздо проще "испортить" алмаз: надо просто нагреть его без доступа воздуха до 1500 °С, и кристаллическая структура алмаза превратится в менее упорядоченную структуру графита.

3.3.  Карбин  (Приложение№3)

Представляет собой линейный полимер, с чередующимися одинарными и тройными связями.

Впервые он был получен искусственным путем. В настоящее время он найден в кратерах некоторых вулканов. Образуется при падении метеоритов.

3.4.  Фуллерены. (Приложение№4)

Пятая аллотропная форма углерода. Это пространственные полициклические углероды состава С60, С70, представляющие собой полые сферы, состоящие из пяти-, шестичленных углеродных колец. С60 – (футбольный мяч), С70 (мяч для регби). Получены искусственным путем (содержатся в саже).

Древесный уголь обладает одной интересной особенностью, о которой рассказывается в отрывке из сказки Владимира Федоровича Одоевского «Мороз Иванович».  

Отрывок из сказки: - Между тем Рукодельница воротится, воду процедит, в кувшины нальет; да еще какая затейница: коли вода нечиста, так свернет лист бумаги, наложит в нее угольков да песку крупного насыплет, вставит ту бумагу в кувшин да нальет в нее воды, а вода-то знай проходит сквозь песок да сквозь уголья и каплет в кувшин чистая, словно хрустальная;

Демонстрация опыта. В стеклянную воронку помещают рыхлый слой ваты, порошок растертого активированного угля и небольшой слой речного песка. Через воронку пропускают раствор перманганата калия. Жидкость, прошедшую через слой адсорбента, собирают в стакан. В него стекает бесцветная прозрачная жидкость.

Эта удивительная способность угля поглощать газы и растворенные вещества называется адсорбцией.  (Приложение №5 )

4. Оксиды углерода

Самыми распространенными оксидами углерода являются оксид углерода II (угарный газ - СО) и оксид углерода IV (углекислый газ – СО 2). Но есть у этих оксидов третий собрат – малоизвестный оксид С3О2 – недокись углерода. Причем этой троицей число оксидов не исчерпывается. Встречается оксид следующего состава: С6О6, носящий название трихинон.

4.1.  Оксид углерода (II)

Угарный газ (СО) – газ, без цвета, запаха и вкуса, очень ядовит! Малорастворим в воде. Хороший восстановитель.

 «Знаете ли вы, что…»

     …Монооксид углерода был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем.

Применение: получающийся при взаимодействии кокса с оксидом углерода (IV) оксид углерода (II) широко применяется в доменном процессе при выплавке чугуна.

Физиологическое действие угарного газа.

Загадка. Без цвета, запаха, вкуса,
Наношу смертельные укусы,
Тем, кто обо мне мало знает,
И безопасность не соблюдает.

      Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаками отравления служат головная боль, головокружение и потеря сознания. Токсическое действие монооксида углерода основано на том, что он связывается с гемоглобином крови прочнее, чем кислород, таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания.

      Предельно допустимая концентрация монооксида углерода в воздухе промышленных предприятий составляет 0,02 мг/л. Концентрация более 0,1% - смертельна.

          В выхлопе бензинового автомобиля допускается до 1,5-3%.

«Знаете ли вы, что…»

     …Основным антропогенным источником CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Оксид углерода образуется при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (недостаточно кислорода для окисления CO в CO2).

4.2.  Оксид углерода (IV)

Углекислый газ, без цвета, запаха и вкуса, не ядовит. Малорастворим в воде. При низкой температуре или повышенном давлении легко переходит в жидкое или твердое состояние («сухой лёд»). Кислотный оксид. Не поддерживает горение и дыхание.

Образование молекулы углекислого газа (видеофрагмент)

Получение углекислого газа (видеофрагмент): При взаимодействии соляной кислоты с мрамором наблюдается выделение углекислого газа. Эта реакция используется для получения оксида углерода СО2 в лабораторных условиях.

Применение углекислого газа (видеофрагмент).

4.3.  Круговорот углекислого газа в природе.

«Знаете ли вы, что…»

     …Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают её. В то же время он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является парниковым газом.

III. Подведение итогов

5. Контрольные вопросы.

1. Какие вы знаете аллотропные модификации углерода?
2. Что такое «сухой лед»? Для чего используют?
3. Чем отличается алмаз от графита?
4. В чем выражается токсичное действие угарного газа на организм человека?

        IV. Домашнее задание.

1. Составить мини-проекты по темам

а) «Круговорот Углерода в природе»

б) «Углерод в медицине»

в) «этот увлекательный мир пещер» и др.

2)Задание:

«Оказывается, в старых сказках и легендах о магах и волшебниках нет беспочвенных фантазий. Любой из Вас, подчинив себе силы стихий---Ветер, Молнию, Солнце, что означает для химика---Давление, Электрический разряд, Температуру---мог бы творить чудеса.

 
Итак, Вы – Добрый Волшебник.  Из воздуха и воды и негашеной извести, не применяя никаких других реактивов, получите известную соль. Условия проведения реакций не ограничены.

V. Выставление оценок и рефлексия:

Поделитесь своими впечатлениями, используя фразы:

1. Сегодня я узнал…
2. Я удивился…
3. Меня поразило…
4. Мне было сложно…

Приложение№1Графит

Приложение №2 Алмазы

 Приложение №3 Карбин

Приложение №4

Приложение №5