Интересное в преподавании кремния и его соединений в 9-м классе.
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

Селиверстова Татьяна Григорьевна

Кремний был открыт впервые в 1811 году Гей-Люссаком и Тенаром. Он является наиболее распространенным в земной коре элементом. Массовая доля кремния составляет 27,6%. Входит в состав растений и животных. Анализ образцов лунного грунта показал наличие SiO2 в количестве 40%. Содержание кремния в каменных метеоритах достигает 20%.

Характеризуем положение элемента в периодической системе, строение его атома, указываем какими свойствами на основании этих данных должен обладать кремний как простое вещество и соединения кремния. Особенно следует отметить, что свободный кремний в еще большей степени, чем графит, должен обладать некоторыми металлическими свойствами.

Кремний

Оксид кремнияКислородные соединения кремнияКремниевые кислоты

Силикаты

Стабильность кремнийорганических соединений заметно увеличивается при переходе от силанов к силоксанам. В основе их молекулцепочки, в которых чередуются атомы кремния и кислорода. Силоксановые полимеры имеют широкое применение: от медицинских имплантантов до смазочных материалов. Для синтеза силоксанов используют дизамещённые хлорсиланы (CH3)2SiCl2. Они реагируют с водой, образуя дизамещённые дисиланолы (CH3)2Si(OH)2, которые легко теряют молекулы воды, а в результате всех этих процессов возникают полимерные силоксаны. Изменяя условия полимеризации, можно получить молекулы разной длины, которые будут обладать различными физическими свойствами. Так, полимеры с короткими цепочкамижидкости. Высокомолекулярые силоксаныотличные смазки, сохраняющие полезные свойства в очень широком интервале температурот -100 до 300 °С. Это позволяет использовать силоксановые смазки даже в условиях антарктической зимы при -70 °С, когда углеводородные смазки затвердевают. Более длинные силоксановые молекулы образуют каучуки, которые в отличие от обычной резины сохраняют эластичность при температуре почти до90 °С и более устойчивы к агрессивным реагентам.

Благодаря высокой инертности и стойкости к истиранию они применяются в медицинской технике, например в аппаратах искусственного сердца и искусственной почки. А в качестве подошвы для обуви силоксановые каучуки не имеют конкурентов по износостойкости. Силоксановые полимеры используются в медицине и для создания разнообразных имплантантов мягких тканей. Они химически инертны и не отторгаются организмом. Силоксановые имплантанты часто не совсем корректно называют силиконовыми.

Силоксаны обладают ещё одним замечательным качествомони не смачиваются водой. Это свойство нашло самое широкое практическое применение. Вот лишь несколько примеров. Взлётно-посадочной полосе с силоксановым покрытием не страшно обледенение, вода, не задерживаясь, скатывается с неё. Корабль, корпус которого окрашен силоксановыми красками, сможет развить большую скорость. Заодно уменьшится и обрастание кор­пуса ракушкамиведь за скользкое днище моллюскам труднее уцепиться. Для уменьшения смачиваемости поверхность взлётно-посадочной полосы обрабатывают силоксаном.

Скачать:

ВложениеРазмер
Microsoft Office document icon _kremnii.doc39.5 КБ

Предварительный просмотр:

Интересное в преподавании

 кремния и его соединений в 9-ом классе

Селиверстова Т.Г. МОУ СОШ № 106

      Кремний был открыт впервые в 1811 году Гей-Люссаком и Тенаром. Он является наиболее распространенным в земной коре элементом. Массовая доля кремния составляет 27,6%. Входит  в состав растений и животных. Анализ образцов лунного грунта показал наличие SiO2 в количестве 40%. Содержание кремния в каменных метеоритах достигает 20%.

  Характеризуем положение элемента в периодической системе, строение его атома, указываем какими свойствами на основании этих данных должен обладать кремний как простое вещество и соединения кремния. Особенно следует отметить, что свободный кремний в еще большей степени, чем графит, должен обладать некоторыми металлическими свойствами.

      Показываем образец «металлического кремния», отмечаем, что кристаллическое строение кремния (тип решетки) такое же, как у алмаза, но в связи с тем, что атом кремния имеет больший радиус (больше электронных слоев), его кристаллическая решетка оказывается менее прочной.  Этим объясняется, почему кремний имеет меньшую плотность (2,33г/см3) , мягче (твердость 7) и более легкоплавок  ( плавится  при 1423°), чем алмаз. Важно показать электрическую проводимость кремния и подчеркнуть, что он относится к полупроводникам электрического тока. Это следует  понимать так: в кремнии, как в металлах, всегда имеются полусвободные (блуждающие) электроны, но количество их здесь, в отличии от металлов, невелико и сильно зависит от условий, особенно от температуры.[2,с78]

      Программа не предусматривает демонстраций или лабораторных опытов, знакомящих обучающихся с химическими свойствами свободного кремния. Об этих свойствах (горении кремния в кислороде и др.) учитель рассказывает более подробно после  того, как учащиеся сами укажут, какими свойствами должен обладать кремний, если судить по его положению в периодической системе и строению атома. В рассказе учителя обсуждаются высказанные предположения, что кремний, подобно углероду, может соединяться с кислородом, образуя соединение с электронной формулой : О:XX Si XX: O: и что для кремния известно соединение с водородом SiH4

Схема химических свойств  кремния :    с неметаллами

                                                                               ↑

                       с металлам   ← Si → со щелочами

                                                                                                                                     ↓  ↓

                                                      с галогенводородами с водой

Химические свойства:

                                            4Na + Si = Na2Si  (сплавление)

                                            2Mg + Si = Mg2Si(сплавление)

                                            Fe + 2Si = FeSi2     (сплавление)

                                            Si + 2F2 =SiF4

                                            Si + 2Cl2 = SiCl4 (340° C-420° C)

                                            Si +O2 =SiO2           (1200°C-1300°C)

 Cоединения кремния с водородом получают из соединений кремния с металлами. Они менее прочны, чем соответствующие углеводороды. Если в химическом кабинете есть силицид магния Mg2Si, то желательно показать учащимся его взаимодействие с соляной кислотой и образование при этом силана. В стакан с соляной кислотой опускают небольшое количество силицида магния, наблюдают  выделение газа, сгорающего на поверхности с легкими взрывами, с образованием искр (раскаленных частичек SiO2 ).[1,с180-181]

   Ученики записывают уравнения реакций:

                                     SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O

                                     Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4

 Оксид кремния (IV) обладает рядом  уникальных физических свойств.Температура плавления его составляет 1714°С. Это связано с тем, что SiO2   имеет полимерную кристаллическую структуру, которая состоит из кремнекислородных тетраэдров. Разнообразие структур, по-видимому,  бесконечно,например, известно 22 формы чистого SiO2. Cвязи Si-O очень прочные, за счет их дополнительной стабилизации донорно-акцепторным взаимодействием между атомами кислорода и кремния.

Песок применяется в стекольной промышленности, строительстве, изготовлении огнеупоров, генераторов ультразвука.

Схема кислородсодержащих соединений кремния:

                                               SiO         (SiO2)n      Na2O•CaO•6SiO2

                                                  ↑               ↑                 ↑

                           H2Si2O5    ←  Кислородсодержащие→ xЭ2O3•ySiO2•zH2O

                                                   соединения кремния

                                                     ↓                            ↓

                                                  H2SiO3                               H4SiO4

  Можно написать уравнение взаимодействия кремния с углеродом SiC-карбид кремния, он имеет такую же кристаллическую решетку, как алмаз и кремний, поэтому твердость карбида кремния близка к твердости алмаза. Кремний применяется для изготовления кремнистых сталей, как полупроводник. Ученикам предлагается по диаграмме распространения элементов в природе охарактеризовать распространенность кремния.

  Обязательно нужно отметить, что в свободном состоянии кремний в природе не встречается, указывают, в состав каких распространенных минералов и горных пород входит кремний. Знакомятся с образцами кварца, полевого шпата, слюды, гранита, песком, глиной.

Рекомендую следующую схему:

Кремний

Оксид кремния  ← Кислородные соединения кремния→Кремниевые кислоты

Силикаты

  Стабильность кремнийорганических соединений заметно увеличивается при переходе от силанов к силоксанам. В основе их молекул —цепочки, в которых чередуются атомы кремния и кислорода. Силоксановые полимеры имеют широкое применение: от медицинских имплантантов до смазочных материалов.   Для синтеза силоксанов используют дизамещённые хлорсиланы (CH3)2SiCl2. Они реагируют с водой, образуя дизамещённые дисиланолы (CH3)2Si(OH)2, которые легко теряют молекулы воды, а в результате всех этих процессов возникают полимерные силоксаны. Изменяя условия полимеризации, можно получить молекулы разной длины, которые будут обладать различными физическими свойствами. Так, полимеры с короткими цепочками — жидкости. Высокомолекулярые силоксаны — отличные смазки, сохраняющие полезные свойства в очень широком интервале температур — от -100 до 300 °С. Это позволяет использовать силоксановые смазки даже в условиях антарктической зимы при -70 °С, когда углеводородные смазки затвердевают. Более длинные силоксановые молекулы образуют каучуки, которые в отличие от обычной резины сохраняют эластичность при температуре почти до —90 °С и более устойчивы к агрессивным реагентам.

   Благодаря высокой инертности и стойкости к истиранию они применяются в медицинской технике, например в аппаратах искусственного сердца и искусственной почки. А в качестве подошвы для обуви силоксановые каучуки не имеют конкурентов по износостойкости. Силоксановые полимеры используются в медицине и для создания разнообразных имплантантов мягких тканей. Они химически инертны и не отторгаются организмом. Силоксановые имплантанты часто не совсем корректно называют силиконовыми.

   Силоксаны обладают ещё одним замечательным качеством — они не смачиваются водой. Это свойство нашло самое широкое практическое применение. Вот лишь несколько примеров. Взлётно-посадочной полосе с силоксановым покрытием не страшно обледенение, вода, не задерживаясь, скатывается с неё. Корабль, корпус которого окрашен силоксановыми красками, сможет развить большую скорость. Заодно уменьшится и обрастание корпуса ракушками — ведь за скользкое днище моллюскам труднее уцепиться. Для уменьшения смачиваемости поверхность взлётно-посадочной полосы обрабатывают силоксаном.

Закрепление на уроке:

                                    Si→SiO2→Na2SiO3→H2SiO3→SiO2

Литература:

1Габриелян О. С. Учебник “Химия-9”. – М.: Дрофа, 2012г., 267с.

2.Лебедев О.Е. Компетентностный подход в образовании.//Школьные технологии. – 2004г. – № 5. 15-18с.

3. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. “Химия-9” – М.: “Просвещение”, 2008г., 235с.

4.Ходаков Ю.В. Неорганическая химия. – М.: “Просвещение”, 1972г., 213с.

5.Хуторской А.В. Ключевые компетенции и образовательные стандарты // Интернет-журнал "Эйдос" – 2011 – 23апреля. http://www.eidos.ru/journal/2002/0423.htm.


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Кремний и его соединения. Презентация к уроку химии 9 класс

Материал данной  презентации подобран для  урока химии в 9 классе по теме " Кремний и его содинения", полностью соответствует  учебнику химии О.С.Габриеляна и позволяет в доступной и на...

Интересное в преподавании кремния и его соединений в 9-м классе.

P { margin-bottom: 0.21cm; } Кремний был открыт впервые в 1811 году Гей-Люссаком и Тенаром. Он является наиболее распространенным в земной коре элементом. Массовая доля кремния составляет 27,6%. ...

Презентация "Стекло"по теме "Кремний и его соединения. Силикатная промышленность" 9 класс

Презентацию "Стекло" можно использовать на уроках химии в 9 классе по теме "Кремний. Соединения кремния. Силикатная промышленность" В ней говорится о производстве стекла, об истории развития стекла, р...

урок химии в 9 классе по теме Кремний и его соединения

План конспект урока химии для 9 класса и презентация к этому уроку....

Технологическая карта урока химии в 9 классе на тему "Кремний и его соединения"

В карте представлен полный конспект урока по теме "Кремний и его соединения". Указаны технологии, методы и формы работы на всех этапах урока. Определены деятельность учителя и учащихся....