Конспекты уроков по химии 9 класс
план-конспект урока по химии (9 класс)

Тема: Кремний и его соединения.

Средства обучения: периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, схемы, коллекции, «Природные силикаты», «Стекло и изделия из стекла», дополнительная литература, лабораторное оборудование,  презентация  к уроку,  химические реактивы: раствор соляной кислоты, раствор карбоната натрия, раствор силикатного клея; штативы с пробирками;   образцы природных соединений кремния ( гранит, горный хрусталь, кварц и др.), образцы изделий из стекла, фаянса, фарфора, керамики.

Ход урока:

1.Организационный момент.

-Здравствуйте,  ребята!  Садитесь. Сегодня  у нас открытый урок и у нас на уроке присутствуют гости.  Давайте мы им улыбнемся и пожелаем  доброго дня.   На уроке мы с вами  повторим пройденный материал,  познакомимся с темой «Кремний и его соединения», решим задачи, проведем опыты.

2. Повторение пройденной темы.

-На  предыдущих уроках мы с вами познакомились с углеродом и с его соединениями. Давайте, мы с вами повторим. Для этого выполним задания ГИА.

Задание № 1. (А)

Число электронов во внешнем электронном слое атома с зарядом ядра +6 равно:

1)    6       2) 3          3)  4              4) 2        

Задание № 2

Кислотным оксидом является:

1)  CO2     2)Al2 O3     3)  Na 2O             4)  NO

Задание № 3

Оксид углерода (IV)  взаимодействует с

1) NaCl     2)  P2 O5      3)  Ca(OH)2        4) HNO3

Задание № 4  (В 1)

В ряду химических элементов  Ge – Si – C

1. увеличиваются радиусы  атомов
2. увеличивается электроотрицательность
3. усиливаются кислотные свойства их высших оксидов
4. возрастает значение высшей степени окисления
5. увеличивается число электронов во внешнем электронном слое атомов

Задание № 5 (С2)

 К избытку карбоната кальция добавили 146 г раствора с массовой долей соляной кислоты 5 %. Вычислите объем  (н.у.) выделившегося газа.

 Ответ: 2,24 л.

Молодцы, ребята!

3.Новая тема.

- Сегодня мы познакомимся с ещё одним неметаллом, значимость которого очень велика, т.к. по распространенности  на Земле он второй после кислорода, - это кремний.

Дадим характеристику этому химическому элементу: (Слайд) (сообщение одного из обучающихся,  работа  с   периодической системой)

1.Строение.

Кремний – элемент IV группы и 3-го  периода,  порядковый номер 14,  А=28,  14 протонов и 14 нейтронов,  14 электронов. Строение его электронной оболочки следующая:   14 Si 2e 8e 4e

2. Нахождение в природе.  

(материал по этому вопросу может быть подготовлен и освещён обучающимися)

- Земная кора на одну четверть состоит из соединений кремния. Наиболее распространённым является оксид кремния (IV) – кремнезём. В природе он образует минерал кварц и многие другие разновидности: горный хрусталь, аметист, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик (полудрагоценные камни), а также обычный кварцевый песок .

 Именно кремень положил начало каменному веку. Причин этому две: доступность и распространённость, а также способность образовывать на сколе острые режущие края.

Второй тип природных соединений кремния – силикаты. Самые распространённые алюмосиликаты: гранит, различные виды глин, слюды  (слайд 7)

Не содержащий алюминия силикат – асбест ( из него изготавливают огнестойкие ткани)

Оксид кремния (IV) необходим и растениям, и животным. Он придаёт прочность стеблям растений и покровам животных ( камыши твёрдо стоят, осока режет, как лезвие, чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц, шерсть животных содержат оксид кремния (IV).  ( слайд 8)

Кремний придаёт гладкость и прочность костям человека, входит в состав низших живых организмов – диатомовых водорослей и радиолярий (образует их скелеты)  ( слайд 9)

  3. Открытие кремния.  

(материал по этому вопросу может быть подготовлен и освещён обучающимися)

-  Уже в глубокой древности люди широко использовали в своём быту соединения кремния. Вспомните древних людей. Из чего были изготовлены их орудия труда? Но  сам кремний впервые был получен в 1824 г. Шведским химиком И.Я. Берцелиусом. Однако, за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнён примесями.

Латинское название «силициум» берёт своё начало от латинского «силекс» - камень. С греческого языка «кремнос» - утёс, скала.

4. Физические свойства  (слайд 12)

(материал по этому вопросу может быть подготовлен и освещён учащимися)

- Вы обратили внимание, что когда мы говорим о содержании в природных условиях элемента кремния, то упоминаем только его соединения, но не простое вещество.

Кремний в свободном виде в природе не встречается  в отличие от углерода (алмаз,  графит, аморфный С и т.д.)

кремний – неметалл, существует в кристаллическом и аморфном виде.

Кристаллический кремний – серовато-стального цвета с металлическим блеском, твёрдый (7 баллов по шкале Мооса), но хрупкий, малореакционноспособный; полупроводник, (с повышением температуры электропроводность повышается), и с нарушением правильности структуры.

Такие свойства обусловлены строением кристаллов, аналогичным структуре алмаза.

Физические константы: g = 2,33 г/см3;  t пл.= 1415 0С; t кип.= 3500 0С

Аморфный кремний представляет собой белый порошок.

5. Получение кремния  (слайд 13)

- Способы получения кремния основаны в основном на восстановлении оксида кремния (IV) сильными восстановителями – активными металлами (Mg, Al) и углеродом.

 Лабораторный способ:     SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si                                                                                                                            

Промышленный способ:

               1900oC      

SiO2 + 2C                2CO + Si

SiCi4 + 2Zn = 2ZnCi2 + Si

6. Химические свойства  (слайд 14)      

а) кремний - восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!

1. Si + O2 = SiO2  (оксид кремния (IV))

             Si0  –  4e-          Si+4   восстановитель

             O2 + 4e-         2O-2     окислитель

2. Si + 2Cl2 = SiCl4  (хлорид кремния)
3. Si + 2S = SiS2       (сульфид кремния)

                   20000C

4. Si + C                  Si+4C-4  (карбид кремния или карборунд, по твёрдости близок к                                        алмазу)
5. Si + 2H2O(пар) = SiO2 + H2
6. Si + 2NaOH(конц.) + H2O = Na2SiO3 + 2H2

б) кремний – окислитель

Si + 2Ca = Ca2Si  (силицид кальция)

Вывод: свойства кремния и углерода похожи. Оба неметалла взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом.

7. Соединения кремния  

Свойства кремнезёма        (слайд15,16)

Учитель подробно рассматривает свойства оксида кремния (IV) и проводит сравнительный анализ двух оксидов – SiO2 и  CO2. результаты обсуждения в виде таблицы выводятся на экран.

Обратите внимание на одно важное свойство оксида кремния:

SiO2 + 4HF = 2H2O + SiF4

Оксид кремния входит в состав стекла, поэтому плавиковую кислоту нельзя хранить в стеклянной посуде.

Вывод: физические свойства оксидов резко отличаются, т.к. они образуют разные кристаллические решётки – молекулярную (CO2) и атомную (SiO2), но химические свойства схожи. Отличие состоит в различном отношении к воде.

Силан SiH4 (слайд 17)

-Силан получают косвенно, действуя на силициды металлов водой или кислотами:

Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2    + SiH4

Силан – бесцветный газ, самовоспламеняющийся на воздухе и сгорающий с образованием оксида кремния и воды:

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O

 Кремниевая кислота и её соли  (слайд 18)

-кремниевая кислота H2SiO3  -единственная нерастворимая неорганическая кислота,                                            -  двухосновная,    

                                   - слабая   H2SiO3                     H2O +SiO2 

При высыхании образует силикагель, используемый в качестве адсорбента.

Получить кремниевую кислоту можно только из её солей.

Проведение лабораторного опыта и составление уравнения реакции получения кремниевой кислоты (самостоятельно, на доске)

Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3

SiO32- + 2Н+ = H2SiO3  

Соли кремниевой кислоты называют силикатами  (слайд 19).

 Их можно получить сплавлением оксида кремния с оксидами металлов или карбонатами:

SiO2 + CaO = CaSiO3

SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2       

8. Применение соединений кремния в народном хозяйстве  (слайды 20,21,22)

Для получения полупроводников.

Кислотоупорных сплавов.

Стекло,  цемент, бетон,  железобетон, кирпич, фарфор, фаянс.

 Закрепление.

Работа с учебником.

Задание № 4, стр. 185

Напишите уравнения реакций с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

SiO 2 -  Si   - Ca 2 Si -  SiH 4 -  SiO 2 -    Si

9. Заключительные выводы  (слайд 23)

Закрепление.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения

 а) SiO2⟶ Si ⟶ Ca2Si⟶ SiH4⟶ SiO2⟶ Si;

б) Si⟶ SiO2⟶ Na2SiO3 ⟶ H2SiO3⟶ SiO2 ⟶ Si.

Рассмотрите процессы окисления-восстановления.

Ответ

а) 1) SiO2 + 2Mg   t ⟶ 2MgO + Si

Si+4 + 4ē ⟶ Si0 1 окислитель (восстановление)

Mg0 - 2ē ⟶ Mg+2 2 восстановитель (окисление)

2) Si + 2Ca   t ⟶ Ca2Si

Si0 + 4ē ⟶ Si-4 1 окислитель (восстановление)

Ca0 - 2ē ⟶ Ca+2 2 восстановитель (окисление)

3) Ca2Si + H2O ⟶ Ca(OH)2 + SiH4↑ 

4) SiH4 + 2O2 ⟶ SiO2 + 2H2O

O20 + 4ē ⟶ 2O-4 2 окислитель (восстановление)

Si-4 - 8ē ⟶ Si+2 1 восстановитель (окисление)

5) SiO2 + 2Mg   t ⟶ 2MgO + Si 

Si+4 + 4ē ⟶ Si0 1 окислитель (восстановление)

Mg0 - 2ē ⟶ Mg+2 2 восстановитель (окисление)

б) 1) Si + O2   t ⟶ SiO2

O20 + 4ē ⟶ 2O-2 1 окислитель (восстановление)

 Si0 - 4ē ⟶ Si+4 1 восстановитель (окисление)

2) SiO2 + 2NaOH   t ⟶ Na2SiO3 + H2O

3) Na2SiO3 + 2HCl ⟶ 2NaCl + H2SiO3↓ 

4) H2SiO3   t ⟶ H2O + SiO2 

5) SiO2 + 2Mg   t ⟶ 2MgO + Si

Si+4 + 4ē ⟶ Si0 1 окислитель (восстановление)

Mg0 - 2ē ⟶ Mg+2 2 восстановитель (окисление) 

Тема урока: Сера

Цель урока: охарактеризовать серу в свете трех форм существования этого химического элемента: в форме атомов, простых веществ, аллотропных модификаций; рассмотреть химические свойства; показать распространенность и роль серы в природе.

Задачи: 

образовательная: сформировать знания о строении серы, аллотропных модификациях, ее свойствах, применении и значении;

развивающая: развивать умение анализировать, делать выводы исходя из строения, свойств, положения элемента в периодической системе Д.И. Менделеева; умение владеть химической терминологией, четко формулировать и высказывать мысли; интерес к предмету, эрудицию;

воспитательная: воспитывать аккуратность, самостоятельность мышления, учебной деятельности; формировать ответственное отношение к делу, воспитывать бережное отношение к природе.

Оборудование и реактивы: периодическая таблица, презентация по теме «Сера»,  химический стакан на 100 мл, вода, порошок серы, лопатка, демонстрационный столик.

Основные понятия: халькогены, демеркуризация, ромбическая сера, моноклинная сера, пластическая сера, аллотропия, флотация.

Тип урока: комбинированный

Ход урока:

I. Организационный момент.

Приветствие учащихся. Проверка готовности к уроку. Настрой на работу.  

II. Актуализация знаний.

Мы начали изучать неметаллы и подгруппу кислорода. На прошлом уроке мы познакомились со свойствами кислорода.

Фронтальный опрос:

1. Назовите основные физические характеристики кислорода.
2. Как получают кислород в промышленности и в лаборатории?
3. С чем связана аллотропия кислорода? Сравните свойства двух аллотропных модификаций кислорода.
4. Что вам известно об озоновом слое Земли? Какова его роль для жизни на нашей планете?
5. Где применяется кислород?
6. Когда и кем был открыт кислород?
7. Охарактеризуйте химические свойства кислорода.

Итак, мы с вами изучаем группу халькогены. Чтобы определить тему сегодняшнего урока, послушайте следующую информацию (слайд 1).

    (слайд 2)    С этим веществом человечество знакомо еще с глубокой древности. В переводе с древне индусского означает светло-желтая. Еще древние греки и римляне нашли ей разнообразное применение. Это вещество использовалось в религиозных обрядах - поджигали при различных церемониях, ритуалах, для изгнания злых духов, этим веществом чернили оружие. Применялось в Древнем Египте для приготовления красок, беления тканей, изготовления косметических средств, для лечения кожных заболеваний, для дезинфекции, изготовления пороха. У алхимиков это вещество было основной составляющей «философского камня». Это жизненно важный элемент. Входит в состав белков, ферментов, витаминов, гормонов. При недостатке этого вещества в организме наблюдается хрупкость костей, выпадение волос. На древне индусском звучит как сира. 

  (слайд 3) Практическое значение серы резко возросло после того, как изобрели черный порох (в состав которого обязательно входит сера). Византийцы в 673 г., защищая   Константинополь,   сожгли флот неприятеля с помощью так называемого   греческого огня — смеси селитры, серы, смолы и других  веществ — пламя которого не гасилось водой.

О каком веществе был рассказ? (о сере).

III. Изучение нового материала.

         Сформулируйте, что мы сегодня будем изучать. Открываем рабочие тетради. Записываем дату и тему урока: Сера.

Железо у меня в крови
Кальций у меня внутри
Магний ем я на обед
Из цинка получаю свет
Фосфор нужен голове
Калий бродит по еде
Углеродом я пишу
Кислородом я дышу
Натрий солим мы в еду
Золото исполняет мечту
И без химии вообще
Мы не можем жить нигде! 

       Сера содержится в массе продуктов, которые мы используем ежедневно, даже не подозревая об этом. К этому числу относятся: все бобовые, злаки и крупы, а также хлебобулочные изделия; лук, чеснок и капуста; яблоки, виноград и крыжовник; молочные продукты; рыба.

    (Слайд 4)  Сера, как и кислород, относятся к главной подгруппе VI группы Таблицы Менделеева. Общее название для этих элементов – халькогены. Как вы думаете, свойства этих элементов похожи? Исходя из свойств кислорода, прошу предсказать кратко физические и химические свойства серы.

      Атом серы, как и атом кислорода, содержит на внешнем электронном уровне 6 электронов. Подскажите мне, почему же сера не является таким же сильным окислителем как кислород?

     Дадим характеристику элемента серы по его положению в периодической системе Д.И. Менделеева, охарактеризуем строение атома (слайд 5).

Электронная конфигурация и электронно-графическая формула серы - 1 учащийся у доски. 

Аллотропные модификации серы

 (слайд 6) Что означает «Аллотропия», какие еще элементы образуют аллотропные модификации, назовите эти вещества (кислород – озон; сажа – графит – алмаз - фуллерен).

Представляю вам ромбическую серу. Это твердое, желтое кристаллическое вещество. Попробуем его нагреть в пробирке без доступа воздуха. Пока я нагреваю закрытую пробирку с серой, посмотрим на экране фрагмент фильма «Горение серы в кислороде» из образовательной коллекции «Химические опыты со взрывами и без».

Переходим к характеристике простого вещества. Какое явление определяет многообразие простых веществ? (Аллотропия).

 Дайте определение. Это явление характерно и для серы.

 Каковы причины аллотропии? (Разное строение кристаллической решетки, разное количество атомов в молекуле).

 (слайд 7) Известны аллотропные видоизменения серы: ромбическая, моноклинная и аморфная форма - пластическая (запись в тетрадь).

Это разные простые вещества, соответственно с разными свойствами.

Причина аллотропии серы – различное строение кристаллов.

Сера нерастворима в воде, тяжелее воды (плотность ромбической серы – 2,07 г/мл, моноклинной – меньше, 1,96 г/л).

(слайд 8) Ромбическая сера - S8. Ее молекула состоит из 8 атомов, замкнутых в кольцо (температура плавления– 113ОС).

 В эту модификацию при комнатной температуре превращаются все другие.

Моноклинная сера - игольчатые кристаллы.

Пластическая сера состоит из длинных полимерных цепочек.

Посмотрим видеозапись опыта перехода ромбической серы в пластическую. (Демонстрируется на экране).

Нахождение серы в природе (слайд 9)

В каких формах находится в природе? (Самородная, сероводородная (соли сероводородной кислоты), сульфатная (соли серной кислоты) (слайд 10).

Запишем основные природные соединения серы (стр.192 в учебнике).

 (слайд 11) H2S – сероводород (образуется при гниении и разложении веществ. Встречается в вулканических газах),

ZnS – цинковая обманка,

HgS- киноварь,

PbS – свинцовый блеск,

FeS2- пирит, или серный колчедан,

Na2SO4  10H2O – глауберова соль,

CaSO4 2H2O – гипс.

 (слайд 12) Физические свойства: твердое вещество, желтого цвета, не растворяется в воде, порошок плавает на поверхности воды, не смачивается (демонстрация) - флотация. 

Химические свойства серы

Как и все неметаллы, должна проявлять свойства окислителя или восстановителя? Окислителя. Так как на внешнем слое 6 электронов, то будет принимать недостающие электроны и проявлять степень окисления - 2.

 (слайд 13)  Взаимодействие с металлами (исключение золото и платина). Запишем уравнения реакций и рассмотрим их в свете окислительно-восстановительных реакций.

2Na + S = Na2S

Zn + S = ZnS

Al + S= Al2 S3

Cu + S= CuS

Fe + S= FeS

Hg + S = HgS (Киноварь издревле использовали в качестве ярко-красной краски).

Со ртутью реакция идет при обычной температуре, что используется при обеззараживании помещений от пролитой там ртути - демеркуризация.  Название означает следующее. Приставка «де» - отщепление, удаление. «Меркуризация» - алхимики связывали металлы с небесными телами, ртуть - с Меркурием.

2. Взаимодействие с неметаллами.

Сера – окислитель.

S + H2 = H2S

Образуется сероводород (подписать). Ядовитое вещество. Его запах мы чувствуем, когда протухают яйца.

2 S + C= CS2

Вывод: в реакциях с металлами, с водородом сера является окислителем.

Сера – восстановитель.

Взаимодействие с кислородом - горение. «Природа серы огненная, горючая, нацело сгорает, улетучиваясь в дым», - так написано в одном алхимическом трактате.

S + O2 = SO2 (сернистый газ)

Этот вредный для здоровья человека газ является причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег), наносящих вред всему живому.

В колбе вода, в которую добавлен лакмус. В пробку вставлена ложка для сжигания вещества. В ложку помещаем небольшой кусочек серы, поджигаем и опускаем в колбу (ложка не касается воды). Образующийся диоксид серы соединяется с парами воды, лакмус краснеет.

S + 3F2 = SF6 (реакция протекает при комнатной температуре, сера проявляет свою высшую с.о. +6).

При взаимодействии с более сильным окислителем сера проявляет свою высшую степень окисления +6 со фтором, при взаимодействии с кислородом она отдает только 4 электрона, с.о. +4, реакция протекает при нагревании.

3. Взаимодействие со сложными веществами 

2KCIO3 + 3S = 2KCI + 3SO2 

Такая реакция лежит в основе работы спичек. Красный фосфор и сульфид сурьмы наносят на боковую поверхность спичечного коробка, а головку спички готовят из бертолетовой соли, серы, оксида кремния и клея. Под действием теплоты трения частицы красного фосфора превращаются в белый, который воспламеняется на воздухе и поджигает головку спички.

Вывод: Итак, какие свойства проявляет сера - простое вещество? (Окислительное по отношению к металлам, водороду и восстановительные по отношению к более сильным окислителям).

Какие степени окисления проявляет? (0, -2, +4, +6).

Сера входит в состав сложного вещества - серной кислоты, которою называют хлебом химической промышленности. На следующих уроках мы подробнее ознакомимся со свойствами соединений серы.

 (слайд 14)  Применение серы (работа с рис.119 в учебнике).

IV. Закрепление 

Закончите предложение: 

Сера существует в следующих формах... (Атом, простое вещество, соединение).

Аллотропные модификации серы... (Ромбическая, моноклинная, пластическая).

Степени окисления серы... (0, -2, +4, +6).

Сера является восстановителем в реакциях... (С кислородом).

Сера является окислителем в реакциях... (С металлами, водородом).

Решим задачу: вычислите объем водорода (н.у.), необходимый для сжигания 64 г серы.

Y. Подведение итогов  урока.

Анализ ответов учащихся. Выставление оценок за урок.

YI. Рефлексия. Я узнал на уроке…

Я хорошо понял…

Мне было интересно узнать…

VII. Домашнее задание: §26, упр.1,2,3 (слайд 15).