конспект урока по химии 9 класс "Кремний и его соединения"
план-конспект урока по химии

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..   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 № 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. 185Напишите уравнения реакций с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

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

9. домашнее задание :

п. 33,№ 3,4,5