Разработка урока по химии в 9 классе
Тема «Кремний и его соединения»
Тип урока: лекция (включает элементы беседы и лабораторный опыт)
Цели урока: - дать общую характеристику кремния;
- рассмотреть природные соединения кремния;
- провести сравнительный анализ с соединениями углерода;
- изучить особенности строения, свойства, способы получения и области применения кремния и его соединений: SiH4, SiO2, H2SiO3.
Задачи урока:
Образовательные:
Сформировать представления учащихся о кремнии как о химическом элементе
Продолжить формирование умений давать характеристику химическому элементу по положению его в периодической системе, составлять схему строения атома.
Ознакомить учащихся с физическими и химическими свойствами кремния.
Ознакомить учащихся с наиболее значимыми соединениями кремния и их применением.
Развивающие:
Развивать умение определять закономерность между составом, строением, свойствами и применением веществ.
Продолжить формирование умений учащихся анализировать, сравнивать, делать выводы.
Воспитательные:
Воспитывать умения аккуратно вести записи в тетради.
Формировать у учащихся познавательной активности к изучаемому предмету путем привлечения их в творческий процесс и знакомства с краеведческим материалом.
Оборудование: авторская презентация «Кремний и его соединения», реактивы: раствор соляной кислоты, раствор силикатного клея; штатив с пробирками; образцы природных соединений кремния ( гранит, горный хрусталь, кварц и др.), образцы изделий из стекла, фаянса, фарфора, керамики.
Ход урока:
Вводная часть (слайд 1)
Подсказка. Представьте себе - встает человек утром с постели, подходит к зеркалу, а вместо него - пустая рамка, ищет очки, а от них лишь одна оправа; вдруг он ощущает порывы ветра, так как в доме нет ни одного окна; от ужаса человек хочет выпить глоток воды, но не может найти ни одной чашки, стакана - вообще нет никакой в доме посуды - все бесследно исчезло! И это только начало ужаса.
Далее треск, грохот - рушатся потолок, стены, они летят и рассыпаются, превращаясь в пыль и песок. Параллельно с этим выделяется огромное количество кислорода, который меняет состав воздуха, то есть земной атмосферы!
А самое страшное, что в последствии почти целиком исчезает земная кора, испаряются океаны и не существует больше жизнь на Земле.
Что это за элемент и почему его исчезновение могло вызвать такие катастрофические изменения? Подсказка. Что объединяет объекты на слайде между собой?
Учащиеся (предполагаемый ответ): Все объекты на слайде состоят из веществ, в состав которых входит кремний и элемент, о котором идет речь в рассказе, - кремний.
- Сегодня мы познакомимся с ещё одним неметаллом, значимость которого очень велика, т.к. по распространенности на Земле он второй после кислорода, - это кремний.
2.Кремний – химический элемент
1) Строение и свойства атома кремния (слайд 2-8)
Латинское название «силициум» берёт своё начало от латинского «силекс» - камень. С греческого языка «кремнос» - утёс, скала.
1 ученик у доски: характеристика положения кремния в таблице химических элементов
Д.И. Менделеева, возможные степени окисления, построение электронной формулы атома кремния.
2 ученик делает обобщение:
-У кремния электроны расположены на трёх энергетических уровнях, а у углерода – на двух, следовательно, окислительные (неметаллические) свойства у кремния выражены слабее, а восстановительные (металлические) – сильнее.
2) Нахождение в природе (слайды 9-14)
(материал о биологическом значении кремния в организме человека готовиться учащимися за ранее)
- 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. Не содержащий алюминия силикат – асбест (из него изготавливают огнестойкие ткани)
Кремний придаёт гладкость и прочность костям человека, входит в состав низших живых организмов – диатомовых водорослей и радиолярий (образует их скелеты) .
3.Кремний – простое вещество(15-32)
1)Аллотропные модификации кремния
2)Строение кристаллического кремния
3)Физические свойства
- 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 порошок.
4) Открытие кремния
- 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.
5) Получение кремния
- 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: SiO2 + 2C → t 2CO + Si
6) Химические свойства
а) кремний - восстановитель
Все реакции протекают при нагревании!
Si + O2 = SiO2 (оксид кремния (IV))
Si0 – 4e- Si+4 восстановитель
O2 + 4e- 2O-2 окислитель
Si + 2Г2 = SiГ4 (галогенид кремния)
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, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом.
4.Соединения кремния (33-44)
1) Силан SiH4
-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
2) Свойства кремнезёма
Рассматриваются свойства оксида кремния (IV) и проводится 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.
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).
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.
3) Кремниевая кислота и её соли
-кремниевая кислота H2SiO3 -единственная нерастворимая неорганическая кислота, - двухосновная,
- слабая H2SiO3 → t 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
Их можно получить сплавлением оксида кремния с оксидами металлов или карбонатами:
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2
5.Применение соединений кремния в народном хозяйстве (слайды 45-47)
6. Заключительные выводы (слайд 48-49)
7. Самоконтроль (слайд 50)
8. Д/з (слайд 51)
Приложение 1.
Инструктивная карта по теме «Кремний и его соединения»
обучающегося _________ класса__________________________________________
(фамилия и имя)
Углерод и его соединения | Кремний и его соединения |
1.Химический 1) Положение в ПСХЭ: 2 период, IVA группа 2) Строение атома +6 С ) ) 1s22s22p2 2e 4e 3) Свойства атома Является элементом неметаллом Высшая СО = + 4 Низшая СО = – 4 4) Нахождение в природе Углерод – элемент жизни 2. Простые 1) Физические свойства Алмаз – твердый, очень прочный, прозрачный, не обладает электропроводностью и теплопроводностью. Графит – темно-серого цвета, имеет металлический блеск, мягкий, проводит тепло и электрический ток. 2) Строение Имеют атомную кристаллическую решетку. 3) Получение SiO2 +3C = Si + C + 2CO (получение графита) 4) Химические свойства 1. восстановительные: 2. окислительные: 3. Окси Оксид углерода (IV) СО2 – кислотный оксид Строение Молекулярная кристаллическая решетка Физические свойства Газ, при обычных условиях легко сжижается и затвердевает, в воде растворяется, тяжелее воздуха. Химические свойства 1)Взаимодействие с водой СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 2)Взаимодействие с основными оксидами СаО + СО2 = СаСО3↓ 3)Взаимодействие со щелочами 2КОН + СО2 = К2СО3 + Н О 4) Взаимодействие с магнием 2Mg + CO2 = 2MgO + C 5)Взаимодействие с углеродом CO2 + C = 2CO 4. Кис Угольная кислота Н2СО3 Двухосновная, кислородсодержащая, слабая, летучая Получение Может быть вытеснена из состава соли более сильными кислотами СаСО3 + 2 НCl = СaСl2 + Н2СО3 СО2↑ Н2О Химические свойства 1)При нагревании разлагается: Н2СО3 ↔ СО2↑ + Н2О 2)Взаимодействие со щелочами: 2NaOH+H2CO3=Na2CO3 + 2H2O | элемент 1) Положение в ПСХЭ: 2)Строение атома +… Si 3) Свойства атома Является элементом………………….. Высшая СО = …… Низшая СО = …… 4) Нахождение в природе: вещества 1) Физические свойства Кристаллический кремний …. Аморфный кремний…………... 2) Строение Имеет ……………… кристаллическую решетку. 3) Получение 1)в промышленности: 2)в лаборатории: 4) Химические свойства 1. восстановительные: 2. окислительные: ды Оксид кремния (IV) …. - …………………… Строение ……………… кристаллическая решетка Физические свойства Химические свойства 1) Взаимодействие с водой 2) Взаимодействие с основными оксидами 3) Взаимодействие со щелочами 4) Взаимодействие с магнием 5) Взаимодействие с углеродом 6) взаимодействие с плавиковой кислотой лоты Кремниевая кислота……… ………………………………………………… Получение Химические свойства 1)При нагревании разлагается: 2) Взаимодействие со щелочами: |
Самоконтроль
1. Какое место занимает кремний в периодической системе:
а) 2 период, 4Б гр. б) 3 период, 3А гр. в) 3 период, 4А гр.
2. Кристаллическая решетка кремния и его соединений :
а) ионная; б) атомная; в) молекулярная
3. По распространенности в природе кремний …. элемент:
а) первый; б) второй; в) третий
4. Кремний вступает в реакцию с:
а) металлами, водородом, галогенами;
б) металлами, галогенами, легко растворяется в щелочах;
в) оксидами, кислотами, неметаллами
5. Соли кремниевой кислоты:
а) силициды; б) гидрокарбонаты; в) силикаты