Урок " Оксиды углерода"

Урок Оксиды углерода

Цели урока: Рассмотреть строение, свойства, получение и применение оксидов углерода.

Задачи урока: 1. Познакомить учащихся со свойствами оксида углерода (II) как несолеобразующего оксида, обладающего свойствами восстановителя; показать значение этого вещества как топлива, отметить его ядовитость и меры предосторожности при работе с ним, экологические проблемы, создаваемые «угарным газом» в игровой форме.

2. Создать совместно с учащимися сюжетный сценарий «суда», в котором представлены «ожившие» химические вещества.

3. Расширить кругозор учащихся, их творческие и актерские способности, активизировать умение применять полученные знания, создавая «одушевленный образ» вещества.

4. использовать в сценарии межпредметные связи (биологии).

5. повысить культуру поведения, отношений, речи.

6. ознакомить учащихся со свойствами оксида углерода (IV) как кислотного солеобразующего оксида. Рассмотреть его окислительные свойства.

Оборудование: Интерактивная доска, известковая вода, «сухой лед», мрамор, ратсвор хлороводородной кислоты, прибор для получения газов, стеклянная посуда, лучинка, этикетки для всех участников игры по ролям.

Организация урока:

Подготовка такого урока требует подготовительной работы:

- Выбор учащихся для участия в ролевой игре.

-Планирование расположение мест в классе.

-Проведение репетиций отдельных сцен.

- Подготовка трансляции необходимых уравнений реакций на интерактивной доске.

Ход урока.

1. Организационный момент. Проверка домашнего задания.

К доске вызываются 2 учащихся с выполненными домашними заданиями.

Пока они готовятся к ответу, проводится фронтальный опрос класса.

Контрольные вопросы (на интерактивной доске)

-Перечислите основные аллотропные модификации углерода.

- Назовите природные соединения углерода.

- Сравните физические свойства различных модификаций углерода (алмаз, графит, аморфный углерод)

- Чем вызваны различные свойства углерода и графита?

- Какие разновидности аморфного углерода вам известны?

- Что такое адсорбция, активированный уголь?

- Каковы химические свойства углерода?

- В каких условиях протекает большинство реакций с участием углерода?

- Чем объясняется не высокая химическая активность углерода?

- Какая из модификаций углерода химически наиболее активна?

Решение упр.6

Дано: Решение:

M(C) = 8г. 1). Вычислим объем углекислого газа, который должен

V(CO₂) = 10,64 л. был получиться при 100% выходе:

Ƞ= 95% 10,64 %-----------95 %

w (примеси)-? Х л. ------------ 100%

х= 11,2л.

2). Составим уравнение химической реакции.

Определим массу чистого углерода:

Х г 11,2л.

C + O₂ += CO₂

1 моль 1 моль

М=12 г/моль V_m= 22,4 л/моль

M= 12г. V= 22,4л.

Х= 6г углерода

3)Вычислим массовую долю примесей. Для этого сначала определим массу примеси в углероде:

m( примеси)= m(смеси)- m(C) =8г-6г=2г

8г-----------100%

2г------------х%

Х=25%

Ответ: w(примеси)=25%

Решение упр .8

1 2 3 4

C→CaC₂→C₂H₂→CO₂→CO

1 2C+Ca= CaC₂

2C⁰+2e= 2C^-1 2 окислитель

Ca⁰-2e= Ca⁺² 1 восстановить

2 CaC₂+ 2H₂O=Ca(OH)₂↓+ C₂H₂↑

3 2C₂H₂+ 5O₂=4CO₂+2H₂O

C^-1-5e=C⁺⁴ 4 восстановитель

O₂⁰+ 4e=2O^-2 5 окислитель

4 CO₂+ C= 2CO

C⁰- 2e= C⁺² 1 восстановитель

C⁺⁴+2e= C⁺² 1 окислитель

II. Оксид углерода (II)

Вступительное слово учителя: Сегодня мы будем изучать оксиды углерода (II) и (IV).

И начнем с оксида углерода (II), по –другому его называют «угарный газ». Узнаем, как он получается, какими обладает свойствами, будем говорит о его ядовитости и его значении в металлургии. На этом материале мы увидим подтверждение одного из законов диалектики –«единства и борьбы противоположностей». Сегодня у нас не обычный урок, а урок-суд.

II. Ролевая игра.

Действующие лица: судья, секретарь суда, прокурор, адвокат, заседатели, свидетели, подсудимый –Оксид Углерода (угарный газ)

Секретарь суда. Встать! Суд идет!

Судья. Сегодня рассматривается дело Оксида Углерода (II) или, как его еще называют, Угарный газ. Вы должны знать строение его молекулы, физические и химические свойства, как он получается и где его можно применять. По данному делу с обвинением выступит Прокурор.

Прокурор: Меня до глубины души возмущает поведение Оксида Углерода(II). он не имеет ни цвета, ни запаха, не растворяется в воде, не взаимодействует ни с водой, ни с кислотами, ни с щелочами, он даже не образует солей. Кроме того, он ядовитый: у нас в районе погибло несколько человек от него, он загрязняет воздух, умудряется выделяться при работе любого вида транспорта, образуется, когда мы топим печь: если закрыть задвижку, то можно получить отравление. Я прошу вас, судьи, подойти к этому вопросу по делу Оксида Углерода (II) очень строго. Прошу заслушать свидетелей.

1-ый свидетель. Я………., обязуюсь говорить правду и только правду. Я знаю, что формула оксида углерода (II)- CO. Между углеродом и кислородом-ковалентная полярная связь. В молекуле CO атом углерода использовал для образования общих электронных пар с атомами кислорода только 2 из своих 4 валентных электронов. За счет остальных двух неиспользованных на образование связи электронов атом углерода может образовывать еще 2 ковалентные связи, присоединяя второй атом кислорода. Структурная формула CO

На интерактивной доске: ˸ С=O•

2-й свидетель. Я …………………, обязуюсь говорить правду и только правду. СО находится в газообразном состоянии, он не имеет ни цвета, ни запаха, он не растворяется в воде, с кислотами и щелочами не взаимодействует, поэтому его относят к несолеобразующим оксидам.

3-й свидетель. Я …………., обязуюсь говорить правду и только правду. Я знаю, что СО или угарный газ чрезвычайно ядовит и особенно опасен тем, что не имеет запаха, поэтому отравление им может произойти незаметно. Ядовитое действие оксида углерода известно под названием «угар». Объясняется тем, что СО легко соединяется с гемоглобином крови и дает его неспособным переносить кислород. Известны у нас смертельные случаи отравления угарным газом.

4-й свидетель. Я …………………., знаю об оксиде углерода (II), что он горюч, горит синим пламенем, превращаясь в оксид углерода (IV). В этой реакции степень окисления углерода до реакции была +2, а после реакции +4

На интерактивной доске:

2C⁺²O+O₂⁰=2C⁺⁴O₂^-2

C⁺²-2e=C⁺⁴ 2 восстановитель

O₂⁰+4e=2O^-2 1 окислительлоба раскаленный – юез пламени.

Судья. Свидетель, что вам известно по делу Угарного газа?

5-й свидетель. Я знаю, как получается оксид углерода (II). при невысоких температурах уголь сгорает до углекислого газа. В газогенераторе, чтобы получить из CO₂оксид углерода (II), надо понизить степень окисления от +4 до+2. Для этого применяют восстановитель, и восстановителем здесь является углерод. В этом можно легко убедиться, заглянув в хорошо растопленную печь. Над раскаленным добела углями вспыхивают голубые огоньки. Это пламя СО, сгорающего в поступающем через открытую дверцу печи воздухе. Когда угли несколько остывают, голубые огоньки исчезают, реакция между углем и СО₂ прекратилась, и оксид углерода (II) перестал получаться. Теперь понятно, раскаленный уголь сгорает синим, а слабо раскаленный – без пламени.

Судья совещается с заседателями.

Заседатель. Свидетель…………, расскажите, как оксид углерода (II) взаимодействует с оксидами металлов.

6-й свидетель. Оксид углерода (II) восстанавливает из оксидов металлов большинство металлов. Так, при пропускании оксида углерода через нагретую трубку с оксидом меди (II) черный оксид меди превращается в красную порошкообразную медь.

На интерактивной доске:

Cu⁺²O^-2+C⁺²O^-2=Cu⁰+C⁺⁴O₂^-2

Cu⁺²+2e=Cu⁰ 1 окислитель

C⁺⁴-2e=C⁺² 1 восстановитель

Судья. На нашем суде присутствует общественный обвинитель, представить Партии Зеленых. Ему предоставляется слово.

Общественный обвинитель. Да, оксиду углерода (II) надо требовать самое суровое наказание. Мы знаем, автомобили за тысячу километров пробега сжигают около полутоны кислорода каждый- годовую норму, необходимую для дыхания человека. Грузовики и автобусы-гораздо больше. Тревожный факт- загрязнение атмосферы, увеличение в ней вредных газов, в том числе и появление этого оксида. Сегодня человечество ежегодно сжигает 2,3млрд. тонн каменного угля и 1,7 млрд. тонн нефти, огромное количество древесины. При сжигании топливо, как правило, сгорает не полностью, и воздух загрязняется угарным газом. Но не меньше атмосфера загрязняется и промышленными отходами, в состав которых входит и оксид углерода (II). этому надо положить конец.

Судья. Слово предоставляется адвокату.

Адвокат. Я разделяю чувство негодования. Но давайте разберемся, так ли уж виноват только оксид углерода (II). газ выделяется в воздух, когда работают машины, трактора, и когда мы топим печь. Кто же способствует выделению его: и шоферы, и те, кто выпускает машины, -это инженеры, рабочие. При чем же здесь оксид углерода (II). Если машина исправна, он не будет выделяться. Таким образом, не вся вина ложиться на оксид углерода (II). А потом давайте поговорим о его применении в металлургии. Здесь мы уже слышали, что этот оксид используется для получения металлов, в качестве восстановителя, но он также используется в качестве топлива. Поэтому убедительно вас прошу, господа судьи, учтите эти его качества, когда будете выносить ему приговор. У меня все.

Судья. Последнее слово предоставляется подсудимому. Оксид углерода(II), что вы можете сказать?

Подсудимый. Что мне говорить о себе? Вы уже слышали, что моя формула СО, что я газ, без цвета, без запаха, не растворим в воде, не взаимодействую с кислотами и щелочами, я не солеобразующий оксид. Я очень ядовит, да, я могу отравить людей, если не соблюдать предосторожность. Но меня используют в качестве топлива, я вхожу в состав инертного газа, в качестве восстановителя в металлургии для получения металлов. Больше мне нечего сказать о себе.

Судья. Вопросы к подсудимому есть? Нет.

Секретарь. Суд удаляется на совещание.

Секретарь. Встать, суд идет. Судья. Объявляется приговор:

- выселить Оксид Углерода (II) из города навечно без права возвращения назад.

- объявить врагами все печи, которые выделяют этот газ.

- выразить всем инженерам, выпускающим из гаража машины, тракторы с неисправными выхлопными трубами, всеобщее осуждение.

-потребовать от каждого жителя города активной защиты окружающей среды.

- всем знать о первой помощи при отравлении этим газом.

III. Оксид углерода (IV).

Определите с.о. углерода в СО₂

С⁺⁴О₂

Рассмотрим строение СО₂

Какой вид связи образуется в молекуле?

-Ковалентная полярная связь.

Молекула СО₂ в действительности неполярна, несмотря на полярную связь, так как молекула СО₂ имеет линейное строение.

Запись на интерактивной доске:

О=С=О

У углерода отсутствуют собственные электроны, они принадлежат теперь и кислороду и углероду. Атом углерода связан с атомами кислорода 4 общими электронными парами.

Вывод: в химических реакциях СО₂ не может проявлять восстановительные свойства ( сравнить со структурой молекулы СО)

Физические свойства: газ, без цвета и запаха, легко переходит в твердое и жидкое состояние.

Демонстрационный опыт. Оставить на столе небольшой кусочек твердого СО₂

Что вы видите?

При его таянии жидкости не образуется, но происходит образование углекислого газа.

Напоминаю, что подобный процесс называется возгонкой (переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое).

Рассчитаем молярную массу оксида: М(СО₂) =44 г/моль

Вычислим плотность оксида по воздуху:

D_B=M(СО₂) : 29=44:29=1,5

Поскольку учащиеся не раз наблюдали получение и распознавание углекислого газа в лаборатории проводиться экспресс- опрос:

Как получают углекислый газ в лаборатории?

Действием соляной или азотной кислоты на мрамор.

Запись на интерактивной доске

CaCO₃+HCI=CaCI₂+ CO₂↑+H₂O

Дополнение: в промышленности СО₂ получают обжигом известняка.

Демонстрационный эксперимент по получению и распознаванию СО₂

Каким образом собирают углекислый газ?

Углекислый газ ка более тяжелый собирают способом вытеснения воздуха.

Наполняю стакан углекислым газом ( проверяется зажженной лучинкой), затем переваливаем его в другой стакан и опять проверяю наполненность стакана зажженной лучиной.

Таким образом мы экспериментально доказали, что углекислый газ тяжелее воздуха и не поддерживает горение.

Обобщение знаний учеников о свойствах СО₂: газ не поддерживает горения и дыхания, известковая вода мутнеет при его пропускании, по химическим свойствам является кислотным оксидом.

Свойства СО₂ как кислотного оксида:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

CO₂+NaOH=NaHCO₃

CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O

CO₂+MgO=MgCO₃

Окислительные свойства СО₂

CO₂+2Mg= 2MgO +C

C+ CO₂= 2 CO

Применение углекислого газа:

- тушение пожаров

- в пищевой промышленности для газирования минеральных вод, шипучих напитков и хранения продуктов