Углерод

Методическая разработка урока в 9 классе
Углерод
Ефремова Светлана Александровна
учитель химии
ГБОУ СОШ № 661 Санкт-Петербург
Цели урока:
1. Повторить и закрепить материал, пройденный на предыдущем уроке.
2. Сформировать знания об углероде, его соединениях, их свойствах, биологическом
значении, получении, применении.
Тип урока: комбинированный (урок + презентация).
Задачи урока:
Образовательная - рассмотреть понятие, классификацию, номенклатуру, физические
и химические свойства углерода, его соединений.
Воспитательная - воспитывать трудолюбие, умение работать в коллективе, культуру
общения. способствовать формированию у учащихся логического мышления.
Методы обучения:
частично-поисковый – самостоятельная работа в группах, беседа с целью ответа на
ИКТ (на протяжение всего урока используется презентация).
Контроль: оценочно-стимулирующий.
Оборудование:
Ход урока:
I. Организационный момент, актуализация знаний.
Проверка домашнего задания.
II. Изучение нового материала.
Слайд 2. Понятие элемента углерод.
Углерод – химический элемент четырнадцатой
группы, 2-го периода периодической системы
химических элементов, порядковый номер 6,
атомная масса — 12,0107.
Характерные степени окисления:
+2 -2
+4 -2
+3 -4
CO
CO2
Al4C3
Углерод – основа всей органической химии.
Углерод может создавать связь с самим собой и
многими другими химическими элементами,
образующими
почти
десять
миллионов
соединений. Название «углерод» ввел в 1824 г. М.Ф.Соловьев, название происходит от
латинского «карбо» - уголь.
1
Слайд 3. Аллотропия.
Самыми известными аллотропами углерода
являются алмаз – самый твердый известный
природный минерал, и графит – характеризуется
гексагональной слоистой структурой, также
встречается в природе. На самом деле
аллотропных модификаций углерода очень много
и отличаются они самыми разнообразными
физическими свойствами, это – карбин, графен,
фуллерен, фуллерит, наноалмаз, нанотрубки и
много других. Разнообразие модификаций
обусловлено
способностью
углерода
образовывать химические связи разного типа.
Слайд 4. Физические свойства.
Углерод существует во множестве аллотропных
модификаций
с
очень
разнообразными
физическими
свойствами.
Разнообразие
модификаций
обусловлено
способностью
углерода образовывать химические связи типа.
Алмаз — прозрачное кристаллическое вещество,
самое твердое из всех природных веществ. Такая
твердость обусловлена особой структурой его
атомной кристаллической решетки. В ней
каждый атом углерода окружен такими же
атомами,
расположенными
в
вершинах
правильного тетраэдра. Кристаллы алмаза обычно бесцветные, но бывают синего,
голубого, красного и черного цветов. Они имеют очень сильный блеск благодаря высокой
светопреломляющей и светоотражающей способности. Алмаз хорошо проводит тепло,
обладает электроизоляционными свойствами. Графит — темно-серое, жирное на ощупь
кристаллическое вещество с металлическим блеском. В отличие от алмаза графит мягкий
и непрозрачный, хорошо проводит тепло и электрический ток. Мягкость графита
обусловлена слоистой структурой. В кристаллической решетке графита атомы углерода,
лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники .
Слайды 5-6. Химические свойства.
При обычных температурах углерод химически
инертен, при достаточно высоких температурах
соединяется со многими элементами, проявляет
сильные восстановительные свойства.
При нагревании взаимодействует с:
- кислородом
2С + О2 = 2СО,
С + О2 = СО2,
образуя оксид кислорода (IV) и углекислый газ;
- оксидами металлов
2
C + 2CuO → 2Cu + CO2↑, образуя древесный уголь;
- водородом
C + 2H2 → CH4↑, с образованием метана;
- металлами
4Al + 3C → Al4C3 .
Слайд 7. Круговорот углерода в природе.
Циркуляция углерода в биосфере. Представляет
собою сложную цепь событий. Наиболее
важными звеньями ее являются усвоение
углекислого газа из воздуха зелеными
растениями в процессе фотосинтеза и
возвращение углекислого газа в атмосферу при
дыхании, а также при разложении тел
животных,
питающихся
растениями.
Элементарный углерод находится в постоянном
движении. Газообразный диоксид углерода
(СО2) сперва превращается в простые сахара
путем фотосинтеза в зеленых растениях. Они
расщепляются (при дыхании) и поставляют организму энергию, причем СО 2 снова
возвращается в атмосферу Животные, питающиеся растениями, при метаболизме также
преобразуют сахара и выделяют СО2. Геологические процессы оказывают влияние на
баланс углерода в масштабах земного шара: углерод исключается из кругооборота, когда
накапливается в таких ископаемых, как уголь, нефть и газ. И наоборот, большие
количества диоксида углерода выделяются в атмосферу при сжигании этих горючих
материалов.
Слайд 8. Важнейшие соединения углерода.
Оксид углерода (IV) CO2. При обычных
условиях - бесцветный газ со слегка кисловатым
запахом и вкусом, в полтора раза тяжелее
воздуха, не горит и не поддерживает
горения. tкип=20оС. Под давлением около 60 атм
уже при обычных температурах сгущается в
бесцветную жидкость; при сильном охлаждении
застывает в белую снегообразную массу, под
обычным давлением возгоняющуюся при -78оС.
В воде растворим довольно хорошо. При
растворении
происходит
частичное
взаимодействие
с
водой,
ведущее
к
образованию угольной кислоты. В лаборатории получают действием соляной кислоты на
CaCO3 (известняк, мрамор). Применяется для производства соды аммиачным способом,
для газирования фруктовых соков, вина, пива и других напитков, в сахарной
промышленности, в химических лабораториях, для хранения скоропортящихся продуктов,
для тушения пожаров. Метан CH4. Представляет собой бесцветный и не имеющий запаха
газ, малорастворимый в воде. tкип=-162оС, tпл=-183оС. С химической стороны
характеризуется своей большой инертностью. В частности, на него не действуют ни
щелочи, ни кислоты. Является простейшим представителем многочисленных соединений
углерода с водородом, называемых углеводородами и изучаемых в органической химии.
3
Получают при взаимодействии углерода (аморфного) и водорода при нагревании и в
присутствии катализатора. Оксид углерода (II) (угарный газ) CO. В обычных условиях бесцветный без запаха и вкуса очень ядовитый газ. Ядовитость объясняется тем, что она
легко соединяется с гемоглобином крови. Оксид углерода (II) немного легче воздуха, tпл=205оС [1], tкип=-191оС [1], критическая температура -139оС и критическое давление 34,6
атм. В воде растворим очень мало. С химической стороны характеризуется
восстановительными свойствами и склонностью к реакциям присоединения. Образуется в
тех случаях, когда сгорание углерода или его соединений идет при недостатке кислорода.
Чаще всего его получают в результате взаимодействия углекислого газа с раскаленным
углем. Цианистый водород (синильная кислота) HCN. Очень летучая бесцветная
жидкость со слабым своеобразным запахом и вкусом (горького миндаля). tкип=26оС, tпл=13оС. Ядовита. В связанном виде встречается в целом ряде органических соединений,
содержащихся в листьях лавра, черешни, персика и др. С водой смешивается в любых
соотношениях, образуя цианистоводородную (синильную) кислоту. Ее кислотные
свойства выражены крайне слабо, и поэтому она легко выделяется из своих солей
действием более сильных кислот. Молярная электропроводность при бесконечном
разведении при 25оС равна 427,8 Cм.см2/моль [4]. Получают при взаимодействии угарного
газа и аммиака. Синильная кислота применяется главным образом для синтезов
органических веществ, а ее соли - при добыче золота.
Демонстрация видеоопыта – получение угарного газа.
Слайд 9. Нахождение углерода в природе.
Содержание углерода в земной коре 0,1 % по
массе. Свободный углерод находится в
природе в виде алмаза и графита.
В атмосфере и гидросфере находится
в
виде диоксида углерода СО2, в воздухе 0,046 %
СО2 по массе, в водах рек, морей и океанов в
60 раз больше. Углерод входит в состав
растений
и
животных
(~18 %).
В парообразном состоянии
и
в
виде
соединений
с азотом и водородом углерод
обнаружен в атмосфере Солнца, планет, он
найден в каменных и железных метеоритах.
Слайд 10. Применение углерода.
Рассказ о применении углерода в хозяйстве и
быту
в
соответствии
с
рисунками,
изображенными на слайде.
4
III. Закрепление материала.
- Почему алмаз, графит и уголь называют «родными братьями»?
- От чего зависят твердость алмаза и мягкость графита?
- С помощью каких явлений, наблюдаемых в жизни, можно доказать, что хлеб, мясо,
молоко содержат углерод?
- Для каких целей применяют алмаз и графит?
Домашнее задание: § 28, стр.133, упр.3,5,8.
Литература.
О.С.Габриелян. Химия. 9 класс. Базовый уровень. М. Дрофа. 2013.
Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман. Химия. 9 класс. М. Просвещение. 2012.
Поурочные планы по учебнику «Химия. 9 класс» О.С.Габриеляна. Составитель
С.В.Бочарова. Волгоград. 2007.
5