Конспект урока "Углерод и его свойства"

Углерод  и его свойства. Цель:     образовательная: обеспечить усвоение учащимися знаний: ­ об аллотропных  модификациях углерода;  ­ о химических свойствах и применении углерода; .  воспитательная: воспитание мотивов учения, положительного отношения к занятиям,  дисциплинированности.  развивающая: ­ развитие аналитико­синтезирующего мышления(умение классифицировать факты, делать обобщающие выводы),абстрактного мышления(умение применять знания на  практике), познавательных умений (умения выполнять опыты), умений учебного  труда( умений работать в должном темпе: читать, писать, конспектировать, заполнять  таблицы), развитие умений владеть собой, действовать самостоятельно. Задачи урока: Образовательные: повторить строение атома и аллотропию на примере углерода.  Рассмотреть строение, сравнение свойств и применение алмаза и графита. Познакомить  учащихся с явлением адсорбции и его практическом значении. Усвоить химические  свойства углерода. Развивающие: развивать у учащихся умения сравнивать и анализировать теоретические  сведения, применять их на практике, делать выводы; развивать логическое мышление. Воспитательные: формировать естественно­научное мировоззрение; информационную  культуру.  Тип урока: урок изучения  нового материала Оборудование: ПСХЭ,  компьютер, проектор, презентация  Ход урока: I. Организационный этап.  Приветствие. Определение отсутствующих.  Проверка готовности учащихся к учебным  занятиям. Организация внимания. II. Этап подготовки учащихся к активному сознательному усвоению знаний. Элементы IV «А» группы Пятеро нас .Мы особого сорта­ Мы элементы    группы четвёртой                                                                                                   Наш коллектив удивительно дружен Каждый из нас очень важен и нужен  У элемента с №6 достоинств очень много есть        «Людям я совсем как брат.   Много  тысяч лет назад, Освещая интерьер Первобытных их пещер, Я уже пылал в костре. И украсить был бы рад Дам и рыцарей наряд,  Что блистали во дворе… Если мягким быть решу, То в тетради я пишу Такова , друзья ,природа элемента углерода.   Сосед  углерода привычен к работе Замену ему вы нигде не найдёте      Если бы этот пропал элемент     Где бы вы взяли кирпич и цемент?    Чем бы стеклили окно? И куда    Пляжи песчаные , толщи подземные…    Делись бы кварц ,и фарфор , и слюда?    Где бы всё это было без кремния?    «Дайте  выйти в первый ряд !»­   Молвил № 50.   Я древний ,но выгляжу молодо   Я в бронзе похожей  на золото.  Но я не спесив, всем люблю помогать;   И дырку в кастрюле могу запаять   Фольгой, даже банкой консервной   Готов я предстать.   И лишь от мороза теряю я голову   Ну как догадались ?   Зовут меня олово.»         Поднял голову  едва № 82     « Знает каждый ученик     Я металл. Пусть я старик,     Но за всё берусь с отвагой     Не сижу без дела я.     Я рисую  ­ где бумага?      Я стреляю из ружья.     Труба канализации,     Экран от радиации,     Балласт подводного пловца      Моим заслугам нет конца     Таков уж мой природный стиль;    Я ток даю в автомобиль.     Ну, догадайтесь наконец     Кто я? Меня зовут свинец.»         « А я здесь самый молодой.               И не седою бородой,      А тем , что полупроводник,      Быть примечательным привык.      Открыт я  был в Германии.   Зовут меня германием». Учитель. Сегодня мы начинаем изучение элементов  IV «А» группы ,А целью нашего урока  является изучение элемента углерода. Определяя, о каких простых веществах шла речь в стихотворении, учащиеся вместе с  учителем формулируют цели урока. Учитель говорит о практической значимости нового  материала, чем мотивирует учащихся к его усвоению.  Учитель: Любой человек, невзирая на возраст, любит путешествовать. Вот и я приглашаю  вас совершить Путешествие в мир Углерода. I. Немного истории. Учитель:  История знакомства человека с этим веществом уходит далеко  вглубь веков. Неизвестно имя того, кто открыл углерод. Неизвестно, какая из форм чистого углерода – графит или алмаз – была открыта раньше. В XVII – XVIII вв., в период расцвета теории флогистона, считали, что уголь полностью состоит из этого таинственного вещества: ведь при горении угля почти не образуется твердого остатка. И только А.Л. Лавуазье, изучая горение угля на воздухе и в кислороде, пришел к выводу, что уголь – всего лишь простое вещество.   А.Л.   Лавуазье   назвал   новый   элемент   Carboneum   вместо   старого   латинского названия carbone pur – «чистый уголь», которым долгое время пользовались химики.  3. Основная часть Учитель:   Определите   положение   углерода   в   периодической   таблице   химических   элементов Д.И.Менделеева. Учащиеся: Второй период, IV группа, главная подгруппа. Учитель: Состав атома? Учащиеся: 6 протонов, 6 электронов, 6 нейтронов. Учитель: Вспомним схему строения атома.   Вывод: Углерод – неметалл, относится к р –элементам Учитель: Удивительно , в природе есть странные явления­ В одном и том же элементе крутые изменения! Из простого элемента появляются два чуда. Алмаз: Я – самый твёрдый по шкале, И твёрже не бывает, И твёрдость всех других веществ  По той шкале сверяют. На вид я гладкий и прозрачный, А брат мой – жирный, мягкий , мрачный. Он чёрный и слоистый,  А я огранке ювелира Изысканно лучистый! Играю гранями на солнце Так, что захватывает дух! Как жаль , что брат бездарно глух К такой симфонии строенья… Достойно только сожаленья,  Что жить в семье не без урода. Графит: Постой –ка , брат , из углерода Сложен я так же , как и ты. Алмаз:  Что из того? Графит : Мои черты Из тех же атомов бы вроде, Но так заложено в природе –  Они построены слоисто. Алмаз:  Вещаешь ,брат, ты мне речисто! Графит:  Не задавайся! Знай, что из меня лучистый Искусственный алмаз –бриллиант Учёным удалось создать.   Алмаз: Так мне не надо унывать? Так ты красавец?  Не урод?! Мы не смешим честной народ? Нас создал только углерод!? Графит: То, что мы разные с тобой­ Не фантастика и не утопия, А  объясняет это  явление – Аллотропия. Алмаз: Безмерно счастлив я и рад до слёз Графит избавил меня от мучительных грёз Теперь я твёрдо знаю ,что мы вместе , в одном роде. В одном элементе – углероде Мы только в строении различны.  И отсюда следует не чудо, а явление: Наши аллотропные видоизменения Учитель: Углерод образует аллотропные модификации : алмаз, графит, карбин, фуллерен. Причина этого явления состоит в разном строении кристаллических решеток    ( демонстрирует модели решеток алмаза и графита).  1) алмаз имеет объемную тетраэдрическую атомную решетку;  2) графит – плоскостную атомную кристаллическую решетку;  3) карбин – линейную;  4) фуллерен – сферическую. Сообщение ученика 1. Алмаз. При слове «алмаз» сразу же вспоминаются окутанные завесой тайны истории,  повествующие о поисках сокровищ. Когда­то люди, охотившиеся за алмазами, и не  подозревали, что предметом их страсти является кристаллический углерод – тот самый  углерод, который образует сажу, копоть и уголь. Впервые это доказал Лавуазье. Он  поставил опыт по сжиганию алмаза, используя собранную специально для этой цели  зажигательную машину. Оказалось, алмаз сгорает на воздухе при температуре 7000С, не  оставляя твердого остатка, как и обычный уголь. В структуре алмаза каждый атом  углерода имеет четырех соседей, которые расположены от него на равных расстояниях в  вершинах тетраэдра. Весь кристалл представляет собой единый трехмерный каркас. С этим связаны многие свойства алмаза, в частности его самая высокая среди минералов  твердость. Кристаллы алмаза, особенно ограненные (бриллианты), очень сильно  преломляют свет. Этим и обусловлена знаменитая «игра бриллиантов».  Часто алмазы имеют тот или иной оттенок. Известны алмазы оранжевого, голубого,  розового, желтого, молочно­белого, синего, зеленого, черного цвета. Окраска связана как с  дефектами в их кристаллической структуре, так и с замещением части атомов углерода на  атомы бора, азота и даже алюминия. Серая и черная окраска алмазов обусловлена  включениями графита. Алмаз «Шах», знаменитый исторический алмаз с незначительным желтоватым нацветом, но большой чистоты. На нем три надписи на персидском языке. Камень найден в  центральной Индии в конце XVI в. До 1595 года хранился у владетелей Ахмеднагары,  после чего в результате войн, перешел к великим моголам, где в 1655 году известный  путешественник Тавернье видел его висящим в качестве талисмана на троне Ауренг­Зеба. В 1739 году при разгроме Дели шахом Надиром алмаз вместе с другими камнями был увезен  в Персию, а в 1829 году поднесен персидским шахом Николаю I как выкуп за убийство  русского дипломата и писателя А.С. Грибоедова.       В России ювелирные алмазы вошли в моду в середине XVIII в. Ими украшали не только  царские диадемы и скипетры, но также брелки, застежки, трости, табакерки и даже обувь!  Собрание исторических бриллиантов и изделий из них хранится в Алмазном фонде  Оружейной палаты Московского Кремля и золотых кладовых Санкт­петербургского  Эрмитажа.  Сообщение( 2) ученика   Фуллерен. (Букиболы). Получен в 1985г., имеет сферическую форму (как футбольный  мяч), состоит из четного числа атомов углерода в молекуле (60,70, 72,74,76,…, 108, и др.).  В 1996 году трое ученых – Гарольд Крото (Великобритания), Роберт Керл и Ричард  Смелли ( США) были удостоены Нобелевской премии в области химии за открытие  молекулярной формы углерода – фуллерена). Фуллерены представляют собой  кристаллическое вещество черного цвета с металлическим блеском, обладающие  свойствами полупроводников.  В 1992 году фуллерены обнаружены в природе – в минерале шунгите (аморфном углероде), названном в честь поселка Шуньга в Карелии. Неудивительно, что долгое время примесь  фуллерена в шунгите не замечали: его там лишь около 0,001%. (Слайд 18). Усилия многих ученых – физиков, химиков, материаловедов – направлены на развитие  нанотехнологии – технологических процессов, осуществляемых на молекулярном уровне.  В 1991 году японские ученые на стенках прибора, в котором проводили синтез фуллеренов, обнаружили наночастицы углерода – полые углеродные трубки диаметром 3­10 нм, их  стенки состоят всего из нескольких слоев атомов. С одной стороны каждая такая трубка  закрывается «крышкой», которая является не чем иным, как фрагментом структуры  фуллерена.  Применение углерода:   Работа учащихся с текстом . Одно из специфических свойств угля описано в сказке  « Мороз Иванович». Между тем Рукодельница ворожится , воду процедит, в кувшин нальёт, да ещё какая  затейница: коли вода нечиста; так свернёт лист бумаг , наложит в неё угольков да песку  крупно­го насыплет, вставит ту бумагу  в кувшин, да нальёт в неё воды, а вода­ то знай  проходит сквозь песок, да сквозь уголья и капает в кувшин чистая , словно хрустальная. Вопрос. Какую роль играют угольки в процессе очистки воды? Что такое адсорбция? ( Можно рассмотреть принцип работы противогаза) Составляется  таблица (заполняется учениками).(работа в группах)       графит сажа    ­карандаши                 ­типографск краска алмаз                                      ­ювелирные      изделия          уголь                                     ­кокс(высококало­  рийное топливо) смазочный материал ­сверхпрочные  абразивные  материалы                   ­ резина           ­адсорбент        Учитель  :Рассмотрим химические свойства углерода .В нормальных условиях углерод  малоактивен, однако при высокой температуре он реагирует со многими веществами.  Самой активной формой является аморфный углерод, менее активен графит, самый  инертный алмаз (Работа в группах)       Iгруппа     Задание  Пользуясь учебником   изучите отношение углерода к кислороду в  различных условиях, запишите уравнения реакций      I Iгруппа    Задание :Пользуясь учебником    рассмотрите отношение углерода к  водороду, отметьте условия течения реакции, запишите уравнение. I  I Iгруппа Задание: Пользуясь учебником    рассмотрите отношение углерода к сложным  веществам(воде ,оксидам металлов), запишите уравнения реакций, укажите условия.  Учащиеся записывают уравнения на доске Учитель :В каких случаях углерод проявляет восстановительные свойства, а в каких  окислительные? 4.Закрепление : выполнение теста                         1.Атомы р­элементов IVА группы ПС  имеют общую электронную формулу а)nS 2nP 2    б)nS 2nP 4    в)nS 4nP 2    г)nSn 4P4         2. Углерод существует в виде нескольких простых веществ. каждому из которых  существует определённая структура. Слоистая структура соответствует а) алмазу    б)графиту  в)карбину  г)фуллерену 3.В ряду элементов С­ Si­Ge­Sn­Pb неметаллические признаки элементов  а)возрастают б)ослабевают г)не изменяются. 4. Важнейшим свойством алмаза, способствующим его применению в производстве  абразивных материалов ,является а)тугоплавкость б)электропроводность в)высокая твёрдость г)теплопроводность. 5.Углерод проявляет окислительные свойства в реакции а)С+О2=СО б)3С+4АL =Al C  в)C+2Сu=2Cu+CO  г)С+Н 2О=СО+Н2 5 Рефлексия Учащиеся отвечают на вопросы и сдают учителю  Рефлексия – самоосознание себя в деятельности. 1. Какое значение для тебя имеют знания и  умения, полученные на уроке? 2. Как ты оцениваешь полученные сегодня  знания? 3. С каким настроением ты изучал этот  материал? 4. Как оцениваешь свою деятельность? ∆ – не очень важны                                            □  – важные                                                         ○  – очень важны ∆ ­ не осознанные                                               □  – осознанные                                                  ○  – глубокие ∆ ­ не интересно вообще                                    □  – не очень интересно                                     ○  – было интересно ∆ ­ удовлетворительно                                      □  – хорошо 5. Как оцениваешь деятельность партнёра?  – отлично ○ ∆ ­ удовлетворительно                                      □  – хорошо                                                        ○  – отлично 6 Домашнее задание .По учебнику О.С,Габриеляна Химия 9 (М.Дрофа, 2008), п.29. Творческое задание: подготовить сообщение или презентацию по теме»Роль углекислого  газа в природе»