Конспект урока по химии на тему Оксиды углерода (II) и (IV) (9 класс)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Носковская школа

                                      Интегрированный урок в 9 классе

«Оксиды углерода (II и (IV)»

                                                                                          Учитель химии

                                                                                    Коршунова Нина

                                                                                Владимировна

                                                     2019 г

                                      Интегрированный урок

                        «Оксиды углерода (II и (IV)»

Цели.

–         Изучить и систематизировать знания об оксидах углерода (II) и (IV);

–         Раскрыть взаимосвязи живой и неживой природы;

–         Закрепить знания о влиянии оксидов на организм человека в процессе дыхания и навыки умения работать с лабораторным оборудованием.

Реактивы и оборудование.

     Раствор  НС1, Са(ОН)₂ , СаСО₃  , лакмус, стеклянная палочка, шаростержневая модель, самодельные таблицы.

Методы обучения и методические приемы.

     Изучение нового материала, лабораторный опыт, обобщающая беседа, решение задач, тестовые задания, работа с таблицами.

                                                Ход урока

                                        1. Введение в тему

     Сообщение темы и задач урока.

                                        2. Изучение нового материала

     Учитель.  Основываясь на  учении ковалентной связи  составьте  графическую, электронную и структурные формулы оксида углерода (II).

     Ученик.  Химическая  формула  оксида  углерода  (II)  –  СО.  Электронное

строение внешних  уровней  атомов  углерода  и  кислорода  в  невозбужденном состоянии:  

     При  образовании молекулы СО за счет спаривания неспаренных 2р-электронов атомов углерода и кислорода возникают две ковалентные полярные связи, а третья ковалентная связь образуется по донорно-акцепторному механизму. Здесь донор – атом кислорода, т. к. он предоставляет в общее пользование не поделенную электронную пару. Акцептор – атом углерода, предоставляющий свободную орбиталь (электроны углерода изображены крестиками).

                                          ..

                               : С  : : О :                  С  = О

     Учитель.  В  промышленности СО (угарный газ) получают  при  пропускании СО,  над раскаленным углем при высокой температуре. СО  образуется  и  в процессе сгорания угля при недостатке кислорода.

     Ученик записывает уравнения реакций на доске:

1)    СО   +  С  =  2СО   +  402 кДж,

2)    С  +  ½ О  =  СО  –  175 кДж.  

1.      С⁺⁴О^-2₂   +  С⁰  =  2С⁺²О^-2,

С⁺⁴  +  2е  –>  С⁺²   1  (окислитель, восстановление)

С⁰  –  2е  –>  С⁺²     1  (восстановитель, окисление).

2.      С⁰  +  ½ О⁰  =  С⁺²О^-2,

С⁰ – 2е  –>  С⁺²       2  (восстановитель, окисление)

О⁰  + 4е  –>  2О^-2   1  (окислитель, восстановление).

Учитель. В лаборатории СО получают действием концентрированной  Н₂SО₄  на муравьиную кислоту:

           НСООН    =    СО   +  Н₂О.

Итак,  вы  познакомились  с  получением оксида углерода (II). Какими же физическими свойствами обладает оксид углерода (II)?

     Ученик. СО – бесцветный газ в чистом виде, без запаха, чрезвычайно ядовитый, легче воздуха, плохо растворяется в воде, кипит при очень низкой температуре – 191,5⁰ С, затвердевает при – 205⁰ С.

     Учитель. Угарный газ в количествах, опасных для  жизни  человека,  содержится в выхлопных газах автомобилей. Поэтому гаражи должны хорошо проветриваться, особенно  при запуске двигателей.

     Какое влияние оказывает угарный газ на организм человека?

     Ученик. Угарный  газ  сильный  яд,  поражающий  кровь, нервную систему, мышечную ткань и сердце человека. Поступая при вдыхании через легкие человека в его кровь, оксид углерода (II) в 200-300 раз быстрее, чем кислород,  взаимодействует с гемоглобином. В  результате  такого  взаимодействия  образуется стойкое соединение – карбоксигемоглобин. Соединяясь с СО, гемоглобин  теряет способность переносить кислород из легких к тканям. Это приводит к кислородному голоданию тканей, прежде всего головного мозга.

     Учитель. Влияет ли физическая нагрузка на процесс дыхания?

     При чрезмерной (мышечной) физической нагрузке мышцы  используют  кислород быстрее, чем кровь успевает его доставить, и тогда они синтезируют необходимый для их работы АТФ путем брожения. В результате в мышцах образуется молочная кислота, поступающая в  кровь.  Накопление  большого количества молочной  кислоты  вредно для организма. После тяжелой физической нагрузки мы еще некоторое время тяжело дышим, как бы «выплачивая  кислородную  задолженность».

     Большое количество оксида углерода (IV) СО₂  выделяется в атмосферу в результате горения органического топлива.  Дома  в  качестве топлива мы используем природный газ, почти на 90% состоящий из метана СН₄ .

     Необходимо  выйти  к  доске, составить уравнение реакции горения метана и разобрать его с точки зрения окислительно-восстановительной реакции.

              СН₄   +  2О₂   =  2Н₂О  +  СО₂  ,

               С^-4 – 8е  –>  С⁺⁴           1 (восстановитель, окисление)

               2О⁰  +  4е  –>  2О^-2    2 (окислитель, восстановление).

   Учитель. Почему нельзя использовать газовые плиты для отопления помещения?

    Ученик. Метан СН₄  –  основной компонент природного газа. При  его  горении содержание углекислого газа в воздухе повышается, а кислорода понижается.  Особенно  нуждается  в  чистом  воздухе ребенок, потому что потребность в кислороде у растущего организма больше, чем у взрослого.

   При содержании в воздухе 0,3% углекислого газа у человека наблюдается учащенное дыхание, при 10% - потеря сознания, при 20% - мгновенный паралич.

     Вывод. Необходимо регулярно проветривать помещение.

     Учитель. Где находится центр дыхания? (Работа с таблицей.)

     Ученик. Если  в  крови  есть избыток СО₂  , то  возбудимость  дыхательного центра  повышается  и  дыхание становится более частым и глубоким. При этом гемоглобин  крови – переносчик О₂  и   СО₂  -  «выводится из строя».  При  сильном отравлении углекислым газом человек может  погибнуть  от  кислородного голодания.

     Учитель. Какую первую помощь можно оказать человеку?

    Ученик. Необходимо вызвать «скорую помощь». Пострадавшего нужно вы-

нести на улицу, проветрить помещение и сделать искусственное дыхание.

     Учитель.  Напишите  эмпирическую  формулу  оксида  углерода (IV) и, используя шаростержневую модель, постройте электронную и структурную  формулы оксида углерода (IV).

     Ученик.                    ..               ..

              СО₂  :                 : О : :   С   : : О :             О  =  С  =  О.

         У  атома  углерода  есть  одна  свободная  2р-орбиталь, и при возбуждении один 2  -электрон переходит в 2р-состояние:

             В  результате  этого  общее число неспаренных электронов увеличивается до четырех. За  счет спаривания  этих  неспаренных электронов и образовались все четыре ковалентные полярные связи. Однако из-за линейного строения молекула СО  в целом неполярная.

   Учитель. В промышленности СО₂  получают в результате разложения карбоната кальция при обжиге известняка.

     Ученик записывает уравнение реакции:

               СаСО₃   =  СаО  +  СО₂  .

Учитель. В лаборатории СО₂  получают действием соляной кислоты на мрамор

     Учащиеся выполняют лабораторный опыт:

              СаСО₃   +  2НС1  =  СаС1₂  +  Н₂СО₃  ,

                                                             Н₂О  +  СО₂ 

               СаСО₃   + 2Н⁺  +  2С1^-  =  Са²⁺  +  2С1^-  +  Н₂О  +  СО₂  ,

               СаСО₃   + 2Н⁺  =  Са²⁺  +  Н₂О  +  СО₂  .

     Учитель. Какими физическими свойствами обладает оксид углерода (IV)?

     Ученик. СО₂ – бесцветный газ, в 1,5 раза тяжелее воздуха, растворяется в воде, не поддерживает горения и дыхания.

     Учитель. В результате каких процессов в организме образуется углекислый газ?

     Ученик. Углекислый газ образуется в организме в результате реакций окисления органических веществ, входящих в состав клетки.

     Учащиеся выполняют лабораторный опыт:

                 СО₂  +  Са(ОН)₂  =  СаСО₃   +  Н₂О,

                 СО₂  +  Са²⁺   +  2ОН^–   =  СаСО₃    +  Н₂О.

     Известковый раствор стал мутным, т. к.

образуется карбонат кальция СаСО₃

     Ученик. СО   при высокой температуре проявляет свойства окислителя: взаимодействует с углем и активными металлами. Например:

                  СО₂   +  С  =  2СО,              СО   +  2Мg  =  2МgО  +  С.

                  СО₂   –  кислотный,  солеобразующий оксид:

                  СО₂   +  Н₂О  =  Н₂ СО₃  

     Учитель.  Какое  значение  имеет  угольная кислота в организме человека  в процессе дыхания?

     Ученик.  Содержащиеся  в  крови  ферменты  превращают углекислый газ в угольную кислоту, которая диссоциирует на ионы: катионы водорода и гидрокарбонат-анионы. Если  в  крови  содержится  избыток ионов Н⁺ , т. е. если  кислотность крови повышена, то часть ионов Н⁺ соединяется с гидрокарбонат-ионами, образуя угольную кислоту, освобождая тем самым кровь от избытка Н⁺   ионов. Если же в крови слишком мало Н⁺ -ионов, то угольная кислота диссоциирует и концентрация Н⁺ -ионов в крови повышается; рН крови равняется  7,36  при 37⁰ С.

     Учитель. Какова роль оксида углерода (IV) в жизни растений?

    Ученик. В листьях растений из СО₂  и Н₂О на свету образуются органические вещества и кислород:

                   6СО₂   +  6Н₂О   =   С₆Н₁₂О₆    +  6О₂  .

     Фотосинтез регулирует содержание углекислого газа в  атмосфере,  что  препятствует повышению температуры на планете. Ежегодно растения поглощают из атмосферы примерно 300 млрд т СО₂ . В процессе фотосинтеза они ежегодно выделяют в атмосферу 200 млрд т О₂. Из кислорода при действии электрического разряда (гроза), УФ-излучения и при окислении смолы хвойных деревьев об-разуется озон.

     Учитель. Как оксид углерода (IV) взаимодействует со щелочами?

     Ученик.

                  КОН  +  СО₂   =  КНСО₃  ,           ОН^-  +  СО₂   =  НСО₃^- ;

                  2КОН  +  СО₂   =  К₂СО₃   +  Н₂О ,    2ОН^-  +  СО₂   =  СО₃^2- +  Н₂О.

     Учитель. В виде каких соединений оксид углерода (IV) переносится в организме?

     Ученик. Углекислый газ переносится в кровью в виде солей угольной кисло ты – гидрокарбонатов натрия и калия.

     Учитель. При изучении периодического закона мы с вами обсуждали законы  диалектики. Какие  из  них  мы сегодня подтвердили? Они будут являться выводом нашего урока.

     Ученик.

1.     Единство  живой и неживой природы.  (Химические  реакции,  изучаемые на уроках химии, протекают и в живом организме.)

2.      Переход количества (атома кислорода) в качество. (СО – яд, а     СО₂ – невозможно дыхание.)

3.      Закон единства и борьбы противоположностей. (СО и СО₂ состоят из  атомов одних и тех же элементов (С и О), но СО – восстановитель, а СО₂  – окислитель.)

                       3. Закрепление нового материала

     Тестовое задание.

     Дана нумерация названиям процессов газообмена в тканях и легких (1-24).

    Первому варианту выбрать шифры правильных ответов, стоящие слева (1-12)

а второму – шифры, стоящие справа (13-24).

1     2     3     4     5     6     7     8     9    10    11    12

Переход О2  из легких в кровь  Переход О2  из крови в ткани  Переход СО2  из тканей в кровь  Переход СО2  из крови в легкие  Присоединение О2  к эритроцитам  Отделение О2  от эритроцитов  Превращение артериальной крови в венозную  Превращение венозной крови в артериальную  Разрыв химической связи О2  с гемоглобином  Химическое связывание О2  с гемоглобином  Капилляры в тканях  Легочные капилляры

13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24

     Вопросы  первого  варианта

1)    Процессы газообмена в тканях.

2)    Физические процессы при газообмене.

     Вопросы  второго  варианта

1)    Процессы газообмена в легких.

2)    Химические процессы при газообмене.

    Задача (решается у доски).

     Определите объем оксида углерода (IV), который выделяется при разложении 50 г карбоната кальция.

     4. Домашнее задание 34 с. 242-244 Упр. 1-4 с. 248.

     5. Подведение итогов урока. Выставление оценок.