Конспект урока Применение важнейших неметаллов их соединений.

Урок №25

Предмет-Химия

Класс-11

Учитель- Ибраимова Ремзие Ленуровна

Дата-01.04.2024г.

Тема: Применение важнейших неметаллов

Тип урока: обобщения и систематизации знаний

2.      Цель  урока: обобщить полученные ранее знания по элементам неметаллам и их применении.

3.      Задачи:

- обучающие:   1. Систематизировать знания о положении элементов неметаллов в ПСХЭ и закономерностях изменения их свойств

                           2.систематизировать и обобщить знания  учащихся об особенностях строения атомов неметаллов, простых веществ – неметаллов

                           3. обобщить знания о применении неметаллов

 -развивающие:  1. формирование навыков изложения мыслей

                              2. Продолжать формирование познавательного интереса к предмету.

-воспитательные:  1.  учить быть дисциплинированным, внимательным при организации учебного труда

                                       2.  развивать умения применять знания, сравнивать и делать выводы

Ход урока:

Организационный момент 

Приветствую учащихся, проверяю посещаемость, отмечаю отсутствующих. Проверяю готовность к уроку (наличие учебников, тетрадей) Привожу учащихся в рабочий настрой.

Сообщение темы и цели урока

Итак, сегодня на уроке мы с вами поговорим об элементах неметаллах. Эту тему вы изучали ранее и она вам должна быть знакома. Запишите пожалуйста тему урока в тетради.

Создание мотивации

Ребята, как вы думаете какое значение неметаллы и их соединения имеют в жизни общества?

Актуализация опорных знаний

Итак, как я уже и говорила, тему металлы вы изучали ранее и нам с вами необходимо лишь усовершенствовать и углубить наши знания.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён обобщению ранее изученной информации о неметаллах, выделены их общие черты и особенности каждой группы неметаллов. Рассмотрены свойства и применение важнейших неметаллов: углерода, кремния, азота, фосфора, кислорода, серы, фтора и хлора.

Глоссарий

Адсорбент – твёрдый пористый материал, способный задерживать на своей поверхности молекулы и ионы.

Валентность – способность атома образовывать определённое число химических связей при образовании молекул.

Восстановительные свойства – способность атома отдавать электроны.

Вулканизация – процесс взаимодействия каучука с серой или другими вулканизирующими агентами, в результате которого образуется единая пространственная сетка молекул, повышается прочность и твёрдость материала.

Галогены – простые вещества, типичные неметаллы, имеющие молекулярное строение, двухатомные молекулы. В периодической таблице элементов находятся в VIIA группе. Являются сильными окислителями.

Доменная печь – большая вертикально расположенная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья.

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи – образование химической связи двумя атомами, один из которых (донор) предоставляет в общее пользование неподелённую пару электронов, а другой (акцептор) – свободную атомную орбиталь.

Карбиды – бинарные соединения металла и углерода, в которых углерод имеет отрицательную степень окисления.

Карборунд – карбид кремния SiC, обладает высокой твёрдостью, используется для шлифования.

Конвертер – вид печи для выплавки стали из расплавленного чугунного лома и шихты путём продувки техническим кислородом для окисления углерода.

Криолит – гексафторалюминат натрия Na₃[AlF₆], используется в производстве алюминия для снижения температуры расплава.

Неметаллы – простые вещества, не проявляющие металлических свойств, имеющие большое сродство к электрону, высокие значения относительной электроотрицательности, способные проявлять окислительные свойства.

Окислительные свойства – способность атома притягивать к себе электроны.

Относительная электроотрицательность – количественная характеристика, показывающая способность атома удерживать свои и притягивать чужие электроны.

Пестицид – вещество, используемое в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, и сорняками.

Плавиковая кислота – раствор фтороводорода в воде, способный реагировать со стеклом и другими кремнийсодержащими материалами.

Промотирование электронов – разъединение (распаривание) пары электронов, в результате которого один из электронов переходит на свободную атомную орбиталь в пределах данного подуровня.

Силициды – бинарные соединения металлов с кремнием, в которых кремний имеет отрицательную степень окисления.

Технический углерод – аморфная тонкодисперсная форма углерода.

Ферросплав – сплавы железа с другими элементами, применяемые для легирования стали.

Фреоны – летучие фтор, хлорсодержащие углеводороды, используемые как хладагенты в холодильной технике. Разрушают озоновый слой Земли.

Фторопласты – вид пластмасс, в которых атомы водорода в углеводородах замещены атомами фтора.

Фуллерены – макромолекулы, представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, образованные большим количеством атомов углерода.

Хроматографический анализ – метод обнаружения и количественного определения веществ, основанный на различной способности взаимодействовать с адсорбентом.

Зависимость свойств неметаллов от положения в периодической таблице элементов Д.И. Менделеева

В периодической таблице элементов Д.И. Менделеева неметаллы сосредоточены в верхней правой части таблицы. В периоде заряд ядра атома увеличивается слева направо, размеры атома при этом уменьшаются. Поэтому неметаллы сильнее удерживают электроны, чем металлы, расположенные в том же периоде. В группе сверху вниз увеличивается число электронных слоёв. Радиус атома при этом возрастает. Способность удерживать электроны снижается. Для неметаллов характерны окислительные свойства, они возрастают слева направо и снизу-вверх. Окислительную способность элемента характеризует величина относительной электроотрицательности. Чем больше это значение, тем сильнее проявляются окислительные свойства. Сильнее всего окислительные свойства выражены у фтора, он не проявляет восстановительных свойств. Все остальные неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Строение простых веществ - неметаллов

Простые вещества – неметаллы могут иметь как молекулярное строение, так и немолекулярное. Типичные неметаллы: галогены, кислород, азот, водород – имеют молекулярное строение. В твёрдом состояние такие вещества образуют молекулярную кристаллическую решётку. В нормальных условиях – это газообразные вещества, легкокипящие жидкости или твердые вещества с низкой температурой плавления. Неметаллы бор, кремний и углерод имеют немолекулярное строение, образуют атомные кристаллические решётки, что обусловливает высокую твёрдость и тугоплавкость веществ. Углерод, кремний и бор могут образовывать кристаллы, и встречаются в аморфном состоянии. Кристаллические модификации этих неметаллов очень твёрдые, в химические реакции вступают с трудом. Активность аморфных модификаций этих веществ выше.

Углерод и кремний

Углерод и кремний расположены в IVА группе периодической таблицы элементов, поэтому на внешнем электронном уровне у них по 4 электрона. Электроны с 2s подуровня у атома углерода и с 3s подуровня у атома кремния могут переходить на свободную р-орбиталь, таким образом, максимальная валентность углерода и кремния равна 4. В реакциях с металлами углерод и кремний проявляют окислительные свойства, образуя карбиды и силициды. Углерод способен окислить водород. Более характерными для углерода и кремния являются восстановительные свойства. Оба неметалла окисляются кислородом, галогенами. Кремний растворяется в горячем концентрированном растворе щелочей. С кислотами, кроме плавиковой кислоты, кремний не реагирует. Углерод окисляется азотной и концентрированной серной кислотами.

Алмазы используют в наконечниках резцов, в свёрлах и для бурения горных пород и в ювелирных украшениях. Графит – в атомной промышленности как замедлитель быстрых нейтронов, из него делают электроды, смазочный материал. Уголь – хороший адсорбент для очистки воздуха и воды. Технический углерод используют как наполнитель при изготовлении шин и как пигмент для чёрной краски. Фуллерены нашли применение в электронной промышленности. Кокс используют в металлургии для восстановления металлов из руды.

Кремний используют как добавку для повышения кислотоупорных свойств сталей. Особо чистый кремний – в электронной промышленности как полупроводник для изготовления транзисторов, выпрямителей переменного тока, фотоэлементов для солнечных панелей. Из кремния производят сверхтвёрдый материал карборунд SiC.

Азот и фосфор

Азот и фосфор расположены в VА группе периодической таблицы элементов, на внешнем уровне у них по 5 электронов. Но у атома азота, расположенного во втором периоде, нет d- орбиталей, поэтому спаренные электроны с 2s подуровня не могут разъединяться. Азот может образовывать три ковалентные связи и одну связь по донорно-акцепторному механизму.

В атоме фосфора электрон с 3s подуровня может переходить на свободную 3d-орбиталь, таким образом, фосфор может образовывать пять ковалентных связей. В молекуле азота N₂ два атома соединены тройной прочной связью, что объясняет большую инертность азота. Азот вступает в реакции только при высоких температурах. Как окислитель азот может реагировать с активными металлами и водородом. В реакции с кислородом азот является восстановителем. Фосфор существует в виде молекул Р₄, имеет четыре аллотропных модификации. Наиболее активным из них является белый фосфор. Окислительные свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, поэтому как окислитель он реагирует только с щелочными и щелочноземельными металлами. Восстановительные свойства фосфора выражены сильнее, чем у азота.

Азот – сырьё для синтеза аммиака. Аммиак используется в производстве азотной кислоты и азотных минеральных удобрений. Азотом заполняют электрические лампы, используют для создания инертной среды в химическом синтезе. В хроматографическом анализе азот используют как газ-носитель.

Фосфор используют в органическом синтезе и в производстве фосфидов галлия и индия для светодиодов. Красный фосфор используют в производстве спичек.

Кислород и сера

Кислород и сера находятся в VIA группе периодической таблицы элементов, на внешнем уровне у них по 6 электронов. Кислород расположен во втором периоде, его атом имеет всего два электронных слоя, в составе которых нет d-орбиталей. Спаренные электроны, расположенные на 2s и 2р подуровнях, не имеют возможности для промотирования. Поэтому кислород может образовывать только две ковалентные связи. Спаренные электроны могут принимать участие в образовании связей по донорно-акцепторному механизму. Сера расположена в третьем периоде, во внешнем, третьем слое, есть свободные 3d-орбитали. Поэтому спаренные электроны с 3s и 3р подуровней могут распариваться. Максимальная валентность серы равна шести. Кислород – второй по силе после фтора окислитель среди неметаллов. Он окисляет практически все металлы, многие неметаллы и даже благородные газы. Восстановителем кислород выступает только в реакциях с фтором. В реакциях с активными металлами и водородом сера является окислителем, а в реакциях с кислородом и галогенами проявляет восстановительные свойства.

Кислород применяют для дыхания в авиации и в подводных лодках, в медицине, используют в конвертерном производстве стали, для кислородного дутья в доменных печах, в производстве ферросплавов, выплавке цветных металлов, для резки и сварки металлов. Жидкий кислород используют как окислитель в ракетных двигателях.

Сера – сырьё для производства серной кислоты, сероуглерода, используется для вулканизации каучука в производстве резины и как пестицид в растениеводстве. Серу также используют в производстве спичек.

Фтор и хлор

Фтор и хлор расположены в VIIA группе периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева. На внешнем уровне у них по семь электронов. Атом фтора, как элемент второго периода, имеет только два электронных слоя, d-орбитали у него отсутствуют. Спаренные электроны с 2s и 2р подуровней не могут разъединяться. Таким образом, у атома фтора всего один неспаренный электрон, в соединениях фтор одновалентен. Хлор находится в третьем периоде, на внешнем, третьем слое есть свободный 3d-подуровень, спаренные электроны с 3s и 3р подуровней могут переходить на свободные 3d-орбитали. Все семь внешних электронов могут оказаться неспаренными. Максимальная валентность хлора равна 7. Фтор и хлор, наиболее яркие представители галогенов, являются сильными окислителями. Фтор может окислить даже кислород и благородные газы. Восстановительные свойства для фтора не характерны. Хлор окисляет большинство металлов, водород, фосфор. Может вытеснять менее активные галогены из их солей. Восстановительные свойства хлор проявляется только в реакциях с фтором, а также в составе некоторых кислородсодержащих соединений.

Фтор используют для производства фторопластов – термостойких, прочных, химически стойких пластмасс, как сырье для получения криолита – вещества, используемого в производстве алюминия. Фтор – основной компонент для синтеза плавиковой кислоты, фреонов CF₂Cl₂, используемые в холодильной технике. В настоящее время фреонам ищут замену, так как они разрушают озоновый слой. Фтор входит в состав многих пестицидов – средств для борьбы с вредителями растений.

В органическом синтезе хлор используют в качестве хлорирующего агента в производстве пластмасс, медикаментов, красителей, для отбеливания ткани, бумаги. На водопроводных станциях с помощью хлора обеззараживают воду. Хлор является сырьём для производства хлороводорода. В исследовательских химических лабораториях хлор используют как окислитель.

На основе закономерностей в изменении свойств элементов в зависимости от их положения в периодической таблице элементов Д.И. Менделеева можно описать свойства и других неметаллов.

Закрепление знаний и умений

Теперь закрепим наши знания и порешаем задачи.

Задача 1. Какую массу бертолетовой соли (Хлората калия) можно получить из 6, 72 л хлора (н. у.) при практическом выходе продукта 75%.

3Сl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

n(Cl₂) = 6,72/22,4 = 0,3 моль

m(KClO₃)т = 0,1*122,5 = 12,5 (г)

m(KClO₃)п = 12,5 *0,75 = 9.2 (г)

Задача 2Рассчитайте массу кремниевой кислоты (принимая ее состав H₂SiO₃), полученной при действии на раствор силиката натрия объемом 400 мл с массовой долей 20% (плотность раствора 1,1 г/мл) избытка соляной кислоты

m(Na₂SiO₃) = 400*0,1*0,2 = 88 (г)

2HCl + Na₂SiO₃ = 2NaCl + H₂SiO₃

n(Na₂SiO₃) = 88/122 = 0,72 (моль)

m(H₂SiO₃) = 0,72*78 = 56,2 (г)

Подведение итогов

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрели элементы неметаллы. Их области  применения. Все сегодня работали хорошо, активно принимали участие в обсуждении. Всем спасибо за урок. Надеюсь вам понравилось.

Сообщение и комментирование домашнего задания 

знать все записи которые вы сегодня сделали на уроке.