Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Республики Мордовия
«Ковылкинская СОШ №3»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
урока по химии на тему:
«Углерод»
Разработала учитель
химии:
Жебанова Наталья Павловна
2022
Данная методическая разработка представляет
собой план-конспект урока по химии, включающий в себя основные этапы урока:
организационный момент, актуализация знаний, изучение нового материала,
закрепление и задание для самостоятельной (внеаудиторной) работы.
Методическая разработка может быть использована для проведения урока
химии по теме: «Углерод». Материал несёт в себе средства, несущие научно -
аргументированную информацию. Выбраны средства, которые воздействуют на эмоциональную
сферу в виде тематических презентаций, эвристической беседы, использования
таблиц и схем, описания проведения лабораторных опытов, подборки печатных
материалов по интересующей теме. На протяжении всего урока учитель осуществляет
текущий контроль в виде групповых, индивидуальных заданий, устраняются пробелы
в знаниях слабоуспевающих обучающихся.
Дидактический материал занятия помещён в
приложениях.
Цель:
изучить
строение атома углерода и его химические свойства свойства,
познакомить с аллотропными видоизменениями, которые образует
углерод, рассмотреть строение и свойства алмаза и графита
Задачи:
образовательные: на
основе положения углерода в периодической системе, охарактеризовать его
строение и свойства; познакомить с явлением адсорбции и его практическим
применением; охарактеризовать биологическое значение углерода; применение
алмаза и графита;
развивающие:
развивать умение владеть химической терминологией, самостоятельной работы с
учебником, устанавливать причинно-следственные связи; проводить эксперимент;
воспитательные:
способствовать воспитанию аккуратности при выполнении эксперимента;
самостоятельности мышления; взаимоуважения, взаимопомощи, терпимости.
Оборудование: модели
кристаллических решеток графита и алмаза;
образцы изделий
из графита (карандаши, электроды) и сажи (тушь, краски, резина); древесный
уголь; противогаз; ПСХЭ, штатив, прибор для восстановления меди из
оксида меди (II), порошок древесного угля, оксид меди (II), спиртовка, раствор
перманганата калия, активированный уголь.
Тип
урока: изучение нового материала.
Методы
и методические приемы: самостоятельная работа с
текстом, индивидуальная работа, работа в группах, заполнение таблицы,
выполнение тестовых заданий.
по степени активности
познавательной деятельности:
-
объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, исследовательский.
Техника
безопасности при работе
Формы работы:
1. индивидуальная;
2. коллективная;
3. групповая.
Планируемые результаты:
Предметные:
характеристику углерода, как химического элемента и простого
вещества, его аллотропные видоизменения и их практическое значение, понятие
адсорбции и его практическую направленность.
Коммуникативные:
знать химические свойства углерода, как простого вещества,
записывать уравнения химических реакций, пользоваться методом расстановки
коэффициентов в результате составления схем электронного баланса, сравнивать и
анализировать учебный материал, пользоваться Периодической системой
химических элементов Д.И.Менделеева, воспитание бережливости и
аккуратности, используя при этом ранее полученные знания.
Регулятивные:
принимать
учебную задачу; адекватно воспринимать информацию учителя.
Личностные:
- развивать навыки сотрудничества с
учителем и сверстниками в разных ситуациях; умения не создавать конфликтов и
находить выходы из спорных ситуаций
- формировать уважительное отношение к
чужому мнению
- осуществлять самоконтроль,
взаимоконтроль
- оценивать свои достижения на уроке.
Обеспечение урока:
На
классной доске таблица по теме:
«Углерод».
1.
Презентация по теме: «Углерод».
2.
Дидактический материал по
теме: «Углерод».
3.
Технические средства
обучения: экран, колонки, ноутбук
4.
Химическое оборудование и
химические вещества для демонстрации опытов.
5.
Подборка литературы по теме.
Содержание и структура урока:
1.
Организационный момент. Вступительное слово учителя.
2.
Проверка знаний учащихся
3.
Изучение новой темы.
4.
Закрепление материала.
5.
Проверка задания творческого уровня.
6.
Домашнее задание
7.
Выводы по теме урока, итоги урока.
Ход урока
Девиз урока:
Удивить готов он нас —
Он и уголь, и алмаз,
Он
в карандашах сидит,
Потому что он — графит.
Грамотный народ поймет
То, что это углерод.
1.
Организационный момент (1 мин)
Приветствие
учителя. Проверка готовности класса к уроку. Психологический настрой учащихся.
Отмечание отсутствующих.
2. Проверка знаний учащихся (фронтальный
опрос)
1.Что называют химическим элементом?
(Химический элемент – это атомы одного вида, имеющие одинаковый
заряд ядра).
2. В каких формах существует химический
элемент?
(Химический элемент существует в трех формах: свободные атомы,
простые вещества, сложные вещества).
3. Какие вещества называют сложными?
(Сложными называют вещества, молекула которых образована атомами
разных химических элементов).
4. На какие классы делятся сложные
вещества?
(Сложные вещества делятся на четыре класса: оксиды,
основания, кислоты, соли).
5. Какие вещества
называют солями?
(Соли – это сложные вещества, молекула которых состоит из атомов
металла и кислотных остатков).
6. Какие вещества
называют кислотами?
(Кислоты – это сложные вещества, молекула которых состоит из
атомов водорода и кислотного остатка).
7. Какие вещества называют
оксидами?
(Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух химических
элементов, один из которых кислород со степенью окисления – 2).
8. Какие вещества называются
простыми?
(Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного химического
элемента, называются простыми).
3. Изучение нового материала (30 мин)
3.1. Подведение к теме урока.
Вступительное слово учителя с элементами беседы.
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.
Углерод играет особую
роль в природе. Все без исключения живые организмы построены из соединений
углерода. Особенностью атома углерода является их способность соединяться между
собой, образуя сколь угодно длинные цепи, которые могут быть и разветвленными, содержащими
миллионы и миллиарды атомов углерода, соединенных с атомами других элементов
(самые из известных молекул - это молекулы белков, содержащих до миллиарда
углеродных звеньев). Углерод
является биогенным элементом.
Из меня состоит все живое,
Я – графит, антрацит и алмаз,
Я на улице, в школе и в поле,
Я в деревьях и в каждом из
вас.
3.2. Строение
атома углерода и его свойства на основе его положения в ПСХЭ
Сегодня мы будем говорить об удивительном элементе - углероде.
1.Углерод – как химический элемент
Вопрос Охарактеризуйте
положение углерода в ПСХЭ Д.И. Менделеева? (II период, IV группа главная
подгруппа).
В основном состоянии атом углерода имеет электронную
конфигурацию внешнего электронного уровня 1S22S22P2 и содержит два неспаренных –электрона. Валентность
атома углерода в невозбужденном состоянии равна двум.
В возбужденном состоянии происходит распаривание S –электронов, один из
которых переходит на Р– подуровень. Электронная конфигурация внешнего электронного
уровня атома углерода в возбужденном состоянии1S22S12P3. В возбужденном состоянии число неспаренных атомов углерода
возрастает до четырёх, и углерод становится четырёхвалентным. Углерод относится к р –
элементам
Вопрос Составьте электронную и
графическую схемы строения атома углерода? (ученик на доске записывает и
демонстрируется слайд)
Атом углерода состоит из: 6 протонов, 6 электронов, 6
нейтронов.
Атомы углерода содержат на внешнем энергетическом уровне 4 электрона,
поэтому они могут принимать 4 электрона, приобретая степень окисления -4, т.е
проявлять окислительные свойства и отдавать свои электроны, т.е проявлять
восстановительные свойства , приобретая степень окислении +4.
Все соединения углерода
делятся на два особых класса: органические соединения, в состав которых всегда
входит углерод в степени окисления -4, и неорганические, к которым относят все
остальные соединения.
3.3Углерод
– простое вещество
Вспомните явление
аллотропии, характерной для многих элементов – неметаллов.Способность атомов
одного химического элемента образовывать несколько простых веществ. Эти простые
вещества называются – аллотропными видоизменениями или модификациями.
Углерод образует аллотропные модификации: алмаз, графит,
карбин, фуллерен. Причина этого явления состоит в разном строении кристаллических
решеток (демонстрируются модели решеток алмаза и графита).
1) алмаз имеет объемную
тетраэдрическую атомную решетку;
2) графит – плоскостную
атомную кристаллическую решетку;
3) карбин – линейную;
4) фуллерен – сферическую.
Сообщения учащихся: а) алмаз; б) графит;.
Алмаз. При слове «алмаз» сразу же вспоминаются окутанные завесой
тайны истории, повествующие о поисках сокровищ. Когда-то 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,
молочно-белого, синего, зеленого и черного цветов. 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.
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 Санкт-петербургского Эрмитажа.
Графит. В древности графит считали одним из минералов свинца,
возможно из-за того, что, подобно свинцу, он оставляет на бумаге след. В XVIII
в. К.В.Шееле доказал, что графит представляет собой «особый минеральный уголь».
Луи Бернар Гитон де Морво при осторожном нагревании алмаза без доступа воздуха
получил порошок графита. Графит представляет собой темно-серое с металлическим
блеском, мягкое, жирное на ощупь вещество. Хорошо проводит электрический ток. В
графите атомы углерода расположены в параллельных слоях, образуя гексагональную
сетку. Внутри слоя атомы связаны гораздо сильнее, чем один слой с другим,
поэтому свойства графита сильно различаются по разным направлениям. Графит
широко применяется в технике. Графитовый порошок используют для изготовления
минеральных красок, а также в качестве смазочного материала – между отдельными
слоями графита взаимодействие настолько слабое, что возникает скольжение.
Графитовые стержни служат электродами во многих электрохимических процессах; из
смеси графита с глиной изготавливают тигли для плавки металлов. Блоки из особо
чистого графита являются основным материалом для создания атомных реакторов. В
первом отечественном реакторе, например, было использовано 450 т графита.
Фуллерены
(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%.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 3-10 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.
Вывод Углерод образует аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин,
фуллерен. Причина этого явления состоит в разном строении кристаллических
решеток:
1) алмаз имеет объемную
тетраэдрическую атомную решетку;
2) графит – плоскостную
атомную кристаллическую решетку;
3) карбин – линейную;
4) фуллерен – сферическую
(Приложение 1)
.
3.3 Химические свойства
углерода
Объяснение
преподавателя с элементами беседы. Демонстрация лабораторных опытов.
В нормальных
условиях углерод химически малоактивен, однако при высокой температуре он
реагирует со многими веществами. Самой активной формой является аморфный
углерод, менее активен графит, самый инертный – алмаз
При нагревании углерод
соединяются с кислородом, образуя оксид углерода (IV), или углекислый газ:
С + O2 = CO2
При недостатке кислорода образуется оксид углерода (II), или
угарный газ:
2С + О2 = 2СО (демонстрация слайда)
С водородом углерод
соединяется только при высоких температурах и в присутствии катализаторов. В
зависимости от температуры образуются различные углеводороды, например, метан:
С + 2H2 = CH4(демонстрация слайда)
Углерод взаимодействует при нагревании с серой и фтором, в
электрической дуге с азотом:
С + 2S = CS2 (демонстрация слайда)
С + 2F2 = CF4 (демонстрация
слайда)
2С + N2 = (CN)2 (демонстрация
слайда)
Углерод – сильный восстановитель. При нагревании с водяным паром
он вытесняет из воды водород:
Н2O + С = СО + Н2(демонстрация слайда)
При нагревании углерода с оксидом углерода (IV) образуется
угарный газ:
С + СО2 = 2СО (демонстрация слайда)
Углерод восстанавливает многие металлы из их оксидов:
2Fe2O3 + 3С = 4Fe + 3CO2(демонстрация
слайда)
Демонстрационный опыт «Восстановление
меди из оксида меди (II) углем»
2CuO + C = CO2 + 2Cu
С металлами или их оксидами углерод образует карбиды:
CaO + 2C = CaC2 + СО
Ca + 2C = CaC2 (карбид кальция)
3.4 Круговорот
углерода в природе
Сообщение учащегося
В
земной коре углерода содержится примерно 0,35% по массе. В природе углерод
встречается в свободном и связанном состоянии, главным образом в виде
карбонатов (мел, известняк, мрамор), в каменных и бурых углях, торфе. Углерод
входит в состав нефти, природного газа, воздуха, растений, организмов человека
и животных. Его соединения составляют основу живой природы – флоры и фауны.
Среди жизненно важных элементов углерод – один из важнейших: жизнь на нашей
планете построена на углеродной основе. Почему? Ответ на этот вопрос находим в
«Основах химии» Д.И. Менделеева: Вся
земная жизнь основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена
на основе углеродного скелета.
Атомы
углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы (узкой оболочки
Земли, где существует жизнь) в другую.
Основные
запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и
растворенного в Мировом океане диоксида углерода, то есть углекислого газа
(CO2).
Рассмотрим
сначала молекулы углекислого газа, находящиеся в атмосфере. Растения поглощают
эти молекулы, затем в процессе фотосинтеза атом углерода превращается в
разнообразные органические соединения и таким образом включается в структуру
растений.
Далее
возможно несколько вариантов: углерод может оставаться в растениях, пока
растения не погибнут. Тогда их молекулы пойдут в пищу
редуцентам (организмам, которые питаются мертвым органическим веществом и
при этом разрушают его до простых неорганических соединений), таким как грибы и
термиты.
Кроме того углерод вернется в атмосферу в качестве CO2;
растения могут быть съедены травоядными животными. В этом случае углерод либо
вернется в атмосферу (в процессе дыхания животных и при их разложении после
смерти), либо травоядные животные будут съедены плотоядными (и тогда углерод
опять же вернется в атмосферу теми же путями); растения могут погибнуть и
оказаться под землей. Тогда в конечном итоге они превратятся в ископаемое
топливо — например, в уголь (Приложение2)
4. Закрепление
Определите степень окисления углерода в
следующих соединениях: CО2; СО; Al4C3.
5. Проверка задания творческого уровня
Выполните тестового
задания: (см. Приложение 3)
6. Домашнее задание
§34 О. С. Габриелян Химия. 9 класс. Учебник для
общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2021
7.
Рефлексия.
В конце урока
обучающимся предлагается закончить предложения:
Сегодня я узнал…
Я удивился…
Теперь я умею…
Наибольшее
затруднение у меня вызвало…
Своей работой на
уроке я … (доволен /не доволен)
Приложение
1
Приложение
2
Приложение
3
Тест
1. Соединения углерода и азота похожи по своим физическим
свойствам
А) Да
Б) Нет
2. Углекислый газ – это кислотный оксид
А) Да
Б) Нет
3. Угарный газ вступает в реакцию с кислородом
А) Да
Б) Нет
4. Углекислый газ растворим в воде
А) Да
Б) Нет
5. Углерод образует аллотропные соединения
А) Да
Б) Нет
Без ошибок – «5»
1 ошибки – «4»
2 ошибки – «3»
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.