Урок по теме: "Соли угольной кислоты"

УРОК ПО ТЕМЕ: «Соли угольной кислоты»

Цели урока: Изучить химические свойства солей угольной кислоты – карбонатов и гидрокарбонатов; приобрести навыки в решении расчетных задач.

Оборудование и реактивы: Коллекция минералов – карбонатов (мел, мрамор, известняк, кальций, доломит, малахит). Растворы карбоната натрия, известковая вода, соляная кислота, фенолфталеин. Твердые соли: мел, малахит; гидрокарбонат натрия. Пробирки, газоотводная труба.

Плакаты: «Схема образования сталактитов, сталагмитов», «Соли угольной кислоты и их названия».

Ход урока

Сегодня мы должны изучить свойства угольной кислоты и ее солей. Но прежде чем отправиться в увлекательный мир карбонатов, мы проведем тест-экспресс.

   Время на размышление – не более 20с.

Тест-экспресс.

1.      Разновидности простого вещества, образованные одним и тем же химическим элементом? (Аллотропные модификации)

2.      Электронная формула атома углерода? (1s²2s²2p²)

3.      Количество электронов на внешней электронной оболочке элементов IV группы главной подгруппы? (четыре)

4.      Летучие водородные соединения углерода и кремния? (метан CH₄, силан SiH₄)

5.      Формула высших оксидов элементов подгруппы углерода? (ЭО₂)

6.      Масса 0,5 моль свинца? (103,5г.)

7.      Объем 2 моль метана при нормальных условиях? (44,8л.)

8.      Чего больше по массе в угарном газе – кислорода или углерода? (По массе больше кислорода)

9.      Степень окисления углерода в угарном газе и углекислом газе? (+2; +4)

10.  Где больше атомов – в 1л угарного или в 1л углекислого газа? (В 1л углекислого газа)

После того, как листки с ответами собраны, коллективно обсуждаем правильность ответов.

    На предыдущем уроке мы рассмотрели свойства углекислого газа. Как обнаружить его среди других газообразных веществ?

- СО₂ не поддерживает горения; лучинка внесённая в сосуд с ним, гаснет.

   Хорошо, но подобным свойствам обладает и некоторые другие газы, например азот.
   - Если пропускать СО₂ через известковую воду, она мутнеет.

    Запишите уравнение этой реакции на доске.

       СО₂+Са(ОН)₂=СаСО₃↓+Н₂О
  

   - Как получить углекислый газ в лабораторных условиях? После ответов на этот вопрос вызываются два ученика. Один демонстрирует опыт получения СО₂ из мрамора, другой записывает уравнение на доске в молекулярной форме и составляет полное и краткое ионные уравнения.

     CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O
     CaCO₃+2H⁺+2Cl^- =Ca²⁺+2Cl^-+CO₂↑+H₂O
          CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O

   Обратите внимание на краткое ионное уравнение. Действие сильной кислоты может служить качественной реакцией на карбонаты. Геологи в полевых условиях именно так отличают карбонатные минералы  от  силикатных.

   Демонстрируется опыт. На образцы горных наносится капля соляной кислоты «Вскипание» - свидетельство присутствия солей угольной кислоты – карбонатов.
   Об удивительном свойстве некоторых минералов растворяться в кислотах знала, очевидно, и египетская царица Клеопатра, которая по преданию, выпила во время пира кубок вина с растворённой жемчужиной. А жемчуг – это минерал арагонит СаСО₃.
    Впрочем, знание азов химии необходимо не только великим, но и простым смертным. На одной из железнодорожных станций в восьмидесятые годы произошла авария, при которой на рельсы из повреждённых цистерн вылилась серная кислота. За двое суток руководство станции так и не решило проблемы нейтрализации кислоты, которая за это время «съела» рельсы, не считая экономического ущерба, который был нанесён остановкой движения.
    Какого же решение проблемы, если учесть, что рядом со станцией работали два карьера -  песчаный и меловой?
   После обсуждения проблем и её решения возвращаемся к задаче получения СО₂  в лабораторных условиях. Как можно собрать углекислый газ?

  А. Метод вытеснения воздуха приемлем, но необходимо вычислить относительную плотность по воздуху: 44/29=1,5. Значит углекислый газ – тяжелый газ и его можно «наливать» в стакан как жидкость.

  Б. Метод вытеснения воды невозможен  из-за протекания реакции:СО2+H2O↔H2CO3

Уравнение ступенчатой диссоциации угольной кислоты:

H2CO3↔H⁺ + HCO3^-

HCO3^-↔ H⁺+CO3^2-

На основании записей уравнений диссоциации учащиеся делают вывод, что для солей угольной кислоты характерны образование двух типов солей: Нормальных – карбонатов и кислых - гидрокарбонатов.

Дальше рассматриваем химические свойства карбонатов и гидрокарбонатов: общие с другими солями

1.      Вступают в реакцию обмена с другими солями:

     Na2CO3 + CaCl2→ CaCO3↓+ 2  NaCl

2.      При нагревании разлагаются:

     CaCO3→CaO+CO2↑

Исключение – карбонаты щелочных металлов

3.      Гидрокарбонаты превращаются в карбонаты при нагревания : Mg(HCO3) 2 →MgCO3↓+H2O+CO2↑ или под действием щелочей:

NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O

4.      Карбонаты в водном растворе в присутствии СО2 превращаются в гидрокарбонаты:

MgCO₃ + CO₂ + H₂O → Mg(HCO₃)₂

Специфические:

1.      Под действием сильных кислот наблюдается характерное «вскипание» из-за бурного выделения СО₂

Nа₂CO₃ + 2HCI → 2NаCI + H₂O + CO₂↑

    KHCO₃ + HCI → КCI + H₂O + CO₂

2.      Вследствие гидролиза растворы карбонатов обладают щелочной реакцией:

Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃^2-

2Na⁺ + CO₃^2- + H₂O = 2Na⁺ + HCO₃^- + OH^-

Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH

Отмечаем, что характерной реакцией на карбонат-ион является его взаимодействие с ионами водорода:

2H⁺ + CO₃^2- = H₂O + CO₂

Сообщение учащегося об образовании сталактитов и сталагмитов.

    В земной коре могут быть большие залежи известняка. Под действием воды и углекислого газа нерастворимые карбонаты превращаются в растворимые гидрокарбонаты, которые вымываются водой. В результате в земной коре  образуются пустоты (карсты). Вот такие пустоты и называют карстовыми пещерами. Мраморная пещера — одна из красивейших пещер Крыма, которая находится в семи километрах от Алушты на одном из плато Чатырдага  на высоте 1000 метров над уровнем моря. Мраморная пещера создавалась в течение сотен тысяч лет и образована из мраморированного известняка. Это настоящий подземный природный музей, в котором можно увидеть восхитительные по своей красоте каменные водопады, каскады небольших озер, натечные занавеси, россыпи пещерного жемчуга. По богатству сталагмитового и сталактитового убранства, а также благоустройству и обслуживанию экскурсантов она входит в число пяти самых известных пещер Европы. Откуда же появилось это чудо природы? Всё это создано из соединений кальция, а точнее из карбоната и гидрокарбоната кальция. Образование сталактитов и сталагмитов в пещерах можно объяснить так. Дождевая вода, просачиваясь через свод известняковой пещеры, растворяет в себе содержащийся в горной породе известняк. Разумеется, вода не стекает со свода пещеры ручьём, а очень медленно капает, настолько медленно, что часть её успевает испариться, а растворённый в ней известняк снова кристаллизуется в виде свисающих с потолка каменных «сосулек». Так образуются сталактиты.
Упавшие вниз капли известковой воды тоже испаряются, а растворённый в них известняк остаётся в месте падения капель, образуя вертикальные конусообразные наросты – сталагмиты.

Самой длинной считается Мамонтова пещера в штате Кентукки в США. Общая длина подземных коридоров составляет почти 600 км. Пещера Крубера-Воронья — глубочайшая в настоящий момент пещера мира (глубина более 2000 м), она расположена в горном массиве Арабика в Абхазии.

Образование карст в районах жилых или промышленных  построек может привести к тому, что под землю проваливаются жилые дома, промышленные здания, другие постройки.

    Когда холодный раствор гидрокарбоната кальция с током воды оказывается на поверхности земли, то он нагревается под солнечными лучами и разлагается на карбонат кальция, углекислый газ и воду. Таким образом, карбонат кальция вновь осаждается, только в другом месте.

     Закрепление.

Итак, мы выяснили, что угольная кислота образует 2 вида солей. Какие?

А теперь вспомним, где применяются важнейшие соли угольной кислоты.

С ними мы уже знакомы:

Na₂ CO₃ – сода - в производстве стекла, бумаги;

K₂ CO₃ – поташ - составная часть золы, используется для производства жидкого мыла;

CaCO₃ –мел, мрамор, известняк - в строительстве;

NaHCO₃ – питьевая (пищевая) сода – в кондитерском деле.

Подведем итог урока.

Что нового мы сегодня узнали?

(Соли угольной кислоты: карбонаты и гидрокарбонаты.

Жесткость воды: временная и постоянная. Временную удаляют кипячением, постоянную - технической содой)

 Решение задачи

Какой объем СО2 выделится (при н.у.) при обжиге 230 кг известняка, содержащего 10 % примесей.

д/з: п.34 упр.5,6.