Урок с использованием ЭОР Урок химии «Сера»

Урок химии по теме:

"Сера".

(раздел «Соединения серы»)

Класс: 9

Учитель: Пантелеева Н.В.

МАОУ «Инженерный лицей»

г.Саратова

Жить – значит узнавать.
Д.И.Менделеев

Цели: обучающая- изучить нахождение серы в природе и ее свойства; развивающая - развить умения  устанавливать взаимосвязь (строение-свойства  и  свойства-применение);

воспитательная- воспитывать экологическую культуру учащихся.

Задачи:

обучающие - продолжить формирование знаний учащихся о 3-х формахсуществования химического элемента ;

- дать понятие об аллотропии «серы»;

- рассмотреть химические свойства серы с точки зрения окисления-  восстановления;

Развивающие - развивать логическое мышление; умение проводить исследование ;

умение работать  с текстом учебника ; метапредметные связей;

Воспитательные -умение работать в парах

-показать влияние серы и некоторых ее соединений на окружающую среду и организм человека .

Тип урока - урок формирования новых знаний,

Вид урока: урок – исследование.

Методы и методические приемы:

1) словесный

2) беседы

3) рассказ

4 )наглядные

5) практический

Формы организации работы учащихся

1) фронтальная

2) групповая( в парах)

3) индивидуальная

Оборудование для учащихся: стакан химический, ложка, вода, сера, стеклянная палочка.

На доске написаны опорные слова: “аллотропия”, “флотация”, “демеркуризация”.

ХОД УРОКА

I . Организационный момент.

Приветствие учащихся.

Проверить готовность учащихся к уроку.

II. Актуализация  знаний.

1.Составьте электронную  и графическую формулы кислорода.

2.Какие степени окисления может проявлять кислород?

3 .Что такое аллотропия? Назовите аллотропные модификации элемента кислорода.

4.Какаямодификация проявляет более сильные окислительные свойства? Почему? (слайд № 2)

III. Введение новых знаний.

 - Мы продолжаем изучение отдельных элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

  Урок посвящен одному из самых интересных элементов. Этот элемент и его соединения известны с глубокой древности. В средние века он считался обязательной составной частью всех веществ.

Что же это за элемент, вы ответите мне через несколько минут, когда прочтете текст. (слайд № 3)

1.Информационный материал

В а р и а н т  1

Около 680 г. н.э. в морском бою против арабов византийцы впервые применили новое ужасное оружие – “греческий огонь”. Галеры византийцев выбрасывали на неприятельские суда заранее подожженную смесь из “пифонов” – установок, подобных огнеметам. Суда пылали как факелы, а огонь нельзя было потушить водой. Смесь горела на морских волнах, прилипала к корпусам судов и одежде людей. В 941 г. под стенами Царьграда “греческим огнем” был уничтожен флот киевского князя Игоря. Строки летописи в переводе на современный язык звучат так: “Словно молнию, которая в небе, греки имеют у себя и пускают ее, сжигая нас, поэтому мы не одолели их”. В состав “греческого огня” входили битум или нефть, а также неметалл Э. Этот неметалл на воздухе горит красивым сине-голубым пламенем, выделяя удушливый и едкий газ. При обработке концентрированной азотной кислотой неметалл Э превращается в сильную кислоту Н₂ЭО₄. При кипячении неметалла с солью состава Na₂ЭО₃ в растворе появляется другая соль, состава Na₂ЭО₃Э. Назовите неметалл Э.

О т в е т. Э – сера.

Уравнения упоминаемых в тексте реакций:

S + 6HNO₃ = Н₂SО₄ + 6NO₂ + 2H₂O,

В а р и а н т  2

Химик синтезировал оранжево-желтые кристаллы нитрида неметалла состава Э₄N₄ и решил изучить его свойства. Поручив лаборанту растереть кристаллы в порошок, он ушел по делам. А лаборант решил, что лучше всего растирать вещество ударами пестика. Недолго думая, он так и сделал. Раздался взрыв, а самого “умельца” обсыпало с ног до головы желтым порошком. Собрав этот порошок, лаборант скрыл от химика случай со взрывом. Удивленный химик обнаружил, что свойства нитрида ничем не отличаются от свойств исходного Э. Какое вещество в данном случае скрывается за символом Э?

О т в е т. Э – сера. При ударе нитрид серы S₄N₄ распадается на серу и азот.

(слайд №4)

- Сера – “начало начал” древнейших философов, алхимиков, элемент, окруженный мистикой и тайнами.

Переходим к изучению новой темы.  

(слайд №5)

2.Строение и свойства серы на основании положения в периодической системе Д.И. Менделеева

 Беседа с учащимися.

 1) Какое положение занимает сера в периодической системе Д.И.Менделеева?

  2) Каков физический смысл данных показателей серы?

3) Сколько недостает электронов до завершения внешнего уровня в атоме серы?

4. Какую степень окисления может поэтому проявлять атом серы?(. 3-й период, VI группа, главная подгруппа, порядковый номер 16. Заряд ядра +16, 16 электронов вращаются на 3-х электронных уровнях, на внешнем уровне 6 электронов, как и у атома кислорода, до завершения недостает 2-х электронов. Сера может принять два электрона, проявляя степень окисления –2 ).

5.  Давайте вспомним известные вам основные закономерности изменения свойств атомов и простых веществ, образованных химическими элементами главных подгрупп периодической системы.

Итак, в главных подгруппах сверху вниз:

• радиус атома возрастает;

• восстановительные свойства возрастают;

• окислительные свойства убывают;

• неметаллические свойства ослабевают.

( У атома кислорода два энергетических уровня, а у атома серы три. Радиус атома серы больше радиуса атома кислорода, восстановительные свойства серы больше, а окислительные – меньше, чем у кислорода).

 6.  (проблемный вопрос). Может ли атом серы проявлять другие степени окисления?

Для ответа на этот вопрос распределим электроны по уровням, подуровням, по орбиталям  (слайд   №9 ).

 - На первом уровне один подуровень и одна орбиталь,  заполненная полностью. На втором уровне два подуровня и четыре орбитали, заполненные полностью. На третьем уровне три подуровня и девять орбиталей. Появляется d-подуровень, в спокойном состоянии атома серы он не заполнен: внешний электронный слой такой же, как и у кислорода. Есть две орбитали, имеющие пары электронов, и две орбитали, имеющие по одному электрону. В возбужденном состоянии атома может происходить разъединение пар электронов. При разъединении одной пары один электрон перескакивает на d-подуровень, образуется четыре неспаренных электрона, которые сера может предоставлять более электроотрицательным атомам, проявляя при этом степень окисления +4 . При разъединении еще одной пары электронов образуется 6 неспаренных электронов, которые сера также может предоставлять более электроотрицательным атомам, проявляя при этом степень окисления +6 .

  Вывод. Сера может быть и окислителем, и восстановителем и иметь степени окисления –2, 0, +4, +6. Приведем примеры (слайд  №10  )

По отношению к кислороду сера проявляет восстановительные свойства. По отношению к водороду, металлам и менее электроотрицательным неметаллам сера проявляет окислительные свойства.

Дальше рассмотрим серу как простое вещество.

3. Работа по инструктивным карточкам.

 - В нашей творческой мастерской сегодня работают три лаборатории.

Учащиеся работают по инструктивным картам и информационному материалу. Затем докладывают всему классу отчеты лабораторий по результатам исследования.

Инструктивная карта для 1-й лаборатории Сера как простое вещество • Дайте определение явления аллотропии. Какие аллотропные модификации серы вы знаете? • Сравните физические свойства кристаллической и пластической серы. У желтой серы есть корона, Но нет ни подданных, ни трона. Корону сера надевает, Когда устойчивой бывает. Тепло ведет к кристаллам длинным Бесцветной серы моноклинной. • Изучите физические свойства кристаллической серы. Проведите опыт “Растворение серы в воде” и сделайте вывод. • Перечислите природные соединения серы, напишите их химические формулы.

. 

  Вывод: сера имеет три энергетических уровня. Радиус атома серы больше радиуса атома кислорода. Сера может быть окислителем и восстановителем. Молекулы серы имеют четное число атомов: S₂, S₄, S₆, S₈.

Для серы как химического элемента характерна аллотропия. Наиболее устойчива модификация, известная под названием ромбической серы. В природе сера встречается в трех формах – самородная, сульфидная, сульфатная.

Переходим к изучению следующего раздела.

Инструктивная карта для 2-й лаборатории Химические свойства серы • Изучите и проанализируйте материал “Химические свойства серы”. Поясните, в соединениях с какими элементами сера проявляет окислительные и восстановительные свойства. • О каких соединениях серы упоминал А.С.Пушкин в стихотворении, написанном в 1832 г.? Тогда услышал я (о, диво) запах скверный,  Как будто тухлое разбилося яйцо,  Иль карантинный страж курил жаровней серной,  Я, нос себе зажав, отворотил лицо…

 ( В стихотворении упоминаются H₂S и SO₂, последний с глубокой древности использовался для дезинфекции (окуривание горящей серой). .

 ( При обычных условиях сера вступает в реакцию со щелочными и щелочно-земельными металлами, медью, ртутью, серебром. Реакция серы с ртутью используется для сбора пролитой ртути. Такой процесс называют демеркуризацией. При нагревании сера реагирует и с другими металлами (Zn, Al, Fe), и только золото не взаимодействует с ней ни при каких условиях).

1) В з а и м о д е й с т в и е  с  м е т а л л а м и.

а) Взаимодействие со ртутью:

Hg+S=HgS

б) Взаимодействие с натрием:

2Na+S=Na2S

в) Взаимодействие с медью:

2Cu + S = Cu₂S.

2) В з а и м о д е й с т в и е  с  в о д о р о д о м.

H2+S=H2S

(слайд № 18)

  Вывод: с металлами, с водородом сера проявляет окислительные свойства и образует соединения со степенью окисления –2.

3) В з а и м о д е й с т в и е  с  к и с л о р о д о м.

Демонстрация видеоопыта “Горение серы”.

-  Обратите внимание на цвет пламени. Запишите уравнение реакции, поясняющее восстановительные свойства серы.

 - При окислении SO₂ образуется SO₃, обратите внимание на степени окисления серы:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Эту реакцию мы рассмотрим подробно на следующем уроке, когда будем говорить о производстве серной кислоты.

Вывод: по отношению к сильным окислителям сера проявляет восстановительные свойства и степень окисления +4.

Общий вывод: сера вступает в реакции и с металлами, и с неметаллами. По отношению к металлам и водороду сера является окислителем (степень окисления серы в этих соединениях –2). По отношению к фтору и кислороду – более электроотрицательным элементам – сера является восстановителем (степени окисления серы в соединениях +4,+6).

Девиз нашего урока – высказывание Д.И. Менделеева:  “Жить – значит узнавать” – можно продолжить словами академика А.Н. Несмеянова: “Знать – значит победить!” и И.В. Гете: “Просто знать – еще не все, знания нужно уметь использовать”. Послушаем обучающихся из 3-й лаборатории, которые изучали биологическую роль серы в организме и рассматривали диоксид серы (сернистый газ) как загрязнитель атмосферы, а также способы его улавливания.

Инструктивная карта для 3-й лаборатории Соединения серы и экология • Раскройте биологическую роль серы в организме. • Перечислите основные источники оксида серы(IV) как загрязнителя атмосферы и способы его улавливания. Ответ обучающихся сопровождается просмотром видеофрагмента.

Информационный материал

Диоксид серы — загрязнитель атмосферы

В настоящее время хозяйственная деятельность человека вносит существенные изменения в естественный круговорот серы в природе.

Атмосферные потоки переносят газообразные соединения серы на большие расстояния, поэтому значительный вклад в их содержание в воздухе в европейских странах вносят не только “собственные источники” каждой страны, но и трансграничный перенос.

Большую экологическую опасность (с учетом масштабности действия) представляет диоксид серы – SO₂. Наибольшее количество – до 70 % – выбрасывают с дымовыми газами топливно-энергетические установки, перерабатывающие угли и мазуты с большим содержанием серы, а также предприятия цветной и черной металлургии (15 %) при переработке сульфидных руд, например:

Cu₂S + 2О₂ = 2CuO + SO₂,

4FeS₂ + 11О₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂.

Наряду с массовыми загрязняющими выбросами медеплавильных заводов, а также при производстве серной кислоты, при травлении металлов, на литейных производствах, SO₂ образуется и выделяется в атмосферу на нефтеперегонных, кожевенных, суперфосфатных и других заводах, в кузницах и котельных.

Воздействие диоксида серы на окружающую среду проявляется в увеличении заболеваемости людей, снижении продуктивности сельскохозяйственных угодий, ускорении коррозии металлоконструкций, разрушении архитектурных сооружений и памятников культуры.

Причиной возникновения кислотных дождей явились массовые промышленные выбросы SO₂ и оксидов азота в атмосферу. Взаимодействуя с атмосферной влагой, диоксид серы создает кислую среду. Растворимость SO₂ в воде достаточно велика и составляет 40 объемов на один объем воды. Лишь небольшая часть растворенных молекул обратимо взаимодействует с водой, однако при дальнейшем окислении образуется серная кислота, которая, являясь сильным электролитом, в разбавленном водном растворе диссоциирует практически полностью. Это приводит к повышению кислотности атмосферной воды.

В районах сосредоточения промышленных производств 60 % кислотности дождевой воды дает серная кислота, 30 % – азотная, 5 % – соляная и только 2 % – углекислый газ (остальные 3 % связаны с другими примесями).

По результатам многолетних наблюдений на станциях контроля кислотности осадков на территории бывшего СССР отмечается возрастание их рН в направлении с запада на восток, которое искажается лишь влиянием промышленных центров и рельефа. Как в северном, так и в южном направлениях, кислотность осадков в целом уменьшается. Как правило, более кислые осадки выпадают в холодный период с экстремальными значениями в феврале-марте.

Экологические последствия закисления природной среды сейчас достаточно хорошо изучены. Увеличение концентрации ионов водорода приводит к массовой гибели обитателей рек и озер. При подкислении почвы происходит растворение многих труднорастворимых в естественных условиях соединений алюминия, цинка, марганца и других элементов. В результате этого гибнут леса.

Значительные выбросы в атмосферу приводят в конечном итоге не только к образованию в ней серной кислоты, но и сульфатов. Частицы сульфатов переносятся на большие расстояния и служат ядрами конденсации при образовании водяных капель. При этом плотность и яркость облаков могут возрастать. Облака отражают солнечный свет назад в космическое пространство, что приводит к охлаждению планеты, т.е. глобальному изменению климата.

В настоящее время разработано довольно большое количество способов очистки промышленных газовых выбросов от диоксида серы.

Наибольшее распространение в промышленности получили методы, основанные на абсорбации SO₂водными растворами, содержащими вещества основного характера, такие, как известь (Са(ОН)₂ и СаО), аммиак (NH₃), известняк (СаСO₃), соду (Na₂CO₃•10H₂O), доломит (СаСО₃•MgCO₃).

Образующиеся сульфаты находят применение как в строительной промышленности (CaSO₄•MgSO₄), так и в виде удобрений ((NH₄)₂SO₄).

Однако, учитывая истощение природных месторождений серы, такие газы могут рассматриваться и как резерв производства серы. Наблюдаемая тенденция к поиску регенеративных технологий проявляется в повышенном интересе исследователей к реакции взаимодействия диоксида серы и сероводорода:

SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O, которая приводит к получению товарной серы.

IV Рефлексия.

 - В завершение поделитесь своими впечатлениями об уроке. Для этого допишите предложения, посвященные сегодняшнему дню.

Сегодня я узнал ………………………………. .

Я удивился ……………………………………. .

Я хотел бы …………………………………… .

V. Итоги урока

 - Заканчиваем урок общими выводами.

• Для серы, как и для кислорода, характерна аллотропия. Наиболее известны три аллотропных видоизменения серы: сера ромбическая, моноклинная, пластическая.

• Сера может быть и окислителем, и восстановителем, она имеет в соединениях степени окисления: –2, 0, +4, +6.

• Сера – один из “исторических” неметаллов. Она известна человеку с древнейших времен.

VI. Домашнее задание

  § 21, выполните задания 1, 3 на с. 99 (О.С.Габриелян. Химия. 9 класс. М.: Дрофа, 2005).

Решите проблемную ситуацию (рис. 1).

                                   Рис. 1

1. Внесите в рисунок недостающие элементы. Анализируя рисунок, ответьте на следующие вопросы.

а) Как отразится на биоценозе водоема воздействие кислотных дождей (образовавшихся с участиемSO₂), выпавших на почву?

б) Каким образом могут быть устранены изменения, происшедшие в водоеме под действием попавшего туда SO₂?

2. Вы – директор предприятия, изображенного на рисунке. Экспертами-экологами обнаружены отклонения от нормы состава воды из близлежащего озера и установлена причина: большие выбросыSO₂ вашим предприятием.

Что вы предпримете?

– Закроете предприятие;

– усовершенствуете очистные сооружения;

– займетесь очисткой воды в озере.

Обоснуйте выбранный вами вариант.

Л и т е р а т у р а: Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 9 класс. М  2001; Егоров А.С., Шацкая К.П., Иванченко Н.М. и др. Репетитор по химии. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008.