Урок - сказка по теме:"Углерод"

Тема урока: «Углерод».

Урок – сказка.

Цель: повторить и обобщить знания об углероде, о свойствах этого неметалла, строении простого вещества, его кристаллических решетках, сущности аллотропии; сформулировать первичные понятия органической химии на примере углеводородов.

Задачи: 

§  Образовательная: добиться понимания о строении и свойствах углерода в жизни и в быту;

§  Воспитательная: формирование естественно – научного мировоззрения, бережного отношения к природе;

§  Развивающая:  развитие речи, мышления, наблюдательности, самостоятельности.

§  Методическая:

Методы и методические приемы:  1) словесный, практический, наглядный; 2) частично – поисковый.

Оборудование и реактивы: Периодическая система Д. И. Менделеева, карта «Полезные ископаемые», приборы для восстановления оксида меди двухвалентного углем и для получения газов, пробирки; мрамор, соляная кислота, оксид меди (I I), уголь, известковая вода, лакмус.

 Эпиграф урока: «Широко простирает химия руки свои в дела человеческие»

                                                                                             ( М. В. Ломоносов).

План урока:

1.       Положение элементов подгруппы углерода в периодической системе химических элементов, строение атома углерода.

2.       Углерод: аллотропия, адсорбция, химические свойства.

3.       Соединения углерода, свойства, применение.

4.       Органическая химия – химия углерода.

5.       Теория  химического строения органических веществ. Явление изомерии.

6.       Предельные углеводороды.

Межпредметные связи: биология, литература, история, география, медицина.

Использованная литература:

А. С. Егоров «Современный курс для подготовки к ЕГЭ» Ростов – на – Дону «Феникс» 2012;

М. Ю. Горвенко «Поурочные разработки по химии к учебным комплектам О. С. Габриеляна» 10 (11) класс Москва 2005

О. С. Габриелян Химия 9 класс. Москва: «Дрофа» 2005

Структура урока

Учитель:   Я – графит, антрацит и алмаз.

                   Я – на улице, в школе и в поле,

                   Я – в деревьях и в каждом из вас.

Обучаемые:  углерод.

Учитель: В сказочном царстве, химическом государстве жил – был граф Углерод. Он был очень важной персоной, так как находился в родстве со всеми живыми организмами. Граф был мягким и добродушным, говорил он большей частью стихами:

                   «Я здесь, коллега, альфа и омега.

                      В тиглях от жара синий угар.

                      Я из отвара делаю пар.

В жидкости плотной плавлю кристалл.

Запах кислотный к пальцам пристал.

                      Я трансформатор и фармацевт,

                       В химии я – гениальный поэт…

Я – Углерод и неспроста

Свет превращаю в зелень листа.

                        Нефть я и газы в недрах прессую,

                         Углем по извести землю рисую…» 

   Начнем наше знакомство с графом Углеродом и определим его положение в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и строение  атома (Самостоятельная работа учащихся по карточкам – три ученика работают у доски). Пока учащиеся готовятся у                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      доски к ответам, остальные ребята рассказывают о круговороте углерода в природе.

Обучаемые: в природе углерод встречается в свободном состоянии (алмаз, графит) и в форме соединений,  главным образом карбонатов. Основным карбонатным минералом является кальцит CaCO3, который образует известняк, мел и мрамор (рис 100).

   В атмосфере содержится оксид углерода четырехвалентного CO2- углекислый газ. Это соединение образуется при дыхании живых организмов и при сгорании топлива. Он образуется также при тлении и гниении органических веществ. Гораздо больше, чем в воздухе, углекислого газа содержится в водах морей и океанов.

    Углерод  – основная составная часть каменного угля (до 99%), бурого угля (72%), а также торфа (до 57%). Углерод – это «рождающий уголь».

     В нефти растворены газообразные и твердые углеводороды. Углеводороды являются главной составной частью природного газа. Углерод – особенный химический элемент. Он основа многообразия органических соединений (более 25000000), из которых построены все живые организмы на нашей планете.

     Все перечисленные источники углерода участвуют в круговороте его в природе. Из атмосферы и природных вод углекислый газ поглощается зелеными растениями (фотосинтез), а образующийся в результате дыхания, брожения, гниения CO2 снова поступает в атмосферу и воды морей и океанов. Добываемые из недр земли уголь, нефть и другие углеродсодержащие горючие ископаемые при сжигании выделяют CO2, поступающий в атмосферу. При разрушении горных пород, содержащиеся в них металлы,  при действии атмосферного CO2  образуют осаждающиеся карбонаты. Большие количества CO2 выделяются при извержении вулканов.

 Учитель: Граф углерод был мягким и добродушным, но, когда случалось вступать с кем – то в спор, когда на него оказывали давление и доводили его «до белого каления», Углерод становился совсем другим, непохожим на самого себя: очень твердым, бесцветным, прозрачным. В такой момент он был необычайно хорош и привлекал внимание всех красавиц сказочного государства.

Учитель: назовите, пожалуйста аллотропные видоизменения углерода с их краткой характеристикой.

Обучаемые: Углерод образует аллотропные модификации – алмаз и графит.

Алмаз - прозрачное кристаллическое вещество, самое твердое из всех природных веществ. Такая твердость алмаза обусловлена особой структурой его атомной кристаллической решетки (на партах у каждого обучаемого разложены кристаллические решетки алмаза и графита). В ней каждый атом углерода окружен такими же атомами, расположенными в вершинах правильного тетраэдра.

Кристаллы алмаза обычно бесцветные, но бывают синего, голубого, красного и черного цветов. Они имеют очень сильный блеск, благодаря высокой светопреломляющей и светоотражающей способности.

Крупнейшие месторождения алмазов находятся в Южной Африке, а в России их добывают в Якутии.

    Графит – темно – серое, жирное на ощупь кристаллическое вещество с металлическим блеском. В отличие от  алмаза графит мягкий (оставляет след на бумаге) и непрозрачный, хорошо проводит тепло и электрический ток. Мягкость графита обусловлена слоистой структурой. В кристаллической решетке графита атомы углерода, лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники. Связи между слоями малопрочны. Он очень тугоплавок.

Из графита изготовляют электроды, твердые смазки, замедлители нейтронов в ядерных реакторах, стержни для карандашей. При высоких температурах и давлениях из графита получают искусственные алмазы, которые широко применяются в технике.

Учитель: Углерод очень любил принимать гостей, проявляя при этом свои окислительные способности. С водородом он образовывал углеводороды, а с друзьями – металлами – карбиды.

(Написать уравнения реакций в тетради:

C+2H2 = CH4;

2C+Ca = CaC2;

4AL+3C= AL4C3)

Благодаря восстановительным свойствам в реакции с кислородом было у Углерода два сына: Угарный Газ (Угарик) и Углекислый Газ (Углекислик).

    Дети росли, а отец радовался, глядя на них. Угарный Газ был бесцветным, без запаха, немного легче воздуха, плохо растворим в воде, с температурой кипения – 191,5 С. Он, как и Углерод, был восстановителем, восстанавливал металлы из их оксидов (рис ):

CO+CuO = Cu+CO2

 В кислороде газ CO горел голубоватым пламенем:

2CO+ O2= 2CO2+ Q

 Было у Угарного Газа свойство, которое очень огорчало отца. Какое это свойство?

Обучаемые: Угарный газ прочно  соединяется с гемоглобином крови. При этом кровь уже не может переносить кислород, такое свойство смертельно опасно. Угарный газ ядовит.

Учитель: Углекислый Газ был, как и брат, бесцветным, но в 1,5 раза тяжелее воздуха. У него было много друзей (основания и основные оксиды), с которыми он образовывал соли (ребята в тетради составляют уравнения реакций):

CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O,

CO2+NaOH = NaHCO3,

CO2+CaO=CaCO3

Учитель: только Известковая Вода не любила Углекислика. Завидев его, она начинала нервничать, и по ее помутнению все сразу узнавали о появлении Углекислого Газа:

CO2+Ca(OH)2 = CaCO3+H2O

(Демонстрируется получение углекислого газа и его взаимодействие с известковой водой). Обучаемые в тетрадях записывают уравнение реакции.

 Учитель: Углекислый газ помогал тушить пожары, был незаменим в производстве сахара, соды, стекла и многих других веществ. Углекислый Газ умел превращаться в «сухой лед», чем он гордился.

    Однажды старый граф Углерод и его дети поехали на бал в Водное царство. Их встретила принцесса Вода. Она была так прекрасна в своем ослепительно – голубом наряде, что Углекислый Газ сразу влюбился в нее и весь вечер танцевал только с принцессой. Углекислый Газ покорил сердце красавицы Воды. Вскоре Вода и Углекислый Газ поженились, и у них родился ребенок:

CO2+H2O = H2CO3

Обучаемые: Через воду пропускают углекислый газ и получают кислоту, которую обнаруживают индикатором.

Учитель: Дитя было бесцветное и слабое. Но, когда ребенка окропили раствором фиолетового лакмуса, все сразу поняли, что родилась дочь. Ей дали красивое имя – Кислота. От отца она унаследовала фамилию – Угольная. Угольная Кислота была непоседой, баловницей; когда она сердилась, то шипела и пускала пузыри:

H2CO3 = H2O+CO2- (обучаемые записывают в свои тетради)

Как двухосновная кислота, угольная кислота образует два ряда солей. Какие это соли?

Обучаемые: средние – карбонаты, например CaCO3, кислые – гидрокарбонаты – Ca(HCO3)2.

 Учитель: Угольная Кислота, хоть и была очень слабой, все же обладала всеми свойствами кислот. Металлы выделяли из нее водород (один из обучаемых первого ряда, выходит и записывает реакцию на доске):

H2CO3+Mg = MgCO3+H2

C основаниями и основными оксидами она образовывала соли:

H2CO3+2NaOH (избыток) = Na2CO3+2H2O (обучаемый из второго ряда, выходит и записывает реакцию на доске),

H2CO3 (избыток)+NaOH= NaHCO3+ H2O (обучаемый из третьего ряда, выходит и записывает реакцию на доске).

H2CO3+CaO = CaCO3+H2O (эту реакцию ребята самостоятельно записывают себе в тетрадь, а учитель проверяет).

Учитель: Итак, мы познакомились с поместьем графа Углерода. А вот в этом месте есть какой-то отличительный знак. Посмотрим, что это такое: «CH4 – метан – вещество органической химии». Открываем знак – и обнаруживаем целое государство, где правит король Углерод. Для того чтобы попасть в это государство, надо ответить на вопросы.

Вопросы по органической химии:

v Вопрос: Что называют органической химией?

Ответ: Это химия углеводородов и их производных.

v Вопрос: Сколько соединений (веществ) известно в органической химии?

Ответ: Более 25 миллионов.

v Вопрос: Кем и когда была открыта теория химического строения органических соединений?

v Ответ: Бутлеровым А. М. в 1861 году.

v Вопрос: Что такое изомерия?

v Ответ: Изомерия – это явление существования разных веществ - изомеров, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но разное строение и, следовательно, разные свойства.

v Вопрос: Какие вещества называют углеводородами?

v Ответ: Это вещества, молекулы которых состоят из атомов двух химических элементов – углерода и водорода.

v Вопрос: Какие углеводороды называют предельными?

v Ответ:  Алканы – это предельные углеводороды, в молекулах которых атомы связаны одинарными связями и которые соответствуют общей формуле C n H 2n+2

v Закрепление полученных знаний:

Учитель: Государство короля Углерода имеет четыре княжества. К ним  относятся:

1)    теория химического строения А. М.  Бутлерова;

2)    изомерия;

3)    гомологи;

4)    углеводороды.

Обучаемые работают по группам, повторяя основные понятия урока. От каждой группы по одному обучаемому, отвечают у доски.

Учитель: В завершение урока – сказки – стихотворение:

«От трудов и от забот отдыхает Углерод.

Не тревожьте сладкий сон.

Почивать изволит он.

Не шумите у ворот:

Спит Великий Углерод».

Подведение итогов урока:

Учитель: Дорогие ребята, наша сказка закончилась. Спасибо Вам за то, что вы помогли мне ее осуществить. Наиболее активным обучаемым я выставлю оценки в журнал.

Инструктаж по выполнению домашней работы:

П. 29- п. 30, стр. 178 – упражнение № 6.