Общая характеристика неметаллов. Характеристика элементов IVA группы. Углерод. (10 класс)
Цель: Познакомить учащихся с характеристикой неметаллов, а также элементов IVA группы, их представителем – углеродом, показать явление аллотропии в зависимости от строения кристаллической решетки и свойства алмаза и графита.
Задачи:
1. Рассмотреть общую характеристику неметаллов, элементов IVA группы; рассмотреть строение молекулы углерода, его аллотропные модификации, свойства; сформулировать понятие «адсорбция»; закрепить понятие «аллотропия»;
2. Развивать умение различать неметаллы; составлять формулы соединений, давать им названия; уравнения реакций; устанавливать зависимость между строением, получением и свойствами алмаза и графита; различать аллотропные видоизменения по свойствам; адсорбцию от десорбции; применять степень окисления;
3. Воспитывать коллективизм, взаимовыручку, внимание, аккуратность.
Оборудование: ПСХЭ
Тип урока: изучение нового материала
Методы: словесный, наглядный, частично-поисковый
Формы работы: индивидуальные, коллективные
Ход урока
Организационный момент
Приветствие, проверка готовности класса к уроку, психологический настрой.
Опрос домашнего задания
Фронтальный опрос
Какова общая характеристика р-элементов?
Дайте характеристику элементам IIIA группы.
Дайте характеристику алюминию.
Назовите его основные свойства.
Назовите соединения и области применения алюминия.
Изложение нового материала
В ПСХЭ 109 элементов, из них 22 неметалла – 84% от массы почвы, 98,5% от массы растений, 97,6% от массы человека.
Органогенные элементы – С, H, O, N, P, S – входят в состав молекул белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.
В ПС неметаллы занимают верхний правый угол. Это s- и p-элементы.
В периодах окислительные свойства усиливаются слева направо, в группах – снизу вверх.
ЭО в периодах увеличивается слева направо.
В группах сверху вниз снижаются неметаллические свойства.
Ne, He, Ar, Kr, Xe, Rn – инертные газы; H, O, Cl, F - газы; Br - жидкость; остальные – твердые вещества.
Все неметаллы – окислители, но могут быть (кроме фтора) – восстановителями.
Реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), когда один и тот же элемент является и окислителем и восстановителем:
Cl2 + H2O ⇆ HCl + HClO
3Cl2 + 6KOH ⇆ 5KCl + KClO3 + 3H2O
Оксиды неметаллов: несолеобразующие - NO, N2O, CO
Солеобразующие: кислотные, кроме SiO2, с водой образуют кислоты.
ЛВС – ЭН4 - CH4 и SiH4 – Р; NH3 и PH3 – Р(образуют слабые основания); H2S, H2Se, H2Te –
С водой образуют кислоты.
IVA группа – р-элементы: С, Si, Ge, Sn, Pb.
Степень окисления -4, 0, +2, +4.
CO и SiO – несолеобразующие, GeO, SnО, PbO – амфотерные, CO2 - H2CO3, SiO2 - H2SiO3.
Углерод – один из важных химических элементов, входящих в состав живых организмов.
С – IVA группа, 2 период, 2 ряд
№6 Ar© = 12 (_6^12)C(6p, 6n)6ℯ
Валентность – II, IV степень окисления = 0, -4, +2, +4
Изотопы 12С, 13С, 14С.
Наибольшая часть его содержится в мощных отложениях известняков CaCO3 и доломита CaMg(CO3)2. Природные карбонаты – известняк, мрамор, мел, магнезит. Уголь, нефть, дерево, природный газ – горючие материалы – топливо.
Аллотропные видоизменения – алмаз и графит.
Из элемента углерода
(В таблице он шестым стоит)
И были созданы природой
Алмаз, и уголь, и графит.
Алмаз - прозрачные кристаллы.
Он самый прочный минерал.
Алмазом можно резать скалы,
До блеска шлифовать металл.
Что бриллиантом называют?
Бриллиант – шлифованный алмаз.
Так ослепительно сияет,
Что завораживает нас.
Графит – совсем другое дело,
Другое вещество, точней.
Его с углем сравним мы смело,
Так легче суть познать вещей.
Не все сравнения удачны…
Нам повезло на этот раз:
Графит и уголь не прозрачны
И не сверкают, как алмаз.
Три вещества так не похожи –
Алмаз, и уголь, и графит.
Но что в них общего? Но что же
Три этих вещества роднит?
Все вещества одной природы,
И формула у них одна.
Все состоят из углерода,
И все простые вещества.
Так аллотропия предстала,
Родство веществ обосновала:
Элементарный углерод
Три вещества простых дает.
Графит ли, уголь ли сжигают
Или сверкающий алмаз,
А в результате получают
Все тот же углекислый газ:
С + О2 = CO2
Уголь – минерал растительного происхождения. Самый твердый – антрацит – 85-95% угля. Самое мягкое – торф – 50-60% , кокс.
Древесный уголь образуется при обугливании древесины, применяется для получения пороха, поглощения газов, в быту.
Сажа – образуется из углеводородов , применяется как наполнитель резины, черных красок, сапожной ваксы.
Стеклоуглерод – углерод в аморфной форме. Получают при термическом разложении углеводородных соединений.
Адсорбция – это поглощение газообразных и растворенных веществ поверхностью твердого тела.
Адсорбенты – вещества, на которых происходит адсорбция.
Адсорбаты - адсорбируемые вещества.
Честь открытия вяления адсорбции из растворов принадлежит русскому ученому XVIII в., преемнику М.В.Ломоносова по кафедре химии в Петербургской Академии наук – Т.Е.Ловицу. это открытие явилось одной из первых страниц в новой области химии – в учении о поверхностных явлениях.
Работая в придворной аптеке над получением виннокаменной кислоты, Ловиц в 1785 г, т.е. еще в период господства теории флогистона, обнаружил, что при выпаривании даже на малом огне ее растворы сильно темнеют.
«Я ничего так сильно не желал, - пишет Ловиц, - как найти средство избежать этого неприятного явления, возникающего вследствие столь легкого разрушения кислоты».
Путь к решению этой задачи Ловицу указала теория флогистона.
«Свойство угля не отдавать в закрытом доступу воздуха сосуде своего флогистона даже при самой высокой температуре заставило меня предположить, что, столь сильно удерживая свой флогистон, уголь мог бы быть в состоянии удерживать еще большие количества флогистона, с которым бы ему пришлось прийти в соприкосновение».
Уже в ближайшие годы после открытия Ловица угольный порошок, приготовленный по его способу, получил применение для очищения спирта от сивушных масел на русских спирто-водочных заводах, что очень способствовало развитию русской спирто-водочной промышленности.
В русском флоте открытие Ловица было применено для предохранения питьевой воды от порчи. «В дальних морских путешествиях с превеликой пользой употребляют уголья для отвращения порчи воды, обжигая бочки изнутри».
Угольный противогаз
22 апреля 1915 г немцами была произведена первая газовая атака на Западном фронте, а две недели спустя волны хлора хлынули на позиции русской армии. Последствия первых «опытных» газовых атак оказались поистине ужасными: тысячи трупов остались в покинутых окопах, а полевые госпитали переполнились газоотравленными. Перед учеными встала задача найти защитные средства против нового, химического оружия.
При опросе солдат, избегнувших гибели, выяснилось, что они спаслись благодаря тому, закутывали лицо шинелью и дышали сквозь сукно или через рыхлую землю, плотно прижимаясь к ней лицом.
Это обстоятельство произвело большое впечатление, и, обсуждая затем вопрос о возможных мерах борьбы с газовыми атаками, было решено испробовать и применить такое простое средство, действие которого было бы вполне аналогично действию материи солдатской шинели или гумуса почвы. Как в том, так и в другом случае ядовитые вещества не химически связывались, а поглощались или адсорбировались шерстью и почвой. Такое средство предполагалось найти в древесном угле, коэффициент адсорбции которого по отношению к постоянным газам, как известно, много больший, чем для почвы.
Решение задачи было подсказано давним наблюдением Н.Д.Зелинского над тем, что при регенерации, или «оживлении», отработанного угля на спирто-водочных заводах путем выдувания из него адсорбированных сивушных масел водяным паром уголь приобретает особенно высокую способность к адсорбции. Роль перегретого водяного пара заключается в том, что он как бы раскупоривает капилляры, забитые продуктами сухой перегонки угля, и сообщает углю большую пористость, т.е. большую удельную поверхность.
На основе активированного по методу Н.Д.Зелинского березового угля и был создан противогаз Зелинского, состоящий из резиновой маски и жестяной коробки, наполненной активированным углем.
Физические свойства.
Алмаз - Т, Ц, Прозр, З, В, Б, не проводит эл.ток и тепло, тугоплавкий, ρ = 3,5 г/см3, ковалентная полярная связь и атомная кристаллическая решетка.
Графит - М, Цсерый, Пр, Бмет, З, В, маслянистый, проводит эл.ток и тепло, тугоплавкий,
tпл ≈ 40000С, ρ = 2,5 г/см3, ковалентная полярная связь и атомная кристаллическая решетка.
При нагревании до 10000С без доступа воздуха алмаз превращается в графит. Если графит в присутствии катализатора под высоким давлением нагреть выше 30000С, то он превратится в алмаз.
Карбин – мелкокристаллический порошок черногоцвета.
− С ≡ С – С ≡ С – С ≡ С −, или =С = С = С = С = С =
При 28000С без доступа воздуха превращается в графит.
Фуллерен С60, С70, С84 и др. С60 – форма футбольного мяча, С70 – форма дыни.
Химические свойства:
Горение:
С + О2 = CO2 + 402 кДж
2C + O2 = 2CO↑ (при неполном сгорании)
Взаимодействие с хлором:
C + 2Cl2 = CCl4
При пропускании тока водорода над сильно нагретым углеродом, углерод проявляет окислительные свойства:
С + 2H2 = CH4
Взаимодействуя с активными металлами, образует карбиды:
Ca + C = CaC2
CaC2 + 2HCl = CaCl2 + C2H2↑
Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑
Как восстановитель взаимодействует со многими оксидами металлов:
C + CuO = Cu + CO
Взаимодействует с водой:
C + H2O ⇆ CO + H2↑
CO + H2 ⇆ CH3OH
СaO + 3C = CaC2 + CO
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑
Упр.1-4, 9-12 (устно), стр. 209
Упр. 1-5 (устно), стр. 211
Упр. 1-2 (устно), стр. 219
Д/з. §7.3, стр. 207-209, §7.4, стр. 210-211, §7.5, стр. 211-219, упр. 10, стр. 219 |
| Категория: Химия | Добавил: Татьяна (04.12.2014)
| Автор: Татьяна E
|
| Просмотров: 1353
| Рейтинг: 0.0/0 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
