Россия,Хабаровский край,г. Хабаровск

МБОУ гимназия № 5

Учитель химии

Дубинко Ольга Вадимовна

“Углерод и его соединения”

Цель: Развитие познавательного интереса к предмету «Химия» на основе межпредметных связей через обобщение знаний учащихся об углероде и его соединениях на основе литературных произведений.

Задачи

1. Систематизировать знания учащихся об углероде и его соединениях.
2. Используя межпредметные связи, продолжить развивать у учащихся умения сравнивать, сопоставлять, выделять главное, делать выводы, работать с дополнительной литературой, находить практическое применение своим знаниям.
3. Продолжить формирование знаний о единстве мира природы через предметы школьного курса.

Межпредметная интеграция: химия, литература, география, биология,

физика

Девиз урока: На нашем уроке друзья инертным газом быть нельзя!

Т.Б. Жизнь моя в опасности без правил безопасности!

Оборудование.

Таблицы. 1. Техника безопасности при работе в химическом кабинете.

3. Кислотность среды.

4. Таблица растворимости.

5. ПСХЭ Д. И. Менделеева.

6. Кристаллические решётки алмаза, графита.

Реактивы. Растворы соляной и уксусной кислот, гидроксида кальция,

карбонат кальция,

Использование компьютерных технологий. Мультимедийный проектор, экран, презентации к уроку, составленные в программе Power Point.

Использование литературных произведений.

(Все тексты произведений выводятся на экран).

И. А. Ефремов “Алмазная труба”.

И. А. Ефремов “Лезвие бритвы”.

Ж. Верн “Таинственный остров”.

Сказка “Мороз Иванович”.

А. Конан Дойл “Маракотова бездна”.

Г.Р. Хаггард “Клеопатра. Владычица зари”.

Н.М. Достоевский. “Поэма о минералах”.

И. Ефремов “Звёздные корабли”

А. К. Дойл “Случай с переводчиком”.

ХОД УРОКА.

1. Углерод — химический элемент.

Характеристика углерода как химического элемента по ПСХЭ.

1. Аллотропные модификации углерода — алмаз, графит. М.М

Ученик . Модификация алмаза. Ефремов И.А. Алмазная труба.

“В Сибири геологи обнаружили месторождение алмазов. На белом листе рассыпались мелкие кристаллы — столбчатые, призматические, многоугольные красного, бурого, чёрного, голубого, зелёного цвета. Это были сопутствующие алмазу ильменит, пироксен, оливин и другие стойкие минералы. А среди них, подобно кусочкам стекла, но всё же не сходные с ним своим сильным блеском, выделялись мелкие кристаллы алмазов. Здесь были белые, чистой воды камни, были и покрытые шероховатой бурой корочкой. Некоторые кристаллы имели розоватый и зелёный оттенок… Чурилин отделил спичкой зелёный двенадцатигранник. Этот вид алмаза отличается необыкновенной даже для этого камня твёрдостью”.

Ученик задаёт вопросы.

1. Как объяснить различие свойств алмаза и графита?

2. Что нам может подсказать?

3. Сравните строение алмаза и графита.

Ответ. Различие во внутреннем строении веществ, в строении их кристаллических решёток, вызванное в частности, условиями их образования в земной коре.

Алмаз — отличается особо прочной структурой, плотностью 3,5г/см³, благодаря чему он обладает твёрдостью. Окраска алмаза обуславливается примесями. При высокой температуре (800⁰с) он сгорает ослепительным пламенем.

Графит — мягкое вещество, жирное на ощупь. Кристаллы графита имеют слоистую структуру (расстояние между отдельными атомами одного слоя меньше расстояний между слоями). Этим объясняется особое свойство графита (он оставляет след на бумаге). Благодаря электрической проводимости графит применяется для изготовления электродов. Из смеси графита с глиной делают огнеупорные тигли для плавления металлов. Диск 2.

Ученик. Ефремов И.А. “Лезвие бритвы”. М.М.

“Южная Африка. Здесь находятся крупнейшие залежи алмазов. Здесь выпучиваются земные недра, залегающие под гранитной корой, тяжелые, рассланцованные, давлением породы из особой разновидности гранита — эклогиты. Оттуда сквозь трещины пробиваются под гигантским давлением струи раскалённого и сжатого до предела газа, несущие драгоценные алмазы…”

Демонстрация. Кристаллические решётки.

Учитель. Для технических целей сейчас получают искусственные алмазы, однако в этих процессах воспроизводятся естественные условия — высокие температура и давление.

- Предложите технологию получения алмаза в промышленных

условиях.

Ответ.

Из всех простых веществ алмаз имеет максимальное число атомов приходящихся на единицу объёма, атомы углерода «упакованы» в алмазе очень прочно. Поэтому его широко применяют в промышленности; почти 80% добываемых алмазов используются для технических целей. Его используют для обработки различных твердых материалов, для бурения горных пород. Отшлифованные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

Ввиду большой ценности алмазов было предпринято много попыток получить их искусственным путем их грфита. Однако долгое время эти попытки заканчивались неудачей. Только в 1955 году, применив высокое давление и длительный нагрев 3000⁰С, ученым удалосьполучить синтетические алмазы. При указанных условиях происходит перестройка кристаллической решётки графита. Сейчас этот метод является стандартным промышленным методом производства алмазов.

Ученик. Верн Ж. Таинственный остров. М.М.

“Уголь — ценнейшее из полезных ископаемых — ответил инженер, - и природа как будто решила доказать это, создав алмаз, ибо он, в сущности, не что иное, как кристаллический углерод”.

Ученик задаёт вопросы.

1. Вспомните из курса географии как образуется уголь?
2. Какие условия необходимо соблюдать для получения угля?

Ответ. Уголь — продукт разложения древесины и растительных

останков без доступа воздуха. Уголь представляет собой твёрдую

пористую массу.

УГОЛЬ ИСКОПАЕМЫЙ, горючая осадочная порода органического (растительного) происхождения, состоящая из углерода, водорода, кислорода, азота и других второстепенных компонентов.

Превращение торфа в ископаемый уголь, называемое углефикацией, происходило в течение многих миллионов лет и сопровождалось концентрацией углерода и уменьшением содержания трех основных углеобразующих элементов — кислорода, азота и водорода. Главными факторами углефикации являются температура, давление и время.

Свойства углерода.

Ученик. М.М

Интересно одно из специфических свойств угля, с которым мы встречаемся в сказке “Мороз Иванович”: “Между тем Рукодельница воротится, воду процедит, в кувшины нальёт, да ещё какая затейница: коли вода нечиста, так свернёт лист бумаги, наложит в неё угольков да песку крупного насыплет, вставит ту бумагу в кувшин да нальёт в неё воды, а вода-то знай проходит сквозь песок да сквозь уголья и капает в кувшин чистая, словно хрустальная.”

Ученик задаёт вопросы.

- Объясните, как происходит очистка воды?

Ответ. Два метода: фильтрование и адсорбция.

- Что такое адсорбция?

Адсорбция — способность поглощать различные вещества

(газы, растворенные в воде вещества).

-Каковы экологические проблемы очистки воды в Хабаровском крае?

КАЧЕСТВО ВОДЫ В РЕКЕ АМУР - одна из проблем, волнующих население края.

Результаты российско-китайского мониторинга рек Сунгари и Амур, проведенного по программам, утвержденным Хабаровским краем и Госадминистрацией КНР по охране окружающей среды, позволили выявить приоритетные загрязнители, места их поступления, поставить соответствующие вопросы китайской стороне. Принимаемые меры по развитию российско-китайского сотрудничества в области охраны окружающей среды приносят ощутимые результаты. Китайской стороной в настоящее время реализуется программа экологического оздоровления крупнейшего притока реки Амур - реки Сунгари на сумму 1,9 млрд. долларов США. В последний год качество воды Сунгари заметно улучшилось - уменьшилось содержание специфических загрязняющих веществ в воде Амура, после впадения Сунгари.

По-прежнему озабоченность вызывает микробиологическое загрязнение Амура. В текущем году по результатам мониторинга рек Амур и Уссури по предложению Хабаровского края в утвержденный российско-китайский перечень показателей донных отложений и качества воды трансграничных водных объектов введены микробиологические показатели, что является чрезвычайно актуальным для Хабаровского края в связи с продолжающимся в течение 5 лет запретом на купание в Амуре из-за несоответствия качества норм воды по микробиологическим и вирусологическим показателям, вспышкам серозно-вирусного менингита.

Благодаря усилиям правительства края, краевых природоохранных структур, научных и общественных организаций удалось добиться переноса трассы нефтепровода ВСТО-2 ниже по течению от Хабаровска, не прокладывать ее в границах зон санитарной охраны источников питьевого водоснабжения.

Учитель. Одно из наиболее очевидных свойств угля — горение.

Среди продуктов горения выделяются оксиды углерода.

Напишите уравнение этой реакции, рассмотрите с т.з. ОВР и приведите другие примеры проявления углеродом восстановительных свойств. Сравните свойства.

C + O₂ = CO₂ (при полном сгорании)

CO₂ — тяжелее воздуха, не поддерживает горение.

Кислотный оксид: CO₂ — H₂CO₃ — Na₂CO₃

ОПЫТ. CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CO₂ + горящая лучина = затухание.

2С + O₂ = 2CO (при недостатке кислорода) Ядовитый газ. Попадая при дыхании в кровь, быстро соединяется с гемоглобином, образуя прочное соединение карбоксигемоглобин, который лишает возможности гемоглобину переносить кровь. 0,1% угарного газа достаточно в воздухе, чтобы человек потерял сознание и умер. Восстанавливает многие металлы из их оксидов (пирометаллургия). CO + CuO = Cu + CO₂

Горит синим пламенем с выделением большого количества теплоты.

2CO + O₂ = 2CO₂

Ученик. В романе А. Конана Дойла “Маракотова бездна” М.М.

есть эпизод, когда исследователи морских глубин терпят катастрофу и их батискаф остаётся на дне океана: ”Воздух был тяжёлый, спёртый. Он так был пропитан углекислотой, что живительная струя сжатого кислорода с трудом выходила из баллона. Встав на диван, можно ещё было глотнуть чистого воздуха, но отравленная зона поднималась всё выше и выше.”

Вопрос учителя.

Продолжение.

Из критической ситуации исследователей выручили подводные

жители, обитатели затонувшей Атлантиды.

“Наш новый знакомый привязал нам по два ящика на плечи… Внезапно я начал понимать, что в этом не было ничего сверхъестественного, ничего противоречащего законам природы: один из ящичков был, несомненно, оригинальным источником свежего воздуха, а другой - поглотителем отработанных продуктов дыхания”

Проблемный вопрос. Предложить возможный поглотитель углекислого

газа, исходя из его кислотной природы.

Ответ. Гидроксид кальция. Запишите уравнение реакции.

ОПЫТ Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O Диск 3 Кач.р.

Учитель. Именно гидроксид кальция был применён в кислородных аппаратах закрытого типа, используемых альпинистами в Гималайском высокогорье.

Кроме того, изолирующие противогазы пожарных, шахтёров, военных обязательно имеют поглотитель для отработанных продуктов дыхания.

Углекислый газ — кислотный оксид.

Ему соответствует угольная кислота.

H₂CO₃ - Слабая, неустойчивая, образует два типа солей — гидрокарбонаты, карбонаты.

Ученик. Роман Г.Р. Хаггарда “Клеопатра. Владычица зари.”М.М.

“…она вынула из уха одну из тех огромных жемчужин… и… опустила жемчужину в уксус. Наступило молчание, потрясённые гости, замерев, наблюдали, как несравненная жемчужина медленно растворяется в крепком уксусе. Вот от неё не осталось и следа, и тогда Клеопатра подняла кубок, покрутила его, взбалтывая уксус, и выпила весь до последней капли”.

Ученик задаёт вопрос.

Объясните растворение жемчужины.

Ответ. Её основу составляет карбонат кальция.

ОПЫТ. (Провести с HCl)

2CH₃COOH + CaCO₃ = (CH₃COO)₂Ca + H₂CO₃ (CO₂ + H₂O)

Учащиеся записывают уравнение реакции и подчёркивают, что данная реакция — качественная на соли угольной кислоты.

Учитель. Природные карбонаты — сода, мел, мрамор, известняк — имеют чрезвычайно большое практическое значение. Сходство состава двух последних отражено в стихах (Н.М. Достоевский. “Поэма о минералах”):

По формуле, как ни смотри,

Они не разнятся никак.

Все те же кальций це о три,

Как мрамор, так и известняк.

Кроме уже рассмотренных соединений углерод входит в состав органических веществ; он, по сути, основа всей живой природы.

Ученик. В романе И Ефремова “Звёздные корабли” М.М.

“Доказана общность химических и физических законов во всех глубинах мирового пространства… живое вещество, состоящее из наиболее сложных молекул, в основе своей должно иметь углерод — элемент, способный образовывать сложные соединения”.

Итак, соединения углерода очень распространены. Кроме ископаемого угля, в недрах Земли находятся большие скопления нефти, представляющей сложную смесь различных углеродсодержащих соединений, преимущественно углеводородов. В земной коре встречаются в огромных количествах соли угольной кислоты, особенно карбонат кальция. В воздухе всегда имеется углекислый газ. Растительные и животные организмы состоят из веществ, в образовании которых главное участие принимает углерод. Таким образом, этот элемент — один из распространенных на Земле.

1. Углерод считается царём живой природы, хотя в природе его находится только 0,35%.
2. Все люди земного шара в сутки выдыхают в атмосферу в переводе на чистый уголь 156млн. тонн углерода, что составило бы 3 млн. 120 тыс. вагонов.
3. Если расходовать уголь, как это делается в наше время, то его хватит на 1200 лет.
4. В Лондоне на каждого жителя в год приходится столько сажи, сколько весит сам человек.

4. Завершающий этап.

РЕФЛЕКСИЯ.

Пришло время подводить итоги.

И не мало важную роль в этом сыграла взаимосвязь наук, взглядов на происходящие в мире процессы. Ведь мир един, а в нем — одни и те же законы, явления, под каким бы углом мы их не рассматривали на уроках химии, физики, биологии…..

Поделитесь своими впечатлениями по уроку.

На уроке

Я узнал….

Я научился….

Я почувствовал, что…..

Благодарю вас за урок и те знания, которые вы сегодня показали. И пусть по жизни вас ведет мудрая русская поговорка: «Не стыдно не знать, стыдно не учить». Урок окончен. До свидания!