Реферат: «Загальні відомості про неметали та їх сполуки»

Головне управління освіти і науки

Харківської обласної державної адміністрації

Харківський обласний методичний центр професійно – технічної підготовки

Вище професійно – технічне училище будівництва


Розділ І. «Загальні відомості про неметали та їхні сполуки»

(27 год)

Тема3 «Карбон і силіцій»(9 годин)


Урок № 27-35


Тематична контрольна робота: урок №35


Викладач: ЖакунВМ

Розділ 1


Тема «Загальні відомості про неметали та їх сполуки»


(9 годин)


Урок № 27.

Карбон і Силіцій, їх місце в періодичній системі, будова атомів. Алотропні модифікації Карбону.

Урок № 28

Хімічні властивості карбону і силіцію: взаємодія з киснем, воднем, відновні властивості.

Урок № 29

Оксиди карбону (II) і карбону (ІУ), Оксид силіцію (IV). їхні властивості, застосування. Поняття про парниковий ефект.

Урок № 30

Карбонатна кислота і карбонати. Якісна реакція на карбонат-іони. Перетворення карбонатів. Поняття про кислі солі. Поняття про твердість води

Урок № 31

^ Практична робота. Добування оксиду карбону (IV). Взаємоперетворення карбонатів і гідрокарбонатів

Урок № 32

Кругообіг Карбону в природі

Урок № 33

Силікатна кислота і силікати .Будівельні матеріали

Урок № 34

Поширення Карбону і Силіцію в природі, їхнє значення в живій і не живій природі

Урок № 35

Контрольна робота


Зміст тематичної папки



Перелік питань, які будуть відпрацьовані при вивчені теми: «Карбон і Силіцій»

Плани уроків з конспектами до уроків і прикладами дидактичного матеріалу.

Завдання для оцінювання знань учнів.

Характеристика теми.

Методичні рекомендації

Питання, які будуть відпрацьовані при вивчені теми: «Карбон і Силіцій»


1. Характеристика Карбону і Силіцію за положенням у ПСХЕ. Будова атома. Можливі ступені окиснення.

2. Поширення Карбону і силіцію в природі
3. Алотропні модифікації Карбону.

4. Адсорбція

5. Хімічні властивості карбону і його отримання.

6.Хімічні властивості силіцію і його отримання.

7 Оксиди карбону і силіцію (будова молекул, фізичні властивості, хімічні властивості, отримання.)

8.Якісна реакція для виявлення вуглекислого газу.

9. Карбонатна кислота та її властивості

10. Якісна реакція на карбонат іони.

11Твердість води ( постійна і непостійна).

12. Методи усунення твердості води.

13.Дослідження впливу засобів побутової хімії

14 Кругообіг карбону в природі.

15.Силікатна кислота, її властивості

16. Будівельні матеріали.


№ уроку 27

Тема: Загальні відомості про неметали та їх сполуки

^ Тема уроку: Карбон. Будова атома. Алотропні модифікації Карбону. Адсорбція.

Мета: познайомити учнів з представниками четвертої групи головної підгрупи – Карбоном і силіцієм; розглянути будову атома, валентні можливості атома Карбону і сіліцію; вивчити алотропні модифікації цієї речовини, їх властивості, застосування; вивчити явище адсорбції; вдосконалювати вміння складати опорний конспект, а також уміння аналізувати, порівнювати, узагальнювати різні факти.

^ Обладнання і матеріали: Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва, дидактичний роздатковий матеріал.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід уроку.

^ Організаційний етап

- Перевірка облікового складу учнів

- Перевірка готовності групи до уроку

- Запис дати, теми, плану уроку.

^ 2. Підготовка до основного етапу занять (мотивація)
Відгадайте загадку:
Зовут меня на букву «С»
Всё видно на моём лице,
Валентность у меня четыре,
Бывает иногда и два.
По атомной 12 массе
Встречаюсь я везде, всегда.
В свободном виде – крайне редко
Алмазом крепким я лежу.
А вот графитом – очень часто,
Везде и всюду я пишу.
Но это только в чистом виде,
А если посмотреть вокруг –
В живых и мёртвых организмах,
В угле, и торфе, и оксидах,
В солях, кислотах, даже в меле –
Везде и всюду я живу.

Сьогодні ми відвідаємо країну Карбону – елемента життя. Карбон відкриває головну підгрупу четвертої групи.

^ 3. Вивчення нового матеріалу.

1. Характеристика Карбону за положенн

м у ПСХЕ. Будова атома. Можливі ступені окиснення.

Самостійна робота учні з періодичною системою, дидактичним матеріалом „Характеристика елемента за положенням у ПСХЕ”
Перевірка роботи учнів (обговорення результатів роботи)

2. Поширення Карбону в

рироді
(на дошці ромашка – план вивчення)

Учні працюють з дидактичним матеріалом „Карбон. Поширення у природі”.
Складають конспект за планом.
Перевірка роботи учнів (обговорення результатів роботи)

3. Алотропні модифікації Карбону.

Для неметалів характерне явище алотропії. І Карбон не виключення.
Учні працюють з дидактичним матеріалом „Алотропні модифікації Карбону”.
Самостійна робота з підручником . заповнити таблицю „Характеристика алотропних модифікацій Карбону”.

4. Адсорбція

Учні спостерігають демонс

рацію знебарвлення розчину лакмусу таблетками активованого вугілля.
Користуючись параграфом підручника дають відповідь на питання 113 на с.86


Карбон – хімічний елемент IV групи головної підгрупи Періодичної системи Д.І.Менделєєва, належить до макроелементів.



C

6

12,0107

2s22p2

карбон



У природі існує у вигляді простих речовин алмазу та графіту, а також у вигляді сполук. Карбон входить до складу 112 мінералів і гірських порід, горючих корисних копалин, зокрема, антрацит містить 96% карбону, нафта – 85%, кам’яне вугілля – 80%, деревина – 50%. Карбон є складовою горючих сланців, природного, попутного й нафтових газів. У вигляді сполук присутній в атмосфері, гідросфері, в рослинах, тваринах та в організмі людини.

Карбон поширений у космосі. Метан (СН4) та вуглекислий газ (СО2) знайдено в складі майже всіх планет Сонячної системи та Сонця. Сполуки Карбону присутні в зірках, кометах, туманностях та метеоритах. Доведено, до виникнення Карбону в зіркових речовинах – результат термоядерних реакцій.

Карбон у вигляді вуглекислого газу входить до складу атмосфери та складає за об’ємом 0,03%. У гідросфері цього газу майже в 60 разів більше, ніж в атмосфері.

У живих організмах частка Карбону може становити майже 18% за масою. Рослини на світлі поглинають вуглекислий газ і синтезують вуглеводні – сполуки Карбону. Цей процес називається фотосинтезом.

У той же час вуглекислий газ безперервно наповнює атмосферу за рахунок життєдіяльності тварин, рослин, людини, вулканічної діяльності, тобто відбувається постійний кругообіг Карбону в природі.

Важко уявити існування життя на планеті Земля без Карбону. Карбон – життєво важливий елемент організму людини, оскільки є скелетною основою всіх органічних сполук. Вміст Карбону в організмі людини масою 70 кг становить 14,7 кг (21%). Карбон входить до складу білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів, ферментів, вітамінів, гормонів та мінеральних солей.
Вміст Карбону в білках становить 50 – 55%, у глюкозі – 40%, у глікогені – 44,44%. Вітамін Е містить 80,93% Карбону, вітамін Д – 92,09%. Один з гормонів – адреналін – на 59% складається з цього елемента.

Потрапляє Карбон в організм людини разом з питною водою (у вигляді іонів НСО32-) та з продуктами харчування. Продукти рослинного і тваринного походження містять білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні солі, з яких організм будує свої органи, здійснює життєві процеси.

Антропогенними джерелами надходження Карбону в довкілля є аерозолі, що крім сажі містять СО та СО2, промислові підприємства автомобільного транспорту й побутові опалювальні системи.

Через органи дихання сажа потрапляє в організм людини, де спричиняє антракози, бронхіти, які згодом провокують виникнення туберкульозу та онкологічні хвороби людей. Найчастіше такі хвороби виникають у шахтарів, робітників коксохімічних печей, цукрорафінадних заводів та робітників, зайнятих на виробництві й використанні технічного вуглецю. Дрібні часточки сажі, потрапляючи в око, призводять до різних захворювань очей. У разі постійного контактування шкіри робітників із сажею можливий розвиток шкірних хвороб у вигляді дерматитів і дерматозів. Потрапляючи в ротову порожнину, сажа руйнує зуби.

^ Алотропні модифікації Карбону.

XVII ст.: Аксель де-Бут, а потім Ньютон висловили припущення про те, що алмаз повинен горіти.

1694 р: флорентійські академіки провели дослід спалювання алмазу у фокусі вигнутого дзеркала. Алмаз спочатку тлів, як вугілля, а потім повністю згорів.
1772 р: Лавуазьє остаточно довів, що при спалюванні алмазу, як і при спалюванні вугілля, виходить лише вуглекислий газ.
1779 р: Шееле довів, що графіт та вугілля – видозміни одного й того самого елемента.
1797 р: Теннант після багатьох дослідів дійшов висновку: алмаз – чистісінький Карбон.

1841 р: Берцеліус вперше дав характеристику сажі, алмазу та графіту як видозмінення того самого елемента і ввів у хімію поняття „алотропія”.
1968 р: в лабораторії російського вченого Сладкова синтезували ще одну алотропну модифікацію Карбону – карбін, що має лінійну структуру.
1985 р: вчені США одержали нову алотропну модифікацію – букибол С60, який має сферичну структуру (форма футбольного м’яча)

Властивості

Алмаз

Графіт

Тип кристалічної решітки

 

 

Твердість

 

 

Колір

 

 

Блиск

 

 

Електропровідність

 

 

Галузі застосування

 

 




^ 4. Закріплення знань
Учні разом з вчителем розбирають тести.

5. Домашнє завдання. Робота з конспектом, знайти матеріал про:
- вуглецевий годинник,
- історію відкриття адсорбції

^ 6. Підведення підсумків уроку.

1. Самооцінювання учнів
2. Оцінювання учителем роботи класу та окремих учнів
3. Аргументація виставлених оцінок


Головне управління освіти і науки

Харківської обласної державної адміністрації

Харківський обласний методичний центр професійно – технічної підготовки

Вище професійно – технічне училище будівництва

м. Харків


Самостійна робота з теми

«Карбон і Силіцій»


Тема уроку:«Карбон. Будова атома. Алотропні модифікації Карбону. Адсорбція.»

Назва самостійної роботи: «Характеристика елемента за положенням у Періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва»


Урок № 27

Урок №27

Самостійна робота

«Характеристика елемента за положенням у Періодичній системі хімічних елементів Д.І. Менделєєва»

C

6

12,0107

2s22p2

Карбон



План характеристики:


Назва елементу

Порядковий номер елемента (заряд ядра).

Період, в якому знаходиться елемент (кількість енергетичних рівней).

Група, в якій знаходиться елемент (кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні.)

Визначити за положенням в періодичній системі Д.І. Менделєєва до металів, або неметалів відноситься елемент.

Атомна маса елементу.

Написати формулу найвищого оксиду.





Головне управління освіти і науки

Харківської обласної державної адміністрації

Харківський обласний методичний центр професійно – технічної підготовки

Вище професійно – технічне училище будівництва

м. Харків


Самостійна робота з теми

«Карбон і Силіцій»


Тема уроку:«Карбон. Будова атома. Алотропні модифікації Карбону. Адсорбція.»

Назва самостійної роботи: «Карбон. Поширення у природі»


Урок № 27

Урок №27

Самостійна робота

«Карбон. Поширення у природі»


Завдання:

Зробити опорний конспект.

План

1 Поширення у природі у вигляді простих речовин

2.Поширення у космосі.

3.Знаходження карбону в складі атмосфери і гідросфери

4. Знаходження карбону в живих організмах.

У природі існує у вигляді простих речовин алмазу та графіту, а також у вигляді сполук. Карбон входить до складу 112 мінералів і гірських порід, горючих корисних копалин, зокрема, антрацит містить 96% карбону, нафта – 85%, кам’яне вугілля – 80%, деревина – 50%. Карбон є складовою горючих сланців, природного, попутного й нафтових газів. У вигляді сполук присутній в атмосфері, гідросфері, в рослинах, тваринах та в організмі людини.

Карбон поширений у космосі. Метан (СН4) та вуглекислий газ (СО2) знайдено в складі майже всіх планет Сонячної системи та Сонця. Сполуки Карбону присутні в зірках, кометах, туманностях та метеоритах. Доведено, до виникнення Карбону в зіркових речовинах – результат термоядерних реакцій.

Карбон у вигляді вуглекислого газу входить до складу атмосфери та складає за об’ємом 0,03%. У гідросфері цього газу майже в 60 разів більше, ніж в атмосфері.

У живих організмах частка Карбону може становити майже 18% за масою. Рослини на світлі поглинають вуглекислий газ і синтезують вуглеводні – сполуки Карбону. Цей процес називається фотосинтезом.

У той же час вуглекислий газ безперервно наповнює атмосферу за рахунок життєдіяльності тварин, рослин, людини, вулканічної діяльності, тобто відбувається постійний кругообіг Карбону в природі.

Важко уявити існування життя на планеті Земля без Карбону. Карбон – життєво важливий елемент організму людини, оскільки є скелетною основою всіх органічних сполук.
Вміст Карбону в організмі людини масою 70 кг становить 14,7 кг (21%). Карбон входить до складу білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів, ферментів, вітамінів, гормонів та мінеральних солей.
Вміст Карбону в білках становить 50 – 55%, у глюкозі – 40%, у глікогені – 44,44%. Вітамін Е містить 80,93% Карбону, вітамін Д – 92,09%. Один з гормонів – адреналін – на 59% складається з цього елемента.

Потрапляє Карбон в організм людини разом з питною водою (у вигляді іонів НСО3-) та з продуктами харчування. Продукти рослинного і тваринного походження містять білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні солі, з яких організм будує свої органи, здійснює життєві процеси.

Антропогенними джерелами надходження Карбону в довкілля є аерозолі, що крім сажі містять СО та СО2, промислові підприємства автомобільного транспорту й побутові опалювальні системи.

Через органи дихання сажа потрапляє в організм людини, де спричиняє антракози, бронхіти, які згодом провокують виникнення туберкульозу та онкологічні хвороби людей. Найчастіше такі хвороби виникають у шахтарів, робітників коксохімічних печей, цукрорафінадних заводів та робітників, зайнятих на виробництві й використанні технічного вуглецю.
Дрібні часточки сажі, потрапляючи в око, призводять до різних захворювань очей. У разі постійного контактування шкіри робітників із сажею можливий розвиток шкірних хвороб у вигляді дерматитів і дерматозів. Потрапляючи в ротову порожнину, сажа руйнує зуби.


Головне управління освіти і науки

Харківської обласної державної адміністрації

Харківський обласний методичний центр професійно – технічної підготовки

Вище професійно – технічне училище будівництва

м. Харків


Самостійна робота з теми

«Карбон і Силіцій»


Тема уроку:«Карбон. Будова атома. Алотропні модифікації Карбону. Адсорбція.»

Назва самостійної роботи: «Алотропні модифікації карбону»


Урок № 27

Урок №27

Самостійна робота

^ Алотропні модифікації карбону

XVII ст.: Аксель де-Бут, а потім Ньютон висловили припущення про те, що алмаз повинен горіти.
1694 р: флорентійські академіки провели дослід спалювання алмазу у фокусі вигнутого дзеркала. Алмаз спочатку тлів, як вугілля, а потім повністю згорів.
1772 р: Лавуазьє остаточно довів, що при спалюванні алмазу, як і при спалюванні вугілля, виходить лише вуглекислий газ.
1779 р: Шееле довів, що графіт та вугілля – видозміни одного й того самого елемента.
1797 р: Теннант після багатьох дослідів дійшов висновку: алмаз – чистісінький Карбон.
1841 р: Берцеліус вперше дав характеристику сажі, алмазу та графіту як видозмінення того самого елемента і ввів у хімію поняття „алотропія”.
1968 р: в лабораторії російського вченого Сладкова синтезували ще одну алотропну модифікацію Карбону – карбін, що має лінійну структуру.
1985 р: вчені США одержали нову алотропну модифікацію – букибол С60, який має сферичну структуру (форма футбольного м’яча)

Має чотири алотропні модифікації: алмаз, графіт, карбін і фулерен. :

Алмаз







Алмаз кубічний

Алмаз гексагональний

Карбін



поліін



кумулен


Графіт.




Фулерен.



Існує ще аморфний карбон –  сажа, склоуглерод.


Заповнити таблицю:

Властивості

Алмаз

Графіт

Тип кристалічної решітки

 

 

Твердість

 

 

Колір

 

 

Блиск

 

 

Електропровідність

 

 

Галузі застосування

 

 


№ уроку28

Тема: Загальні відомості про неметали та їх сполуки


Тема уроку: Хімічні властивості вуглецю і силіцію: взаємодія з киснем, воднем, відновні властивості


Мета: розглянути хімічні властивості простих речовин утворених карбоном і силіцієм; дати уявлення про відновні властивості карбону і силіцію; повторити поняття окисник і відновник.

^ Тип уроку:. комбінований

Обладнання і матеріали: Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва, зразки мінералів: .колекція: «Мінеральні та гірські породи», «Вапняки»


Епіграф розумне вже передумане, треба тільки спробувати

передумати це ще один раз".

___________________


Базові поняття і терміни: відновні властивості, карбіди, силіциди, силани, активність і інертність елементів

Структура уроку:

1Організаційний етап.

2.Підготовка до основного етапу занять (мотивація).

3.Актуалізація опорних знань.

4.Вивчення нового матеріалу

5.Закріплення знань .

6.Домашнє завдання.

7.Підведення підсумків уроку

Хід уроку

^ 1.Організаційний етап

- Перевірка облікового складу учнів

- Перевірка готовності групи до уроку

- Запис дати, теми, плану уроку.

2.Підготовка до основного етапу занять (мотивація).

На кожному уроці ми з вами проходимо маленьку сходинку в набуванні знань з хімії, а це є знаннями нашого життя, Скажіть, а чи потрібно нам знати як ведуть ті чи інші речовини в оточуючому нас середовищі. Можливо ці знання нам зовсім не потрібні?

Проблемне запитання:

Які сполуки карбону і силіцію на ваш погляд віджіграють в нашому житті важливу роль? Чому?

^ 3.Актуалізація опорних знань:

Двоє учнів роблять доповіді по темам:

- вуглецевий годинник,
- історію відкриття адсорбції

Опитування:

Де в періодичній системі знаходиться карбон?

Де в періодичній системі знаходяться силіцій?

Це метали чи неметали?

З якими речовинами реагують неметали?

Яку валентність і ступень окислення вони виявляють у сполуках?


^ 4.Вивчення нового матеріалу
І. Учні заповнюють таблицю «Хімічні властивості вуглецю і силіцію» спираючись на інформацію, яку надає вчитель, або за теоретичним матеріалом наданим до самостійної роботи Взаємодія Карбону Силіцію з галогенами з киснем з неметалами
з металами

з водою

оксидами металів

з галогеноводнями

з кислотами

з лугами
Роблять порівняльну характеристику хімічної взаємодії кремнію і силіцію. Хімічні властивості вуглецю
Взаємодія з фтором

Вуглець володіє низькою реакційною здатністю, з галогенів реагує тільки з фтором:

С + 2F2 = CF4.

Взаємодія з киснем

При нагріванні взаємодіє з киснем:

2С + О2 = 2СО,

С + О2 = СО2,

утворюючи оксиди СО і СО2.

Взаємодія з іншими неметалами

Реагує з сіркою:

С + 2S = CS2.

не взаємодіє з нітрогеном і фосфором.

Реагує з воднем у присутності нікелевого каталізатора, утворюючи метан:

C + 2H2 = CH4.

Взаємодія з металами

Здатний взаємодіяти з металами, утворюючи карбіди:

Ca + 2C = CaC2.

Взаємодія з водою

При пропусканні водяної пари через розжарене вугілля утворюється оксид вуглецю (II) і водень:

C + H2O = CO + H2.

Відновні властивості

Вуглець здатний відновлювати багато металів з їх оксидів:

2ZnO + C = 2Zn + CO2.

Концентровані сульфатна і нітратна кислоти при нагріванні окисляють вуглець до оксиду вуглецю (IV):

C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

C + 4HNO3 = CO2 + 4NO2 + 2H2O.
Карбіди
З'єднання вуглецю з металами називаються карбіди. Їх склад не підкоряється простим правилам валентності, а хімічний зв'язок змінюється від іонної і ковалентної до чисто металевою.

За типом хімічного зв'язку карбіди діляться на ковалентні, іонні, або солетворні, і металеві.

Іонні карбіди містять іони С4-, наприклад: карбід алюмінію Al3C4, карбід бериліяBe2C, формально вони є продуктами заміщення водню в метані на метал і називаються метанидами. При їх гідролізі утворюється метан.

Деякі карбіди містять іони С22-, наприклад, карбід кальцію CaC2, вони формально є похідними ацетилену і називаються ацетиленідом. До них відносяться карбіди лужних і лужньо-земельних металів, при їх гідролізі утворюється ацетилен.

У структурі карбідів літію Li4C3 і магнію Mg2C3 міститься лінійний іон С34-. При їх гідролізі утворюється суміш метилацетилену і аллена.

До металевих відносяться карбіди d-элементів з делокалізованим металевим зв'язком. Вони хімічно інертні, проявляють металеві властивості, володіють високою твердістю, жароміцністю, високими температурами плавлення.

Ковалентні карбіди – з'єднання вуглецю з неметалами.
Хімічні властивості кремнію
Взаємодія з галогенами

За звичайних умов кремній досить інертний, що пояснюється міцністю його кристалічної решітки, безпосередньо взаємодіє тільки з фтором, при цьому проявляє відновні властивості:

Si + 2F2 = SiF4.

З хлором реагує при нагріванні до 400–600  °С:

Si + 2Cl2 = SiCl4.

Взаємодія з киснем

Подрібнений кремній при нагріванні до 400–600  °С реагує з киснем:

Si + O2 = SiO2.

Взаємодія з іншими неметалами

При дуже високій температурі близько 2000  °С реагує з вуглецем:

Si + C = SiC

і бором:

Si + 3B = B3Si.

При 1000  °С реагує з азотом:

3Si + 2N2 = Si3N4.

З воднем не взаємодіє.

Взаємодія з галогеноводнями

З фтороводнем реагує за звичайних умов:

Si + 4HF = SiF4 + 2H2,

з хлороводнем – при 300  °С, з бромоводнем – при 500  °С.

Взаємодія з металами

Окислювальні властивості для кремнію менш характерні, але вони виявляються в реакціях з металами, при цьому утворює силіциди:

2Ca + Si = Ca2Si.

Взаємодія з кислотами

Кремній стійкий до дії кислот, в кислому середовищі він покривається нерозчинною плівкою оксиду і пасивується. Кремній взаємодіє тільки з сумішшю плавикової і азотної кислот:

3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O.

Взаємодія з лугами

Розчиняється в лугах, утворюючи силікат і водень:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.
Силани
Водневі з'єднання кремнію – силани SinH2n+2 – відносяться до групи кремнійводневих з'єднань, відомі силани з n = 14. Всі вони дуже отруйні речовини з неприємним запахом. Перші два – SiH4 і Si2H6– гази, Si3H8 і Si4H10 – рідини, останні – тверді речовини.

Найбільш вивчено просте з'єднання SiH4 – силан. Молекула силана має будову тетраедра, довжина зв'язку Si – H рівна 0,109  нм.



Багато силани на повітрі запалали і згорають з великим виділенням тепла:

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O.

Силани – кислотні гідриди, активно взаємодіють з лугами:

SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2.

У нейтральному і кислому середовищі силани стійкі.

Силан є сильним відновником:

SiH4 + 2AgCl = SiH3Cl + HCl + 2Ag.

При нагріванні він розкладається:

SiH4 = Si + 2H2.

Утворюються при дії на силіцид магнію соляною кислотою:

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4.

Силани хімічно менш стійкі, чим вуглеводні.
Силіциди
При заміщенні водню на метал в силані утворюються силіциди. Їх склад не підкоряється простим правилам валентності, а хімічний зв'язок змінюється від практично іонною до металевої.

Силіциди лужних і лужньо-земельних металів характеризуються переважно іонним типом зв'язку, вони хімічно активні. Багато хто з них складається з катіонів металу і тетраедрів Si44-. Вони легко розкладаються водою з виділенням водню:

Na2Si + 3H2O = Na2SiO3 + 3H2

або розбавленими кислотами з виділенням силана:

Ca2Si + 2H2SO4 = 2CaSO4 + SiH4.

Багато силіцидів перехідних металів володіють металевою провідністю.

У силіциди неметалів найчастіше реалізується ковалентний зв'язок. Серед таких силіцидів найбільше значення має карбід кремнію – карборунд SIC, що має структуру алмазу, він характеризується високою твердістю і температурою плавлення, а також високою хімічною стійкістю.

Виходять силіциди сплавом простих речовин або відновленням суміші оксидів коксом в електропечах:

2Mg + Si = Mg2Si,

2MgO + SiO2 + 4C = Mg2Si + 4CO.
^ Отримання (за допомогою вчителя складають опорний конспект)
У лабораторії

Відновленням з оксиду магнієм або алюмінієм:

SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO;

3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3.

У промисловості

Відновленням з оксиду коксом в електричних печах:

SiO2 + 2C = Si + 2CO.

При такому процесі кремній досить сильно забруднений карбідами кремнію.

Найбільш чистий кремній отримують відновленням тетрахлориду кремнію воднем при 1200  °С:

SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl,

або цинком:

SiCl4 + 2Zn = Si + 2ZnCl2.

Також чистий кремній виходить при термічному розкладанні силана:

SiH4 = Si + 2H2


5. Закріплення знань:


6.Домашнє завдання:

Складіть кросворд на основі отриманих знань на уроці.

^ 7.Підведення підсумків уроку.

1. Самооцінювання учнів
2. Оцінювання учителем роботи класу та окремих учнів
3. Аргументація виставлених оцінок


Головне управління освіти і науки

Харківської обласної державної адміністрації

Харківський обласний методичний центр професійно – технічної підготовки

Вище професійно – технічне училище будівництва

м. Харків


Самостійна робота з теми

«Карбон і Силіцій»


Тема уроку:«Хімічні властивості вуглецю і силіцію»

Назва самостійної роботи: «Хімічні властивості вуглецю і силіцію»


Урок № 28

Теоретичні відомості
^ Хімічні властивості вуглецю
Взаємодія з фтором

Вуглець володіє низькою реакційною здатністю, з галогенів реагує тільки з фтором:

С + 2F2 = CF4.

Взаємодія з киснем

При нагріванні взаємодіє з киснем:

2С + О2 = 2СО,

С + О2 = СО2,

утворюючи оксиди СО і СО2.

Взаємодія з іншими неметалами

Реагує з сіркою:

С + 2S = CS2.

не взаємодіє з нітрогеном і фосфором.

Реагує з воднем у присутності нікелевого каталізатора, утворюючи метан:

C + 2H2 = CH4.

Взаємодія з металами

Здатний взаємодіяти з металами, утворюючи карбіди:

Ca + 2C = CaC2.

Взаємодія з водою

При пропусканні водяної пари через розжарене вугілля утворюється оксид вуглецю (II) і водень:

C + H2O = CO + H2.

Відновні властивості

Вуглець здатний відновлювати багато металів з їх оксидів:

2ZnO + C = 2Zn + CO2.

Концентровані сульфатна і нітратна кислоти при нагріванні окисляють вуглець до оксиду вуглецю (IV):

C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

C + 4HNO3 = CO2 + 4NO2 + 2H2O.
Карбіди
З'єднання вуглецю з металами називаються карбіди. Їх склад не підкоряється простим правилам валентності, а хімічний зв'язок змінюється від іонної і ковалентної до чисто металевою.

За типом хімічного зв'язку карбіди діляться на ковалентні, іонні, або солетворні, і металеві.

Іонні карбіди містять іони С4-, наприклад: карбід алюмінію Al3C4, карбід бериліяBe2C, формально вони є продуктами заміщення водню в метані на метал і називаються метанидами. При їх гідролізі утворюється метан.

Деякі карбіди містять іони С22-, наприклад, карбід кальцію CaC2, вони формально є похідними ацетилену і називаються ацетиленідом. До них відносяться карбіди лужних і лужньо-земельних металів, при їх гідролізі утворюється ацетилен.

У структурі карбідів літію Li4C3 і магнію Mg2C3 міститься лінійний іон С34-. При їх гідролізі утворюється суміш метилацетилену і аллена.

До металевих відносяться карбіди d-элементів з делокалізованим металевим зв'язком. Вони хімічно інертні, проявляють металеві властивості, володіють високою твердістю, жароміцністю, високими температурами плавлення.

Ковалентні карбіди – з'єднання вуглецю з неметалами.
Хімічні властивості кремнію
Взаємодія з галогенами

За звичайних умов кремній досить інертний, що пояснюється міцністю його кристалічної решітки, безпосередньо взаємодіє тільки з фтором, при цьому проявляє відновні властивості:

Si + 2F2 = SiF4.

З хлором реагує при нагріванні до 400–600  °С:

Si + 2Cl2 = SiCl4.

Взаємодія з киснем

Подрібнений кремній при нагріванні до 400–600  °С реагує з киснем:

Si + O2 = SiO2.

Взаємодія з іншими неметалами

При дуже високій температурі близько 2000  °С реагує з вуглецем:

Si + C = SiC

і бором:

Si + 3B = B3Si.

При 1000  °С реагує з азотом:

3Si + 2N2 = Si3N4.

З воднем не взаємодіє.

Взаємодія з галогеноводнями

З фтороводнем реагує за звичайних умов:

Si + 4HF = SiF4 + 2H2,

з хлороводнем – при 300  °С, з бромоводнем – при 500  °С.

Взаємодія з металами

Окислювальні властивості для кремнію менш характерні, але вони виявляються в реакціях з металами, при цьому утворює силіциди:

2Ca + Si = Ca2Si.

Взаємодія з кислотами

Кремній стійкий до дії кислот, в кислому середовищі він покривається нерозчинною плівкою оксиду і пасивується. Кремній взаємодіє тільки з сумішшю плавикової і азотної кислот:

3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O.

Взаємодія з лугами

Розчиняється в лугах, утворюючи силікат і водень:

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.
Силани
Водневі з'єднання кремнію – силани SinH2n+2 – відносяться до групи кремнійводневих з'єднань, відомі силани з n = 14. Всі вони дуже отруйні речовини з неприємним запахом. Перші два – SiH4 і Si2H6– гази, Si3H8 і Si4H10 – рідини, останні – тверді речовини.

Найбільш вивчено просте з'єднання SiH4 – силан. Молекула силана має будову тетраедра, довжина зв'язку Si – H рівна 0,109  нм.



Багато силани на повітрі запалали і згорають з великим виділенням тепла:

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O.

Силани – кислотні гідриди, активно взаємодіють з лугами:

SiH4 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 4H2.

У нейтральному і кислому середовищі силани стійкі.

Силан є сильним відновником:

SiH4 + 2AgCl = SiH3Cl + HCl + 2Ag.

При нагріванні він розкладається:

SiH4 = Si + 2H2.

Утворюються при дії на силіцид магнію соляною кислотою:

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4.

Силани хімічно менш стійкі, чим вуглеводні.
Силіциди
При заміщенні водню на метал в силані утворюються силіциди. Їх склад не підкоряється простим правилам валентності, а хімічний зв'язок змінюється від практично іонною до металевої.

Силіциди лужних і лужньо-земельних металів характеризуються переважно іонним типом зв'язку, вони хімічно активні. Багато хто з них складається з катіонів металу і тетраедрів Si44-. Вони легко розкладаються водою з виділенням водню:

Na2Si + 3H2O = Na2SiO3 + 3H2

або розбавленими кислотами з виділенням силана:

Ca2Si + 2H2SO4 = 2CaSO4 + SiH4.

Багато силіцидів перехідних металів володіють металевою провідністю.

У силіциди неметалів найчастіше реалізується ковалентний зв'язок. Серед таких силіцидів найбільше значення має карбід кремнію – карборунд SIC, що має структуру алмазу, він характеризується високою твердістю і температурою плавлення, а також високою хімічною стійкістю.

Виходять силіциди сплавом простих речовин або відновленням суміші оксидів коксом в електропечах:

2Mg + Si = Mg2Si,

2MgO + SiO2 + 4C = Mg2Si + 4CO.

Урок №28

Самостійна робота

За матеріалами « Теоретичні відомості» скласти таблицю:

Взаємодія Карбону Силіцію з галогенами з киснем з неметалами
з металами

з водою

оксидами металів

з галогеноводнями

з кислотами

з лугами


№ уроку29

^ Тема: Загальні відомості про неметали та їх сполуки


Тема уроку: Оксиди карбону (II) і карбону (ІУ), Оксид силіцію (IV). їхні властивості, застосування. Поняття про парниковий ефект

Мета: вивчити будову, властивості, та застосування оксидів карбону і силіцію. Розкрити значення оксиду карбону(ІІ), як відновника і палива, показати отруйність угарного газу. Дати уявлення про значення в житті людини і рослин оксиду карбону (ІV). Розглянути питання про забруднення оточуючого середовища (парниковий ефект).

^ Тип уроку:. комбінований

Обладнання і матеріали: Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва, зразки мінералів: .колекція: «Мінеральні та гірські породи», «Вапняки»


^ Базові поняття і терміни: оксиди, тепловий ефект реакції, кислотні властивості, окисник, відновник

Структура уроку:

1.Організаційний етап.

2.Підготовка до основного етапу занять (мотивація).

3.Актуалізація опорних знань.

4.Вивчення нового матеріалу

5.Закріплення знань .

6.Домашнє завдання.

7.Підведення підсумків уроку

Хід уроку

1.Організаційний етап

- Перевірка облікового складу учнів

- Перевірка готовності групи до уроку

- Запис дати, теми, плану уроку.

^ 2.Підготовка до основного етапу занять (мотивація).

Один із учнів виступає з цікавими повідомленнями:


• За один сонячний день 1га лісу поглинає 220 – 280 кг CO2 . Дерева

очищують від вуглекислого газу 45 м3 приземного шару.


• В атмосфері Венери міститься 90 % CO2 , тому на цій планеті дуже

виражений „парниковий ефект”


• ГДК ( СО) = 20 мг/м3.


На основі цих повідомлень обговорюється важлива проблема

Карпатських лісів – найбільшого багатства нашої країни.

Давайте більш детально розглянемо які сполуки з оксигеном утворюють карбон і силіцій і з’ясуємо поняття «парниковий ефект».

^ 3.Актуалізація опорних знань:

1. Перевірка кросвордів.

Визначається найкращій кросворд.

2. 2-3 учня виконують тестову роботу:

Тест

Виберіть правильну відповідь

1. Оксиди металів можуть бути:

а) кислотними і основними

б) основними і несолеутворюючими

в) ) кислотними і несолеутворюючими

1б

2. Встановіть відповідність.

Характер властивості оксиду

Речовина

1. кислотний

1. карбону(ІІ)оксид

2. основний

2.карбону(IV)оксид

3. несолеутворюючій

3.силіцію(IV)оксид

4. амфотерний







1б

3. Виберіть правильну відповідь

Кислотні оксиди реагують:

а) кислотами

б) лугами

в) солями

г) основними оксидами

д) водою

е) кислотними оксидами

1б

4. Виберіть правильну відповідь

Скорочене іонне рівняння реакції силіцій (IV)оксиду або карбон (IV) оксиду з розчином лугу має вигляд

а) RO2 + 2OH- = RO32- + H2O

Б) RO2 + 2 Na+ + 2OH- =Na 2RO3 + H2O

в) RO2 + 2OH- = RO32-+ 2Н+

2б

5. Виберіть правильну відповідь

В окисно – відновних реакціях оксид карбону (IV)може виявляти властивості

а)окисника

б) відновника

в) окисника і відновника

2б

6. Виберіть правильну відповідь

В окисно – відновних реакціях оксид карбону (ІІ)може виявляти властивості

а)окисника

б) відновника

в) окисника і відновника

2б
4.Вивчення нового матеріалу (учні складають опорний конспект за схемою наданою в додатку.
«Порівняльна характеристика оксидів карбону і силіцію»

СО

СО2
<