«ОКСИДЫ УГЛЕРОДА (II) и (IV)»

РАЗРАБОТКА УРОКА ПО ТЕМЕ:
«ОКСИДЫ УГЛЕРОДА (II) и (IV)»
Разработала: Компанец Г.Г.
Тема : « Оксиды углерода (II) и (IV)»
Цели урока :
Образовательные: Рассмотреть строение, физические свойства, химические
свойства, получение и применение угарного и углекислого газов, продолжить
формирование знаний о степени окисления, умений написания химических реакций.
Развивающие: развивать умение обобщать, строить аналогии и делать выводы;
развивать способность учащихся к химическому прогнозированию; развивать
экологическое мышление.
Воспитательные: обсудить проблемы экологии и здоровья человека в зависимости
от содержания оксидов углерода в окружающей среде в связи с хозяйственной
деятельностью человека; воспитывать чувство ответственности за полученные
знания.
Методы обучения и методические приёмы: рассказ учителя, лабораторный опыт и
демонстрационный эксперимент, составление схемы-конспекта, подготовка
опережающих заданий и выступление с ними, ответы учащихся у доски по карточкам.
Оборудование и реактивы: прибор для получения газов, химический стакан (для
собирания углекислого газа), спиртовка, спички, лучинка; раствор соляной
кислоты(НС1), раствор известковой воды(Са(ОН) 2), кусочки мела (СаСОз),
индикаторная бумага.
Лабораторный опыт и демонстрационный эксперимент:
Получение углекислого газа, изучение его физических свойств; качественная реакция на углекислый газ (пропускание его через раствор известковой воды), распознавание углекислого газа (внесение тлеющей лучинки).
Ход урока: Актуализация опорных знаний (повторение, закрепление изученного).
Вопросы для обсуждения:
1. Какие элементы относятся к подгруппе углерода? Что общего в строении?
2. Напишите электронную формулу атома элемента углерода, покажите распределение валентных электронов по орбиталям. Укажите возможные степени
окисления атома углерода в соединениях, напишите формулы этих соединений
3. Какими свойствами окислительными или восстановительными обладают атомы элементов подгруппы углерода?
II. Изучение нового материала.
Учитель: Таким образом, типичные соединения, в которых углерод проявляет
характерные для него как неметалла степени окисления- это оксиды углерода:
- степень окисления (+2) - оксид углерода (II), угарный газ, С О
- степень окисления (+4) - оксид углерода (IV), углекислый газ , С +4 O2
Цель сегодняшнего урока - знакомство с этими оксидами углерода. Изучим строение
молекул, получение, свойства и на основе их применение, физиологическое
действие на организм. Поговорим о проблемах охраны окружаю щей среды от
загрязнений оксидами углерода .По ходу урока вы будете составлять схему
-конспект, который поможет вам при подготовке домашнего задания.
Итак, молекулярная формула оксида углерода(II)- СО . Составим электронную
и структурную формулы вещества , определим тип химической связи в молекуле:
Атом углерода передал в общее пользование два электрона, а более электроотрицательный атом кислорода оттянул к себе два электрона.
Но отсюда видно, что при таком «раскладе сил» у углерода не будет заветной
восьмёрки электронов на внешнем уровне- четыре своих и два общих с атомом
кислорода. Как быть? Очевидно, атому кислорода придётся передать в общее
пользование одну свою свободную электронную пару, т.е. выступить в роли донора.
Акцептором будет атом углерода т.е. связей будет три. (С≡О) Какие они по типу и
какими механизмами они образованы? Предположите, какими свойствами должно
обладать вещество СО, исходя из строения? Так как атом углерода проявляет
невысокую степень окисления и у него осталось ещё два электрона на внешнем
уровне, то СО может проявлять восстановительные свойства.
Учитель: Как получают СО в промышленности и лаборатории? (заранее учащимся
дано задание на карточке: написать 2 уравнения реакции промышленного получения
СО).
Ученик объясняет записи. Получить можно:
1 .горением угля при недостатке кислорода:
2С + O2 = 2 СО↑
2.пропусканием углекислого газа над раскалённым углём :
СO2 + С =2СО↑
В лаборатории СО получают действием конц. серной кислоты на муравьиную
кислоту при высокой температуре:
H2SO4
НСООН → CO↑ +H 2 O
t
Итак, вы познакомились со способами получения СО. Какими физическими
свойствами он обладает? (ученики вспоминают физические свойства, все
записывают в схему)
СО - газ не имеющий ни цвета , ни вкуса , ни запаха, очень плохо растворим в
воде (в 100 л воды-2,3 л газа), трудно сжижается , затвердевает при температуре 191° С . Очень ядовит!(даже небольшое содержание -0,63 мг на 1 л воздуха опасно
для жизни.)
Вычислите относительную молекулярную массу газа и относительную
плотность по воздуху, сделайте вывод о том ,что этот газ легче или тяжелее воздуха?
(Мг(СО)= 12+ 16=28
28
D(возд) = 29 = 0,9 т.е СО легче воздуха.
СО обладает кумулятивным действием(способен длительное время
накапливаться в организме при вдыхании его небольшими дозами). Он содержится в
выхлопных газах автомобиля. Поэтому гаражи должны хорошо проветриваться
,особенно при запуске двигателя. Вы наверное читали в газетах или слышали
историю, как отравился (угорел на смерть) заснувший при работающем двигателе в
гараже водитель. Так как СО образуется при неполном сгорании угля .поэтому при
печном отоплении дома очень опасно закрывать заслонку печи, если весь уголь не
сгорел.
Учитель: Какое влияние оказывает угарный газ на организм человека?
Учащийся с кратким сообщением об угарном газе. (Приложение №1).
Учитель: Какую помощь нужно оказать пострадавшему при отравлении СО?
Пострадавшего выносят на свежий воздух или дают подышать чистым кислородом.
Полезно вдыхать пары нашатырного спирта.
К каким оксидам : основным, кислотным, амфотерным или несолеобразующим относится СО ? И почему? (несолеобразующий т.к. ему не соответствует
кислота и он не образует солей.)
Верно! Мы уже выяснили ,что СО по химическим свойствам - восстановитель,
взаимодействует с окислителем-кислородом, галогеном, оксидами металлов (восстанавливает их, из оксидов):
+2 -2
1.
+2
0
+4 -2
2СO + O 2 = 2СO2
+4
С - 2е → С ,процесс окисление; СО- восстановитель.
-2
O2 + 4е → 2O ,процесс восстановления; O2- окислитель.
+3 -2
+2-2
0
+4-2
2.
Fe203 + 3 CO = 2 Fe + CO2↑
+з
о
Fe + Зе → Fe ,восс-е ; Fе2Оз- окислитель
+2
+4
С - 2 е → С окисл-е; СО- восстановитель.
Учитель: Применение СО основано на химических свойствах:
1. Восстанавливает металлы из руд(металлургия)
2. При горении выделяет много тепла( как топливо). (Запишите в схему области
применения СО).
Итак, при горении СО образуется СO2 - оксид углерода (IV). В высшем оксиде
углерода (IV) - СO2 - у углерода высшая степень окисления (+4), равная номеру
группы, в которой стоит углерод в периодической системе.
Постройте электронную и структурную формулы СO 2 , помня, что атом углерода
находится в возбуждённом состоянии (т.е. 4 внешних электрона неспаренные)
→ O=C=O
Учитель: Сколько и какие связи образуются между атомом углерода и 2-мя
атомами кислорода?( 4 ковалентные полярные связи, оттянуты к более электроотрицательному атому кислорода). Физические свойства, что вы знаете о них?
СO2 -газ без цвета, вкуса и запаха, хорошо растворим в воде(в 1л воды -0,9 л
газа) сжижается при комнатной температуре и Р = 6 Мпа, затвердевает при
температуре = - 80° С, превращаясь в «сухой лёд», не поддерживает горения и
дыхания, не ядовит.
44
Вычислите Мг(СО2) = 44 D(ВОЗД) = 29 , т.е. тяжелее воздуха в 1,5 раза.
Получение, собирание, распознавание углекислого газа.
1. В промышленности С02 получают разложением карбоната кальция при обжиге
известняка: (запишем уравнение реакции)
t
СаСОз → СаО + СО2↑ известняк
2. В лаборатории С02 получают действием соляной (НС1) или азотной (HNO3)
кислот на мрамор(мел) -СаСО3.
СO2 тяжелее воздуха, поэтому каким способом будем его собирать? (методом
вытеснения воздуха из химического стакана, а почему его нельзя собирать способом
вытеснения воды, хотя он тяжелее воды? (хорошо растворяется в воде). К доске
выходят двое учащихся и демонстрационно выполняют опыты: один выполняет,
второй- записывает на доске уравнения проделанных химических реакций.
Опыт№1. Получение углекислого газа и изучение его свойств.
Заранее заправленный прибор для получения газа (мел, раствор соляной кислоты)
- открыть зажим на шланге, собирать С02.
Затем проверить, горит ли в нём тлеющая лучина—сделать вывод( С0 2 не
поддерживает горения, тлеющая лучинка гаснет).
Опыт №2. Пропустить образующийся газ через прозрачный раствор известковой
воды - что наблюдаете? (известковая вода мутнеет - это способ распознавания
углекислого газа).
На доске - уравнения реакций:
СаСОз + 2НС1 = СаС12 + Н2O + СO2↑
мел
Са(ОН)2 + СO2 = СаСОз↓ + Н2O
известковая вода
Итак, СO2 распознают двумя способами:
1 .По затуханию тлеющей лучинки, т.к. СO2 угнетает горение.
2.По помутнению известковой воды при пропускании через неё СO2.
Учитель: Какое действие на организм человека оказывает СO2, вспомните из
курса биологии? (заранее подготовлено краткое сообщение). И какую помощь
оказывают человеку, отравившемуся большим количеством СO2?
Итак, в атмосфере СO2 постоянная концентрация ~ 3%, почему? Ведь его
очень много образуется при горении, гниении, брожении, дыхании.
Верно! Большое количество СО2 потребляется в результате процесса
фотосинтеза
п С02 + т Н20 = CnH2mOm + п02
По химическим свойствам это-типичный кислотный оксид, поэтому для него
характерны все реакции кислотных оксидов: (вспомните эти свойства)
1. Взаимодействие с водой: Н20 + С02 ↔ Н2СОэ (при добавлении лакмусовой
бумаги-краснеет, значит среда кислая).
2. С основными оксидами:
С02+СаО=СаСОз
3. С щелочами:
СO2 + 2 NaOH = Na2CO3 + Н2O
СO2 выспупает в роли окислителя, почему? (проблемный вопрос). Ответ: СO2
может быть только окислителем, т.к. степень окисления у углерода =+4, все
электроны отданы, и углерод углекислого газа может принимать электроны,
выступая в роли окислителя.
Применение СO2 основано на его свойствах: (на доске самодельная таблица,
где перечислены области применения углекислого газа, а учащиеся записывают их в
схему).
Хладоген
«сухой лед»
CO2
Приготовление
газ-воды
Для тушения
пожаров
для получения солей
(NaHC03, Na2C03)
Учитель: Какое влияние имеет углекислый газ на биосферу? Что такое
«парниковый эффект»? (небольшое сообщение учащегося) (Приложение №2).
III.Заключение.
Итак, на уроке Вы познакомились со строением молекул и свойствами двух
оксидов углерода - СО и СO2 , их нахождением в природе, физиологическим
действием на живой организм.
IV.Домашнее задание.(заранее написано на доске и схеме-конспекте)
1. § 29, с 134-136 (до угольной кислоты)
2. В тетрадях написать уравнения реакций согласно схемы превращений:
CO2 → CO → CO2 → K2CO3
3. Предложить план разделения смеси двух газов СО и С02 двумя способами:
а)физическим б) химическим.
V.Подведение итогов работы на уроке.
Выставление оценок учащимся за работу у доски(4), за сообщения(З).
Схема - конспект « О К С И Д Ы У Г Л Е Р О Д А «
Признак
Оксид
углерода
(II),
Оксид
углерода
и сравнения угарный газ.
углекислый газ.
1 .Состав моллы, строение и
вид химической связи.
2.Физические
св-ва
и
физиолог-ое
дей-ие
на
организм.
Мг(СО)=
Мг(С02)=
3.Получение
Обнаружение С02
4.Химические
свойства
\
5.Применение
(IV),
Домашнее задание: § 29, стр. 134-136 (до угольной кислоты) ;
Составить уравнения реакций согласно схеме превращений:
С02-»С0-> С02-*К2С03;
Предложить план разделения смеси двух СО иС02 двумя способами
а) физический; б) химический.
ТЕСТ по т е м е : « У ГЛЕ Р О Д »
Выберите из предложенных утверждений только те, которые справедливы:
I Вариант- для алмаза,
II Вариант- для графита.
1.
Прозрачный, бесцветный.
2.
Очень твёрдый.
3.
Ковалентная неполярная связь.
4.
Не проводит электрический ток.
5.
Используют как добавку к смазке.
6.
Непрозрачный, серого цвета, с металлическим блеском.
7.
Электропроводен.
8.
Атомная кристаллическая решётка.
9.
Легко расслаивается на отдельные мельчайшие пластинки.
10. При обычных условиях химически инертен, при высокой температуре
становится активным.
11. Легко вступает в химические реакции при нормальных условиях.
КАРТОЧКА№1
Напишите электронные формулы атома элемента углерода( в основномневозбуж- дённом и возбуждённом состояниях), покажите распределение валентных
электронов по слоям. Укажите возможные степени окисления атома углерода в
соединениях, напишите формулы этих соединений.
КАРТОЧКА №2
Напишите уравнения реакций промышленного получения оксида углерода (II)
двумя способами :
1.
горение угля (С) при недостатке кислорода.
2.
пропусканием оксида углерода (IV) над раскалённым углём.
КАРТОЧКА№3
Составьте уравнения реакций, подтверждающие химические свойства оксида
углерода (II) - восстановителя :
1.
реакция горения угарного газа, которая сопровождается выделением
большого количества тепла (+ Q ) ;
2.
реакция взаимодействия угарного газа с оксидом железа (III) при
высокой температуре.
Коэффициенты расставьте методом электронного баланса, определив
окислитель и восстаноитель.
КАРТОЧКА№4
ЗАДАЧА.
Вычислите объём оксида углерода, который выделяется при разложении 200 г
карбоната кальция, содержащего 12 % примесей.
Приложение№1.
Угарный газ—очень сильный яд, поражающий кровь, нервную систему,
мышечную ткань и сердце человека. Поступая при дыхании через лёгкие в кровь, он
в 200-300 раз быстрее, чем кислород, взаимодействует с гемоглобином крови,
образуя стойкое соединение карбоксигемоглобин. Соединяясь с СО, гемоглобин
теряет способность переносить кислород из лёгких к тканям. Это приводит к
кислородному голоданию тканей, прежде всего головного мозга. Угорание- есть
причина смерти при отравлении газом в больших количествах.
Угарный газ является главным отравляющим веществом табачного дыма.
Курящий во время затяжек вдыхает 3,5 % СО. Между затяжками горящая сигарета
выделяет в 4-5 раз больше СО.
А знаете ли вы, что курение беременным женщинам очень вредно для
развивающегося плода. Каждая сигарета, выкуренная будущей матерью увеличивает
содержание СО в крови плода на 10%, уменьшая при этом доставку кислорода. Это
одна из причин задержки роста и развития плода.
При отравлении СО пострадавшего выносят на свежий воздух или дают
подышать чистым кислородом. Полезно вдыхать пары нашатырного спирта.
Приложение2
Углекислый газ оказывает на человека наркотическое действие; раздражает
кожу и слизистые оболочки. Для человека вреден как его избыток, так и его
недостаток. В небольших количествах (до 2%) СО2 стимулирует деятельность
дыхательного центра. С увеличением концентрации до 10 %- происходит остановка
дыхания, потеря сознания и смерть, при 20% -ной концентрации- паралич
жизненных центров в течение нескольких секунд.
При отравлении углекислым газом пострадавшего нужно вынести на улицу,
проветрить помещение, сделать искусственное дыхание и вызвать «скорую
помощь».
Приложение З
В больших количествах СОг - источник загрязнения атмосферы. С 1900 года
использование топлива увеличилось в 10 раз. Ежегодно в атмосферу поступает
более 200млн. т оксидов углерода, серы, азота.
Всё увеличивающееся содержание СО2 вызывает так называемый
«парниковый эффект».СС>2 свободно пропускает на Землю излучение Солнца, но
сильно задерживает тепловое излучение Земли. Слой СО2 играет такую же роль, как
стекло в парниках. За последние 100 лет средняя температура на поверхности Земли
выросла на 0,5-0,6 градуса. Дальнейшее накопление С02 в атмосфере может
привести к изменению климата на Земле. Многие учёные полагают, что это вызовет
таяние льдов и катастрофическое повышение уровня Мирового океана.
К тому же в древних льдах обнаружены споры возбудителей чумы и холеры,
вирусы опаснейших заболеваний.
Таким образом, углекислый газ не является прямым загрязнителем
окружающей среды ,т.к. совершенно не токсичен. Однако постепенное повышение
концентрации СОг в атмосфере (за последние 100 лет она выросла на 20%) приводит
к изменению состава биосферы- потепление климата.