Методическая разработка урока по теме:

Методическая разработка урока по теме:
«Аллотропные видоизменения углерода» (9 класс, группа углубления)
Смирнова А.Ю., учитель химии
МАОУ «СОШ №102» г.Перми
Тип урока: усвоения новых знаний
Формы работы: работа в группах, работа с учебником и дополнительной литературой, применение интернет-ресурсов
Цели: Сформировать обобщенные знания об элементах подгруппы углерода, конкретные знания учащихся об углероде,
строении, свойствах и применении простых веществ, образуемых углеродом (аллотропных модификациях углерода),
продолжить формирование умений сравнивать и обобщать на примере материала о строении атомов элементов IV
группы главной подгруппы, аллотропных модификаций углерода, формирование умений выделять связи и зависимости
типа: состав → строение → свойства → область применения; формировать научное мировоззрение, умение работать с
дополнительной литературой, анализировать факты, делать выводы, умение устанавливать причинно-следственные
связи между строением веществ, их свойствами и применением.
Метапредметные компетентности: учебная, коммуникативная, здоровьесберегающая, социальная.
Ключевые слова: кристаллическая решетка, аллотропия, алмаз, графит, карбин, поликумулен, фуллерены, графен,
сажа, древесный уголь
Оборудование и наглядность: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, модели
кристаллических решеток алмаза и графита, предметы: копировальная бумага, таблетки активированного угля,
противогаз, резиновые вещи, абразивные материалы (шлифовальный круг).
Ход урока.
Действия преподавателя
Действия учащихся
Организация целевого пространства. Основные проблемы:
-Общая характеристика элементов подгруппы углерода,
составление схем электронного строения атомов;
Называют элементы IVгр. главной подгруппы, отмечают сходство,
обусловленное строением наружного электронного уровня, формулы
высших оксидов и летучих водородных соединений RO2 и RН4.
Указывают на вероятность усиления металлических свойств при переходе
-Почему элементы подгруппы углерода, имея только два
неспаренных электрона на наружном уровне, способны
образовывать четыре ковалентные связи? Укажите степени
окисления элементов данной подгруппы в соединениях с
водородом и кислородом, составьте электронные и структурные
формулы этих соединений.
температуры плавления простых веществ, образованных
следующими элементами:
Vгр.
С+3750 С
0
N2 -198 C
кремния в обычном и возбужденном состоянии. В возбужденном
состоянии s-электрон переходит на свободную р-орбиталь: С* 1s22s12p3 (в
возбужденном состоянии атомы углерода и кремния имеют по четыре
Формулируют проблему: Почему температуры плавления простых
веществ, образованных азотом и кислородом, различаются незначительно,
а температуры плавления веществ, образованных азотом и углеродом, -
VIгр.
0
Учащиеся составляют графические формулы строения атомов углерода и
неспаренных электрона.
-Какое противоречие можно сформулировать, анализируя
IVгр.
от углерода к свинцу в связи с ростом радиуса атомов.
существенно, хотя элементы С, N, О стоят рядом в периодической
О2-218 С
0
системе, и свойства образованных ими веществ должны бы не изменяться
так резко? Высказывают гипотезу: вероятно, кристаллы углерода, азота и
кислорода имеют разное строение: для азота и кислорода характерна
молекулярная кристаллическая решетка, а для углерода – атомная.
В свободном состоянии углерод известен в виде алмаза,
кристаллизующегося в кубической системе, и графита,
принадлежащего к гексагональной системе (учащиеся
рассматривают кристаллические решетки алмаза и графита). Такие
формы его как древесный уголь, сажа, кокс имеют
неупорядоченную структуру.
-Предположите, как Г.Дэви и М.Фарадей смогли доказать, что
Предлагают сжечь оба вещества и исследовать продукты сгорания
алмаз является углеродом? Как доказать, что алмаз и графит
состоят только из атомов углерода?
-Почему алмаз и графит, имея одинаковый состав, резко
Различие обусловлено разным строением кристаллических решеток
различаются физико-химическими свойствами?
алмаза
и
графита
(объясняют
строение,
используя
модели
кристаллических решеток). В кристаллической решетке графита есть
свободные электроны, а в кристаллической решетке алмаза их нет. В
кристаллической решетке графита электроны, осуществляющие связь
между слоями, более подвижны, чем другие, они могут перемещаться по
кристаллу графита, чем и объясняются такие свойства графита, как
металлический блеск, тепло- и электропроводность.
Синтетически получены карбин, поликумулен, которые
Учащиеся работают в группах, составляют план ответа по теме,
характеризуются цепным строением молекул, где атомы углерода
используют дополнительную литературу, интернет-ресурсы.
соединены между собой чередующимися тройными или двойными
В 1996 году трое ученых Гарольд Коротто, Роберт Керл, Ричард Смелли
связями. Какие еще аллотропные модификации углерода известны? были награждены Нобелевской премией в отрасли химии за открытие в
1985 году молекулярной формы углерода – фуллерена. К фуллеренам
относят вещества с парным числом атомов углерода в молекуле: С60…,
С70…, С106… и пр. Эти замечательные молекулы построены из атомов
углерода, объединенных в пяти- и шестиугольники с общими ребрами. В
1990 году было изучено строение простейшего фуллерена, содержащего
60 атомов углерода. Молекула С60 напоминает футбольный мяч: она
состоит из 12 пятиугольников и 20 шестиугольников. Фуллерены
представляют
собой
кристаллические
вещества
черного
цвета
с
металлическим блеском, имеют свойства полупроводников. В 1992 году
фуллерены обнаружили в природе – в минерале шунгите, названном в
честь поселка Шуньга в Карелии.
О графене. 5 октября 2010 г. в Стокгольме были названы имена лауреатов
Нобелевской премии по физике за 2010 г. Самую престижную из премий
получили два выходца из России – Константин Новоселов и Андрей Гейм
за эксперименты с графеном. Графен представляет собой одинарный слой
атомов углерода, соединенных между собой в структуру, напоминающую
пчелинные соты. Ожидается, что графен заменит кремний в микросхемах,
придет на смену тяжелым медным проводам в космонавтике и авиации,
будет использован при создании гибких сенсорных дисплеев и солнечных
батарей, найдет применение в качестве сенсора для обнаружения
отдельных молекул.
Не менее важны углеродные материалы: сажа, кокс и древесный
уголь
Учащиеся самостоятельно знакомятся с материалом учебника, после чего
устно
отвечают
о
применении
этих
углеродных
материалов,
рассматривают образцы резины, копировальную бумагу, древесный уголь,
Что такое аллотропия? Для каких изученных ранее элементов
характерна аллотропия? Могут ли иметь аллотропные
видоизменения галогены?
противогаз
Аллотропия – это свойство элементов образовывать несколько простых
веществ. Аллотропия характерна для фосфора, кислорода, серы. Для
галогенов не характерно явление аллотропии, так как у них всего один
неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне, и атомы могут
соединяться друг с другом только одним способом.
Сделайте обобщенный вывод:
Чем определяются свойства веществ?
Формулируют и записывают вывод: свойства веществ зависят не только от
Обобщение знаний, умений, навыков, компетенций. строения атомов элементов, но и от кристаллического строения веществ.
Итоги занятия (рефлексия)
-Какую цель занятия мы ставили в начале и какие методы
использовали для ее достижения?
-Было ли результативным сотрудничество в вашей
Участники каждой группы выступают с кратким анализом работы
группе? Какие результаты достигнуты?
на уроке.
Домашнее задание. Заполнить обобщающую таблицу по
аллотропным видоизменениям углерода:
Название
аллотропного
видоизменения,
состав
Особенности
строения
Физикомеханические
свойства
Применение,
обусловленное
свойствами