Кремний и его соединения

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №8» с.Манычское
Апанасенковского района Ставропольского края
Дистанционный урок химии по теме:
"Кремний и его соединения"
9 кл
Учитель химии
МКОУ СОШ №8 с. Манычское
Анзина Светлана Михайловна
Январь 2013г.
Урок. 9 класс.
Тема: Кремний и его соединения.
“Кремний вырисовывается в мироздании
как элемент, обладающий исключительным значением”
В.И. Вернадский.
Цель: изучить свойства кремния и его соединений, совершенствовать знания о строении атомов, о
свойствах кислотных оксидов.
Задачи:



образовательные: познакомить с кремнием и его соединениями, как необходимым
элементом для жизни растений, животных и человека.
воспитательные: формировать компетентности в сфере самостоятельной познавательной
деятельности.
развивающие: развивать умение анализировать, выделять главное, устанавливать причинноследственные связи, исходя из строения и свойств, умение владеть химической
терминологией, чётко формулировать и высказывать мысли, интерес к предмету,
эрудицию, формировать коммуникативную компетентность.
Тип урока: урок формирования новых знаний
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Объяснения нового материала.
Компетентностно-ориентированное задание (КОЗ)
Представьте себе - встает человек утром с постели, подходит к зеркалу, а вместо него - пустая
рамка, ищет очки, а от них лишь одна оправа; вдруг он ощущает порывы ветра, так как в доме нет
ни одного окна; от ужаса человек хочет выпить глоток воды, но не может найти ни одной чашки,
стакана - вообще нет никакой в доме посуды - все бесследно исчезло! И это только начало ужаса:
Далее треск, грохот - рушатся потолок, стены, они летят и рассыпаются, превращаясь в пыль и
песок: Параллельно с этим выделяется огромное количество кислорода, который меняет состав
воздуха, то есть земной атмосферы!
А самое страшное, что впоследствии почти целиком исчезает земная кора, испаряются океаны и не
существует больше жизнь на Земле:
Что это за элемент и почему его исчезновение могло вызвать такие катастрофические изменения?
Чтобы ответить на этот вопрос и сформулировать тему этого урока, вам надо справиться со
следующим заданием:
Закончите предложения, начиная каждый новый ответ заглавной буквой с красной строки.
Напоминаю, что “красная строка” означает то же самое, что и “новый абзац”. Это название
осталось нам от переписчиков тех времён, когда ещё не было книгопечатания.
В старинных
рукописях текст писали обычными чернилами, а начальные буквы абзацев разукрашивали
киноварью (красной краской). Эти буквы, а по ним и все первые строки абзацев стали называть
“красными”. Химический состав минерала киноварь HgS - сульфид ртути (II). Заглавная буква –
до появления типографий так называлась первая буква слова.
(слайд 2) Выделив только заглавную букву слов - ответов, составьте из этих букв слово
1.
2.
3.
4.
5.
Положительно заряженный ион
Элемент 5 периода периодической системы химических элементов, щелочной металл
Лантаноид, в ядре его атома 63 протона
Автор периодического закона
Вещества, которые не проводят электрический ток
6. Разновидность атомов элементов с одинаковым зарядом ядра
7. Твердое вещество серого цвета, галоген
(слайд 3) Ответы. Это слово – кремний.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Катион
Рубидий
Европий
Менделеев
Неэлектролиты
Изотопы
Йод
(слайд 1) Запишите тему урока в рабочие тетради. Тема: Кремний и его соединения.
(слайд 4) Происхождение названия кремния.
Название этого элемента произошло от латинского “ляпис креманс”, что значит – камень, дающий
огонь. Так назывался твердый камень, дававший при ударе искру и долгое время служивший
человеку вместо спичек для получения огня.
Открыт Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром в 1811г.
В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фторид
кремния SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название
“силиций” ( от лат. silex – кремень ). Русское название “кремний” введено в 1834 году российским
химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе с греческого kremnos – “утес, гора ”.
(слайд 5) Строение атома кремния.Охарактеризуйте строение атома кремния, пользуясь
планом характеристики элемента и периодической системой химических элементов Д.И.
Менделеева. Идёт самостоятельная работа учащихся, которая через определенный промежуток
времени взаимно проверяется.
(слайд 6-18) Нахождении кремния в природе. Многочисленные соединения кремния входят в
состав большинства горных пород. Это песок морских берегов, рек, бескрайних пустынь, мощные
отложения глин, песчаники и сланцы, граниты и гнейсы, горные хребты и земная кора на глубину
до 20 км состоят, главным образом, из соединений кремния. Наиболее распространенными
соединениями кремния является оксид кремния (IV)
SiO2 –кремнезём (основная часть
песка), а так же кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, и Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O каолинит (основная часть глины). Весьма распространен в природе силикат K2O • Al2O3 • 6SiO2 ортоклаз (полевой шпат).
По распространенности в земной коре кремний занимает второе место после кислорода (примерно
27,6% по массе).
(слайд 19) Физические свойства кремния.Кристаллический кремний-это вещество темносерого цвета со стальным блеском. Структура кремния аналогична структуре алмаза:
кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, но из-за большей длины связи между
атомами Si-Si по сравнению с длиной связи C-C твердость кремния значительно меньше, чем
алмаза. Кремний очень хрупок, его плотность 2,33 г/см3 .
Как и уголь, относится к тугоплавким веществам.
(слайд 20) Аллотропия кремния. Известен аморфный и кристаллический кремний.
Кристаллический – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок,
полупроводник; ρ = 2,33 г/см3, t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C. Имеет алмазоподобную структуру
и образует прочные ковалентные связи. Инертен.
Аморфный - бурый порошок, гигроскопичен, алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см3, более
реакционноспособен.
(слайд 21) Получение кремния
1) Промышленность – нагревание угля с песком:2C + SiO2 t˚→ Si + 2CO
( видеоролик 1) 2) Лаборатория – 2Mg + SiO2 t˚→ Si + 2MgO
(слайд 22,23) Химические свойства кремния.Типичный неметалл, инертен. По химическим
свойствам кремний является неметаллом. Поскольку на внешнем энергетическом уровне
находится 4 электрона, то для кремния характерна степень окисления как -4, так и +4. Химически
кремний малоактивен. При комнатной температуре реагирует только с газообразным фтором, при
этом образуется летучий тетрафторид кремния:
Как восстановитель: 1) С кислородом При нагревании измельченный кремний реагирует с
кислородом с образованием оксида кремния (IV):Si0 + O2 t˚→ Si+4O2
2)
С фтором (без нагревания) Si0 + 2F2 → SiF4
3 )С углеродом Si0 + C t˚→ Si+4C (SiC - карборунд - твёрдый; используется для точки и
шлифовки)
4) С водородом не взаимодействует. Силан (SiH4) получают разложением силицидов металлов
кислотой: Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4 + 2MgSO4
5) С кислотами не реагирует (только с плавиковой кислотой Si+4HF=SiF4+2H2)Растворяется
только в смеси азотной и плавиковой кислот: 3Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O
( видеоролик 2) 6)
Со щелочами (при нагревании): растворяется в щелочах, образуя силикат
и водород. Si + 2NaOH + H2O t˚→ Na2Si+4O3+ 2H2
0
Как окислитель: 7) С металлами (образуются силициды): Si0 + 2Mg t˚→ Mg2Si-4
(слайд 24) Силан - SiH4
Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.
( видеоролик 3) Получение: Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4↑
Химические свойства:1) Окисление: SiH4 + 2O2 t˚→ SiO2 + 2H2O
2) Разложение: SiH4 → Si + 2H2
(слайд 25) Оксид кремния (IV) - (SiO2)n Кристаллическая решётка оксида кремния (IV) –
атомная Физические свойства: Твёрдое, кристаллическое, тугоплавкое вещество, t°пл.= 1728°C,
t°кип.= 2590°C
(слайд 26) Химические свойства SiO2: Кислотный оксид. Давайте вспомним свойства
кислотных оксидов. Перечислите их. При сплавлении оксид кремния (IV) взаимодействует с
основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных
металлов:
Изучение свойств оксида кремния (IV)
1) С основными оксидами:SiO2 + CaO t˚→ CaSiO3
2)
Со щелочами:
SiO2 + 2NaOH t˚→
Na2SiO3 + H2O
3) С водой не реагирует
4) С солями: SiO2 + CaCO3 t˚→ CaSiO3 + CO2
SiO2 + K2CO3 t˚→ K2SiO3 + CO2
5) С плавиковой кислотой:SiO2 + 4HF t˚→ SiF4 + 2H2O
SiO2 + 6HF t˚→ H2[SiF6] (гексафторкремниевая кислота) + 2H2O
(реакции лежат в основе процесса травления стекла).
(слайд 27) Кремниевые кислоты
x • SiO2 • y H2O
x = 1, y = 1 H2SiO3 - метакремниевая кислота
x = 1, y = 2 H4SiO4 - ортокремниевая кислота и т.д.
Физические свойства: H2SiO3 - очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде
малорастворима (образует коллоидный раствор), не имеет кислого вкуса.
( видеоролик 4) Получение:
Действие сильных кислот на силикаты - Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3↓
(слайд 28) Химические свойства: При нагревании разлагается: H2SiO3 t˚→ H2O + SiO2
Соли кремниевой кислоты - силикаты.
1) с кислотами Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3
2) с солями Na2SiO3+CaCl2=2NaCl+CaSiO3↓
3) Силикаты, входящие в состав минералов, в природных условиях разрушаются под действием
воды и оксида углерода (IV) - выветривание горных пород: (K2O • Al2O3 • 6SiO2)(полевой шпат) +
CO2 + 2H2O → (Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O)(каолинит (глина)) + 4SiO2(кремнезём (песок)) + K2CO3
(слайды 29-33) Применение кремния и его соединений. Кремний широко используется в
электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную
стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и
керамики, а также для строительной промышленности. Уравнения всех химических реакций
учащиеся записывают в рабочих тетрадях, а затем, пользуясь степенью окисления, самостоятельно
составляют формулы силана – соединения кремния с водородом, силицида магния, нитрида
кремния, карбида кремния (карборунда) – соединения кремния с углеродом.
(слайд 34) Проблемные вопросы учебной темы:
1.Почему углерод называют элементом живой природы, а кремний – основным элементом
неживой природы?
2. Почему физические свойства оксидов кремния и углерода резко отличаются друг друга?
3. Почему нельзя хранить плавиковую кислоту в стеклянной посуде?
( слайд 35) Задания для закрепления
Осуществите превращения по схеме:
1) Si → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3 →SiO2
2) Si → Mg2Si → SiH4 → SiO2
3) Si → Na2SiO3
Д/з уч.9кл. §30,31,32 в.5,6с.101 Реферат на тему: Силикатная промышленность.
Рефлексия.
Литература:
1. Соболевская Валентина Гавриловна, учитель химии. Кремний и его соединения.
2. Учитель химии Слизкая В.Ф МБОУ СОШ №8 г. Каменск-Шахтинский. Кремний.