Урок.кремнй

Урок. 9 класс.
Тема: Кремний и его соединения.
Цель: изучить свойства кремния и его соединений, совершенствовать знания о строении атомов, о
свойствах кислотных оксидов.
Задачи:



познакомить с кремнием и его соединениями, как необходимым элементом для жизни
растений, животных и человека.
формировать компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности.
развивать умение анализировать, выделять главное, устанавливать причинно-следственные
связи, исходя из строения и свойств, умение владеть химической терминологией, чётко
формулировать и высказывать мысли, интерес к предмету, эрудицию, формировать
коммуникативную компетентность.
Тип урока: практико- ориентированный
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.
“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.
Выделив только заглавную букву слов - ответов, составьте из этих букв слово
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
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
Разновидность атомов элементов с одинаковым зарядом ядра
Твердое вещество серого цвета, галоген
Ответы. Это слово – кремний.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Катион
Рубидий
Европий
Менделеев
Неэлектролиты
Изотопы
Йод
Запишите тему урока в рабочие тетради. Тема: Кремний и его соединения.
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 ”.
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.
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).
Физические свойства кремния.Кристаллический кремний-это вещество темно-серого 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.
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.
Получение кремния
1) Промышленность – нагревание угля с песком:2C + SiO2 t˚→ Si + 2CO
2) Лаборатория – 2Mg + SiO2 t˚→ Si + 2MgO
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
Как окислитель:6) С металлами (образуются силициды): Si0 + 2Mg t˚→ Mg2Si-4
Силан - SiH4
Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.
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
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).
Кремниевая кислота H2SiO3 - метакремниевая кислота
Физические свойства: H2SiO3 - очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде
малорастворима (образует коллоидный раствор), не имеет кислого вкуса.
Химические свойства: При нагревании разлагается: H2SiO3 t˚→ H2O + SiO2
кремниевой кислоты - силикаты.
Соли
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
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.
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?
1.
Д/з уч.9кл. §30,31,32 в.5,6с.101 Реферат на тему: Силикатная промышленность.
Рефлексия.
.