Конспект Кремний 9 класс

Тема: Кремний и его соединения.

Средства обучения: периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, схемы, коллекции, «Природные силикаты», «Стекло и изделия из стекла», дополнительная литература, лабораторное оборудование, презентация к уроку, химические реактивы: раствор соляной кислоты, раствор карбоната натрия, раствор силикатного клея; штативы с пробирками; образцы природных соединений кремния ( гранит, горный хрусталь, кварц и др.), образцы изделий из стекла, фаянса, фарфора, керамики.

Ход урока:

1.Организационный момент.

-Здравствуйте, ребята! Садитесь. Сегодня у нас открытый урок и у нас на уроке присутствуют гости. Давайте мы им улыбнемся и пожелаем доброго дня. На уроке мы с вами повторим пройденный материал, познакомимся с темой «Кремний и его соединения», решим задачи, проведем опыты.

2. Повторение пройденной темы.

-На предыдущих уроках мы с вами познакомились с углеродом и с его соединениями. Давайте, мы с вами повторим. Для этого выполним задания ГИА.

Задание № 1. (А)

Число электронов во внешнем электронном слое атома с зарядом ядра +6 равно:

1) 6 2) 3 3) 4 4) 2

Задание № 2

Кислотным оксидом является:

1) CO2 2)Al2 O3 3) Na 2O 4) NO

Задание № 3

Оксид углерода (IV) взаимодействует с

1) NaCl 2) P2 O5 3) Ca(OH)2 4) HNO3

Задание № 4 (В 1)

В ряду химических элементов Ge – Si – C

1. увеличиваются радиусы атомов

2. увеличивается электроотрицательность

3. усиливаются кислотные свойства их высших оксидов

4. возрастает значение высшей степени окисления

5. увеличивается число электронов во внешнем электронном слое атомов

Задание № 5 (С2)

К избытку карбоната кальция добавили 146 г раствора с массовой долей соляной кислоты 5 %. Вычислите объем (н.у.) выделившегося газа.

Ответ: 2,24 л.

Молодцы, ребята!

3. Целеполагание. Новая тема.

Вступительное слово учителя. В одной из своих книг А.Е. Ферсман рассказывал: «Показывают мне самые разнообразные предметы: прозрачный шар, сверкающий на солнце чистотой холодной ключевой воды; красивый, пестрого рисунка агат; яркой игры многоцветный опал; чистый песок на берегу моря; тонкую, как шелковинка, нитку из плавленого кварца или жаропрочную посуду из него; красиво ограненные груды горного хрусталя; грубо обработанный наконечник стрелы древнего человека… - все это одно и то же химическое соединение элементов кремния и кислорода» (SiO₂)

А также персональные компьютеры, мобильные телефоны. А из чего же сделана начинка всех электронных устройств, процессоры и чипы, флэшки и сим-карты? Все сделаны из вещества – имя которому – кремний. Кремний – символ высоких технологий.

 Учитель формулирует цель учебного занятия, исходя из темы урока.

Тема урока: Кремний и его соединения

1.Строение.

Кремний – элемент IV группы и 3-го периода, порядковый номер 14, А=28, 14 протонов и 14 нейтронов, 14 электронов. Строение его электронной оболочки следующая: 14 Si 2e 8e 4e

3. Открытие кремния.

(материал по этому вопросу может быть подготовлен и освещён обучающимися)

     Кремний – самый распространенный элемент земной коры, причем последняя на 75% состоит из соединений кремния. В человеческом организме кремний есть почти повсеместно, больше всего в костях, коже, соединительной ткани. При переломах костей содержание кремния в месте перелома возрастает почти в 50 раз.

     Нельзя сказать, что роль кремния в жизни выяснена уже окончательно, скорее наоборот. Установлено, что с возрастом содержание этого элемента в костной ткани, артериях, коже существенно уменьшается.

Б) Историческая справка.

     Кремний в свободном виде был выделен в 1811 Ж.Гей-Люссаком и Л.Тенаром при пропускании паров фторида кремния над металлическим калием, однако он не был описан ими как элемент. Шведский химик Й.Берцелиус в 1823 дал описание кремния, полученного им при обработке калиевой соли K₂SiF₆ металлическим калием при высокой температуре. Новому элементу было дано название "силиций" (от лат. silex - кремень)

С греческого языка «кремнос» - утёс, скала.

4. Физические свойства (слайд 12)

(материал по этому вопросу может быть подготовлен и освещён учащимися)

- Вы обратили внимание, что когда мы говорим о содержании в природных условиях элемента кремния, то упоминаем только его соединения, но не простое вещество.

Кремний в свободном виде в природе не встречается в отличие от углерода (алмаз, графит, аморфный С и т.д.)

кремний – неметалл, существует в кристаллическом и аморфном виде.

Кристаллический кремний – серовато-стального цвета с металлическим блеском, твёрдый (7 баллов по шкале Мооса), но хрупкий, малореакционноспособный; полупроводник, (с повышением температуры электропроводность повышается), и с нарушением правильности структуры.

Такие свойства обусловлены строением кристаллов, аналогичным структуре алмаза.

Физические константы: g = 2,33 г/см³; t пл.= 1415 ⁰С; t кип.= 3500 ⁰С

Аморфный кремний представляет собой белый порошок.

5. Получение кремния (слайд 13)

- Способы получения кремния основаны в основном на восстановлении оксида кремния (IV) сильными восстановителями – активными металлами (Mg, Al) и углеродом.

Лабораторный способ: SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si

Промышленный способ:

1900^oC

S iO₂ + 2C 2CO + Si

SiCi₄ + 2Zn = 2ZnCi₂ + Si

6. Химические свойства (слайд 14)

а) кремний - восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!

1. Si + O₂ = SiO₂ (оксид кремния (IV))

S i⁰ – 4e^- Si⁺⁴ восстановитель

O₂ + 4e^- 2O^-2 окислитель

1. Si + 2Cl₂ = SiCl₄ (хлорид кремния)

2. Si + 2S = SiS₂ (сульфид кремния)

2000⁰C

1. S i + C Si⁺⁴C^-4 (карбид кремния или карборунд, по твёрдости близок к алмазу)

2. S i + 2H₂O(пар) = SiO₂ + H₂

3. Si + 2NaOH(конц.) + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

б) кремний – окислитель

Si + 2Ca = Ca₂Si (силицид кальция)

Вывод: свойства кремния и углерода похожи. Оба неметалла взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом.

7. Соединения кремния

Свойства кремнезёма (слайд15,16)

Учитель подробно рассматривает свойства оксида кремния (IV) и проводит сравнительный анализ двух оксидов – SiO₂ и CO₂. результаты обсуждения в виде таблицы выводятся на экран.

Обратите внимание на одно важное свойство оксида кремния:

SiO₂ + 4HF = 2H₂O + SiF₄

Оксид кремния входит в состав стекла, поэтому плавиковую кислоту нельзя хранить в стеклянной посуде.

Вывод: физические свойства оксидов резко отличаются, т.к. они образуют разные кристаллические решётки – молекулярную (CO₂) и атомную (SiO₂), но химические свойства схожи. Отличие состоит в различном отношении к воде.

Силан SiH₄ (слайд 17)

- Силан получают косвенно, действуя на силициды металлов водой или кислотами:

Mg₂Si + 4H₂O = 2Mg(OH)₂ + SiH₄

Силан – бесцветный газ, самовоспламеняющийся на воздухе и сгорающий с образованием оксида кремния и воды:

SiH₄ + 2O₂ = SiO2 + 2H₂O

Кремниевая кислота и её соли (слайд 18)

-кремниевая кислота H₂SiO₃ -единственная нерастворимая неорганическая кислота, - двухосновная,

- слабая H₂SiO₃ H₂O +SiO₂

При высыхании образует силикагель, используемый в качестве адсорбента.

Получить кремниевую кислоту можно только из её солей.

Лабораторная работа: «Ознакомление с образцами природных силикатов»

Рассмотрите выданные образцы природных силикатов. Обратите внимание на внешний вид. Проверьте их твердость.

I.  SiO₂  - оксид кремния (IV), песок, кварц, кремень – нерастворимое в воде твердое вещество, очень тугоплавкое, t_пл. =1700⁰ С. Атомная кристаллическая решетка.

Кварц – белый – горный хрусталь – поделочный камень;

Молочный, серый, дымчатый – опал, агат, яшма, халцедон

Кремень – имеет очень острые края; в древности   изготавливали орудия труда  и оружие.

Химические свойства: SiO₂   - кислотный оксид

       1)   При сплавлении взаимодействует с основными     оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов с образованием солей — силикатов:

           SiO₂ + CaO → CaSiO₃

           SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

           SiO₂ + CaCO₃ → CaSiO₃ + CO₂­

           SiO₂ + K₂CO₃ → K₂SiO₃ + CO₂

      2) С водой не реагирует

3) Окислительно — восстановительные реакции

Взаимодействие с металлами

При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами,
при этом образуется кремний:

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

   II. H₂SiO_{3 –} кремниевая кислота.

       Оксид кремния – песок, нерастворимый в воде. Следовательно, получить кремниевую кислоту растворением ее соответствующего оксида в воде невозможно. Ставится проблемный вопрос: «Как получить кремниевую кислоту?» H₂SiO₃ — очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор).

Получение кремниевой кислоты:

Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂SiO₃

При нагревании разлагается:

H₂SiO₃  –^t°→  H₂O + SiO₂

     Соли кремниевой кислоты – силикаты. Обычно они нерастворимы в воде, исключения составляют силикаты натрия и калия, их называют «жидким стеклом». Силикаты широко распространены в природе. Свойства силикатов различны в зависимости от их состава и строения, очень часто они имеют красивую окраску, некоторые из них используются в ювелирном деле (гранат, топаз, изумруд).

 Лабораторный опыт: Ка­чественные реакции на силикат-ион (Повторение ТБ).

Ход работы: Обнаружение силикат-иона. В пробирку налейте 1 мл силиката натрия прилейте по каплям раствор соляной кислоты. Что наблюдаете? Сделайте вывод о способе обнаружения силикат-ионов?

8. Применение соединений кремния в народном хозяйстве (слайды 20,21,22)

Для получения полупроводников.

Кислотоупорных сплавов.

Стекло, цемент, бетон, железобетон, кирпич, фарфор, фаянс.

Закрепление.

Работа с учебником.

Задание № 4, стр. 185

Напишите уравнения реакций с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

SiO 2 - Si - Ca 2 Si - SiH 4 - SiO 2 - Si

9. Заключительные выводы (слайд 23)