"Кремний и его соединения"

Класс 9

УМК: Габриелян О.С.

Продолжительность урока – 45 минут

Тема и номер урока: «Кремний и его соединения», 1 урок

Цели урока: 

Образовательные: Сформировать и систематизировать знания о строении, свойствах и применении простых и сложных веществ, образованных кремнием; видах и особенностях технологического процесса силикатной промышленности. Проанализировать зависимость свойств веществ от состава и строения, зависимость применения веществ от свойств.

Воспитательные: формирование умений ставить цели, выделять главное, планировать свою деятельность при работе в группе; осуществлять самоконтроль, подводить итоги, работать в оптимальном темпе.

Развивающие: обеспечить условия для развития познавательного интереса и интеллектуальных способностей, развития творческих способностей детей; во спитывать культуру взаимоотношений при работе в группе.

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний

Формы обучения: групповая и индивидуальная, фронтальная.

Используемое оборудование: Видеопроектор, презентация, коллекция минералов (каолин, песчаник, полевой шпат).

Химические реактивы: растворы Na₂SiO₃, HCl, штатив с пробирками, универсальный индикатор.

Лабораторное оборудование и реактивы для эксперимента:

Опыт: «Качественная реакция на силикат-ион»: HCl, Na₂SiO_3, штатив с пробирками

Структура урока:

1. Организационный момент (приветствие учащихся, подготовка к усвоению нового материала, 3 мин.

2. Актуализация изученного материала, 5 мин.

3. Изучение нового материала, 25 мин.

4. Первичное закрепление приобретённых знаний, 5 мин.

5. Домашнее задание, 2 мин.

6. Рефлексия. Подведение итогов урока. Оценивание учащихся, 5 мин.

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие учащихся, проверка их готовности к уроку.

2. Актуализация изученного материала.

2.1. Работа у доски: решить цепочки превращений

а) С → СаСО₃ → Са(НСО₃)₂ → СаСО₃ → СаО

б) Nа₂СО₃ → СО₂ → NаНСО₃

2.2. Конкурс (по рядам) «кто быстрее». Закончить уравнения реакций

3. Изучение нового материала.

3.1. Вступительное слово учителя. Силиконовая долина (Silicon Valley) находится в юго-западной части калифорнийского побережья, в Сан-Франциско. Это уникальное место получило свое имя от названия химического элемента кремния (silicon-кремний по-английски), поэтому его часто называют Кремниевой долиной. Кремний использовался в качестве полупроводника в производстве компьютерных диодов, резисторов и микросхем, с которого начался процесс становления этой агломерации как технологического центра. Кремний - это красивый, пестрого рисунка агат; яркой игры многоцветный опал; чистый песок на берегу моря; тонкая, как шелковинка, нитка из плавленого кварца или жаропрочная посуда из него; красиво ограненные груды горного хрусталя; грубо обработанный наконечник стрелы древнего человека, а также персональные компьютеры, мобильные телефоны. 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.

Распространенность в природе.

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.

Историческая справка.

С древних времён люди широко использовали в быту соединения кремния. Из кремния были изготовлены наконечники стрел и орудия труда древних людей. 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).

Строение и физические свойства простых веществ.

Кристаллическое вещество напоминает металл, темно-серого цвета, но хрупкий, полупроводник, его проводимость увеличивается при освещении, поэтому его применяют в солнечных батареях.

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.

3.2. Работа в парах и самостоятельно

Используя материал § 24, 25, свои знания общих законов химии, составьте конспект по плану:

Кремний.

- Сравните строение и физические свойства алмаза и кристаллического кремния.

- Запишите уравнения реакций взаимодействия кремния с: магнием, фтором, оксидом железа (II), раствором гидроксида натрия. Что общего в свойствах кремния с другими неметаллами, в чем различия?

Оксид кремния.

- Сравните строение и физические свойства оксидов: углекислого газа и кварца. Чем объяснить разницу?

- Запишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде, доказывающее кислотный характер оксида кремния.

«Мыслительный эксперимент»

При длительном хранении раствора щелочи в стеклянных бутылочках (в состав стекла входит SiO₂) образуется студенистая муть. Что это за вещество?

Кремниевая кислота

- Почему кремниевая кислота – нерастворимая (одна из неорганических кислот)?

Соли кремниевой кислоты

- Запишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде взаимодействия силиката натрия с сильной кислотой, гидролиза.

Сделайте вывод о составе, строении, свойствах и применении простых и сложных веществ, образованных кремнием.

3.3. Химические свойства  

а) кремний - восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!

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

             Si⁰  –  4e^-  - Si⁺⁴   восстановитель

             O₂ + 4e^-  - 2O^-2     окислитель

1. Si + 2Cl₂ = SiCl₄ (хлорид кремния)

2. Si + 2S = SiS₂ (сульфид кремния)

                   2000⁰C

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

2. Si + 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.

Ознакомление с коллекцией «Стекло и изделия из него», коллекцией природных силикатов. Рассмотрите выданные образцы природных силикатов, обратите внимание на их внешний вид, проверьте и сравните их твёрдость.

3.4. Демонстрационный 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?

4. Первичное закрепление приобретённых знаний

Решите уравнения реакций цепочек превращений:

• SiO₂ → Si → Mg₂Si → SiH₄ → SiO₂

• SiO₂ → K₂SiО₃ → H₂SiО₃ → SiO₂

5. Информация о домашнем задании § 24, упр. 5,7 (домашний эксперимент)

6. Рефлексия. Учитель предлагает учащимся ответить на вопросы.

- Достигли ли мы цели урока?

- Что изучили на сегодняшнем уроке?

- Что понравилось на уроке?

- Что оказалось сложным?

- Оцените свою деятельность на уроке.