Методическая разработка урока Кремний и его соединения

ГБОУ школа «Тутти»

Конспект урока по химии на тему «Кремний и его соединения»

(9 класс)

Учитель Громова Галина Ивановна

2015

Конспект урока по теме: «Кремний и его соединения».

Методическая разработка урока составлена учителем химии Громовой Г.И. по программе О. С. Габриеляна «Химия 9 класс».

Цель урока:

1). Образовательная: обобщить знания учащихся о свойствах кремнии и его соединениях, их нахождении в природе.

2). Развивающая: установление причинно-следственных связей в ходе обсуждения вопроса, развитие логического мышления детей.

Задачи:

• Образовательные: обобщить и углубить знания учащихся о свойствах кремния и его соединений, продолжить совершенствовать умения учащихся составлять уравнения реакций;

• Развивающие: развитие умения учащихся в приобретении новых знаний; способствовать развитию процессов мышления: анализа, синтеза, обобщения, совершенствовать практические умения и навыки.

• Воспитательные: воспитывать умение работать в коллективе, воспитывать интерес к урокам химии, воспитывать уверенность в своих силах, настойчивость, умение действовать самостоятельно.

Методы: беседа, проблемное изложение.

Технологии урока:

• Здоровьесберегающие: профилактика общего и зрительного утомления, обеспечение необходимых этапов восприятия и переработки новой информации.

• Использование новых информационных технологий: использование объектов курса серии «Открытая коллекция» «Химия, 9 класс» и др., интерактивные задания. Урок сопровождается компьютерной презентацией и показом химических опытов

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, периодическая система химических элементов, таблица растворимости.

Тип урока. Комбинированный урок.

Ход урока.

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

План урока: 1.    Природные соединения кремния: кремнезем, кварц и его разновидности, силикаты, алюмосиликаты, асбест.
2.    Биологическое значение кремния.

3. Свойства кремния: полупроводниковые, взаимодействие с кислородом, металлами, щелочами.

5. Оксид кремния(IV). Его строение и свойства: взаимодействие со щелочами, основными оксидами, карбонатами и магнием.
6.Применение кремния и его соединений
- Какие ассоциации у вас возникают при слове « кремний»?

- Прочный, твердый, камень. Есть выражение «Не человек, а кремень».

Название «кремний» произошло от латинского «ляпис креманс», что означает -«камень, дающий огонь», или кремень. Кремень по латыни «силекс», от этого слова происходит научное название элемента - «силициум», что в переводе с греческого означает «скала», «утес».

Учитель говорит: тема нашего урока « Кремний и его соединения» (слайд №1). Цели урока - слайд №1

«Кремний-основа земной коры» Академик А. Е. Ферсман

Согласно современным исследованиям биосферы нашей планеты, самыми распространенными в ней элементами являются кислород (47%), кремний (29%), алюминий (8%), железо (4,7%), кальций (2,96%), натрий и калий (по 2,5%), магний (1,9%). На долю остальных приходится менее 1%.

Сообщения учащихся с демонстрацией презентации.

Кремний - самый распространенный элемент земной коры. После кислорода он занимает второе место по массе. Его оксиды являются основным элементом кристаллической решетки более 400 минералов. Соединения кремния находятся в песке, глине, почве. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений. Наиболее распространенным соединением кремния является его диоксид SiO₂, другое его название — кремнезем. В природе он образует минерал кварц и многие разновидности, такие, как горный хрусталь и его знаменитая лиловая форма — аметист, а также агат, опал, яшма, халцедон, сердолик, которые известны как поделочные и полудрагоценные камни (слайды № 3,4,5). Диоксид кремния — это также обычный и кварцевый песок.
Из разновидностей минералов на основе диоксида кремния — кремня, халцедона и других первобытные люди изготовляли орудия труда. Именно кремень, этот невзрачный и не очень прочный камень, положил начало каменному веку — веку кремневых орудий труда. Причин этому две: распространенность и доступность кремня, а также его способность образовывать при сколе острые режущие края.

Второй тип природных соединений кремния — это силикаты. Среди них наиболее распространены алюмосиликаты, эти силикаты содержат алюминий. К алюмосиликатам относятся гранит, различные виды глин, слюды. Силикатом, не содержащим алюминий, является, например, асбест.

Важнейшее соединение кремния — оксид SiO₂ необходим для жизни растений и животных. Он придает прочность стеблям растений и защитным покровам животных. Тростники, камыши и хвощи стоят крепко, как штыки, острые листья осоки режут, как ножи, стерня на скошенном поле колет, как иголки, а стебли злаков настолько крепки, что не позволяют ниве на полях ложиться от дождя и ветра. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем. Кремний придает гладкость и прочность костям человека.
Кремний входит и в состав низших живых организмов — диатомовых водорослей и радиолярий, — нежнейших комочков живой материи, которые создают свои непревзойденные по красоте скелеты из кремнезема.

Свойства кремния. Кремний - это полупроводник. В отличие от металлов с повышением температуры его электропроводность увеличивается. На спутниках, космических кораблях и станциях устанавливают солнечные батареи, преобразующие солнечную энергию в электрическую. В них работают кристаллы полупроводников, и в первую очередь кремния. Кремниевые фотоэлементы могут превратить в электрическую энергию до 10% поглощенной солнечной энергии.

Химические свойства кремния
Кремний горит в кислороде, образуя известный уже вам диоксид кремния, или оксид кремния(IV):
Si+ 0₂ = SiO₂
Si - неметалл, при нагревании он соединяется с металлами с образованием силицидов, например:
Si + 2Mg = Мg₂Si

Силициды легко разлагаются водой или кислотами, при этом выделяется газообразное водородное соединение кремния — силан:

Мg₂ Si + 2Н₂SO ₄ = 2MgSO₄ + SiH₄

В отличие от углеводородов силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды:

SiH₄ + 20₂ = SiO₂ + 2Н₂О (показ видеоопыта)

Повышенная реакционная способность силана по сравнению с метаном СН₄ объясняется тем, что у кремния больше размер атома, чем у углерода, поэтому химические связи Si —Н слабее связей С—Н.

Кремний взаимодействует с концентрированными водными растворами щелочей, образуя силикаты и водород:

Si + 2NаОН + Н₂0 = Na₂SiО₃ + 2Н₂ (показ видеоопыта)

Кремний получают, восстанавливая его из диоксида магнием или углеродом при нагревании (показ опыта)
SiO₂ + 2Mg→ 2MgO+ Si

SiO₂ +2 C→ Si + 2CO
Оксид кремния (IV), как и С0₂, является кислотным оксидом. Однако в отличие от С0₂ имеет не молекулярную, а атомную кристаллическую решетку. Поэтому SiO₂ твердое и тугоплавкое вещество. Он не растворяется в воде и кислотах, кроме плавиковой, но взаимодействует при высоких температурах со щелочами с образованием солей кремниевой кислоты — силикатов.

Силикаты можно получить также сплавлением диоксида кремния с оксидами металлов или с карбонатами:

SiO₂ + СаО = СаSiO₃

SiO₂ + СаС0₃ = СаSiO₃ + С0₂

Силикаты натрия и калия называют растворимым стеклом. Их водные растворы — это силикатный клей.

Из растворов силикатов действием на них более сильных кислот — соляной, серной, уксусной и даже угольной получается кремниевая кислота Н₂SiO₃:

К₂SiO₃ + 2НСl = 2КСl + Н₂SiO₃
Следовательно, Н ₂SiO₃ очень слабая кислота. Она нерастворима в воде и выпадает из реакционной смеси в виде студенистого осадка, иногда заполняющего компактно весь объем раствора, превращая его в полутвердую массу, похожую на студень, желе. При высыхании этой массы образуется высокопористое вещество — силикагель, широко применяемый в качестве адсорбента — поглотителя других веществ.

Применение кремния. Кремний применяют для получения полупроводниковых материалов, а также кислотоупорных сплавов. При сплавлении кварцевого песка с углем при высоких температурах образуется карбид кремния SiC, который по твердости уступает только алмазу. Поэтому его используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней. Из расплавленного кварца изготавливают различную кварцевую химическую посуду, которая может выдерживать высокую температуру и не трескается при резком охлаждении.
Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента.
Открытие кремния. Хотя уже в глубокой древности люди широко использовали в своем быту соединения кремния, сам кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 г. шведским химиком Й. Я. Берцелиусом. Однако за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнен примесями.
Задания: Укажите сходство и различие оксида углерода(IV) и оксида кремния(IV) по строению и свойствам (взаимодействие с водой, щелочами, основными оксидами и магнием). Напишите уравнения реакций.

Почему углерод называют основным элементом живой природы, а кремний — основным элементом неживой природы?

Рефлексия: Что вы узнали о соединениях кремния в природе?

Какова биологическая роль кремния?

Д/з параграф 31,упр.1, 4

3