Открытый урок химии 9 класс на тему: "Кремний и его соединения"

Конспект урока по химии для 9 класса на тему

«Кремний и его соединения»

Цель: Развивать и систематизировать знания о строении и свойствах элемента и простого вещества кремния, а также его важнейших соединениях.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Формы организации работы детей: групповая (просмотр презентации), индивидуальная (беседа, работа с рабочей тетрадью), проблемное обучение (решение проблемных вопросов).

Техническое оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация «Кремний и его соединения», коллекция «Горные породы и минераллы», таблица Д.И.Менделеева, оборудование и реактивы, необходимые для эксперимента.

Лабораторное оборудование и реактивы для эксперимента:

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

Ход урока

1. Организационный момент

Учитель приветствует учащихся, проверяет их готовность к уроку.

1. Целеполагание

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

3.Актуализация знаний и умений учащихся

Учитель предлагает учащимся ответить на вопросы:

- Каково строение атома кремния? (Сравнить с атомом углерода).

- Какова степень окисления атома кремния в сложных веществах? Примеры веществ.

- Какие типы химических связей может образовывать атом кремния, входя в состав простых и сложных веществ?

4. Изучение нового материала

А) 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.

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)

В) 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.

Г) Химические свойства

Для рассмотрения химических свойств кремния надо вернуться к строению атома и сделать вывод о возможности проявления как окислительных, так и восстановительных свойств.

Окислительные свойства:

2Mg + Si= Mg₂Si (силицид магния)

Восстановительные свойства:

C + Si = SiC (карборунд)

Д) Получение

Для того чтобы получить кремний, который удовлетворит электронщиков, химикам пришлось потрудиться. Мало того что он должен быть суперчистым, то есть содержать строго определенные примеси в количестве не более одного атома _{примеси на миллион атомов кремния. Но кроме этого, все} электронное устройство должно быть собрано на одном цельном кристалле кремния. Как вырастить такой кристалл? Сначала получают чистый кремний, достаточно смешать песок с углем и нагреть до 1800⁰ .

SiO₂ + 2C –^t°→  Si + 2CO – в промышленности

SiO₂ + 2 Mg = Si + 2MgO - в лаборатории

Соединения кремния

Задание: 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?

1. Первичное закрепление приобретённых знаний

Учитель предлагает учащимся выполнить задания. Давайте подведем некоторый итог изученного на уроке материала. Для этого выполним тест. Приложение

1. Информация о домашнем задании § 30 – 32, № 2 - 5, 9* с.100 - 101, задача 1

2. Подведение итогов (стихотворение «Кремний»)

«Он с тобой в любое время,

Лишь нагнись, возьми кусок…

На Земле содержит кремний

Камни, глина и песок.

Друг, проверенный веками, -

В нем история сама,

Подружился кремний с нами,

Стал полезным, и весьма.

Чтоб огнем согреть жилище

Среди холода и скал,

Чтобы приготовить пищу,

Кремень искры высекал…

Черепицу и кувшины.

Крынки и горшки для щей…

Люди делают из глины

Много нужных им вещей.

Н.К.Шабалина

1. Рефлексия

• Учитель предлагает учащимся ответить на вопросы.

• Достигли ли мы цели урока?

• Что изучили на сегодняшнем уроке?

• Что понравилось на уроке?

• Оцените свою деятельность на уроке.

• Свойства каких природных соединений кремния изучили?

• Чем отличаются свойства оксида кремния от типичных свойств кислотных оксидов?

• Чем отличаются свойства кремниевой кислоты от типичных свойств кислот?

Тест по теме «Кремний и его соединения»

1 вариант

1. Из предложенных соединений выберите формулу силицида магния:

А) MgSi Б) Mg₂Si В) Mg₃Si Г) MgSi₂

2. Кремний в степени окисления +4 проявляет свойства:

А) восстановительные Б) окислительные В) амфотерные

3. К алюмосиликатам не относится:

А) гранит Б) глина В) слюда Г) асбест

4. Придает прочность и гладкость костям человека:

А) азот Б) углерод В) кремний

5. Кто открыл кремний:

А) А.Лавуазье Б) Д.Резерфорд В) Й.Я.Берцелиус

2 вариант

1. Из предложенных соединений выберите формулу оксида кремния (IV):

а) Si₃O₂ б) SiO₂ в) SiO г) Si₂O

1. Атом кремния проявляет свойства:

А) восстановительные б) окислительные В) амфотерные

1. Из природных соединений кремния наиболее распространен:

А) оксид кремния Б) силан В) кремниевая кислота

1. Как в промышленности получают кремний:

А) восстановлением из оксида кремния

Б) разложением кремниевой кислоты

В) разложением силикатов

5. По влиянию на организм кремний является:

А) микроэлементом Б) макроэлементом В) ультрамикроэлементом