Тема урока Углерод. Экологические акценты в изучаемой теме с использованием ИКТ




Цели урока:

  1. Рассмотреть строение атома углерода согласно его положения в Периодической
    системе Д.И.Менделеева, аллотропные модификации углерода
  2. Изучить физические и химические свойства углерода, нахождение в природе,
    и его применение
  3. Научиться осуществлять практический эксперимент по теме: “Углерод ” с помощью
    интерактивной доски и виртуальной лаборатории.

Оборудование

:

интерактивная доска, компьютер, мультимедийный проектор, учебное электронное
издание – виртуальная лаборатория, телевизор, видеокассета.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Подготовка учащихся к работе на основном этапе.

Записываем тему урока в тетрадях.

Как химический элемент углерод был признан в 1789 г. А. Лавуазье. Роль углерода
в живой природе уникальна. Углерод относится к биогенным элементам, составляющий
основу жизни на земле. Часть энергии необходимой организмам образуется в клетках
за счет окисления углерода. Соединения углерода (углеводы, белки, жиры, ДНК и РНК,
гормоны, амино- и карбоновые кислоты ) участвуют в построении всех тканей организма,
обеспечении жизнедеятельности животных и растений. Углерод поступает в организм
человека с пищей (около 300 г в сутки). Углерод составляет 2/3 массы мышц и 1/3
массы костной ткани. Выводится из организма преимущественно с выдыхаемым воздухом
(углекислый газ) и мочой (мочевина). Главной функцией углерода является формирование
разнообразия органических соединений, обеспечивая биологическое разнообразие, участие
во всех функциях и проявлениях живого.

Положение углерода в Периодической системе Д.И.Менделеева рассматривается вместе
с классом. На интерактивной доске ученик записывает электронную и электронно-графическую
формулы углерода в обычном и возбужденном состояниях. Определяем валентность углерода
и степень окисления углерода +4 +2 -4

Известны два стабильных изотопа 12С и 13С. На внешнем слое
у углерода 4-е электрона, поэтому тенденция к отдаче и принятию электронов у него
выражена одинаково. Отдавая электроны, он является восстановителем, принимая – окислителем.

Нахождение в природе

В природе углерод находится как в свободном так и в связанном состояниях. В свободном
состоянии углерод встречается в виде графита, угля, алмаза. Соединения углерода
очень распространены: живые организмы, торф, нефть, известняк и др. В свободном
виде углерод не токсичен, но многие его соединения обладают значительной токсичностью.
К таким соединениям следует отнести окись углерода СО (II)(угарный газ), четыреххлористый
углерод CСl4, сероуглерод СS2, соли цианистой кислоты HCN,
бензол С6Н6 и другие

Аллотропные модификации

Известно несколько модификаций углерода: графит, алмаз, карбин, поликумулен и
фуллерены. (С помощью интерактивной доски открываем коллекцию, находящуюся на диске
в мультимедийном пособии)

Аллотропные формы различаются структурой кристаллической решетки, химическими
и физическими свойствами

Графит - непрозрачный, жирный на ощупь, слоится, электропроводен,
самое тугоплавкое вещество на земле, оказывает смазывающее действие на трущиеся
поверхности.

Алмаз

- бесцветное, кристаллическое вещество, имеет тетраэдрическое строение,
очень твердый, не электропроводен. Самый большой алмаз «Кулинан» найден в 1905 г.
в Южной Африке. Его масса 621 г. В 1797 году было установлено, что алмаз, сгорая
в кислороде, полностью переходит в углекислый газ. Из этого следовало, что алмаз
состоит из атомов углерода. Стало ясно: чтобы получить алмаз, нужно исходить из
графита или других содержащих углерод веществ.

Карбин

- линейный полимер, полученный искусственным путем, найден в кратерах
вулканов.

Поликумулен

– линейный полимер, получают только искусственным путем.

Фуллерены

– пространственный полимер, получают искусственным путем, содержится
в саже и состоят из пяти-шести колец (вид футбольного мяча)

Все формы углерода устойчивы к кислотам и щелочам и окисляются только сильными
окислителями.

Адсорбция

Способность углерода поглощать различные вещества (газы, растворимые в воде краски
и т.д.) называется адсорбцией. Где используют явление адсорбции?

Просмотр видеоролика.

Уголь, нагретый до 1000 градусов и обработанный водяным паром, называется активированным.
Его адсорбционная способность очень велика.

Химические свойства

Углерод при обычной температуре химически инертен.

При нагревании очень активен.

1. Углерод реагирует с металлами при нагревании

4Al + 3C = Al4C3
Ca + 2C = CaC2

2. Углерод взаимодействует при повышенной температуре с неметаллами, легко протекают
реакции с кислородом и серой

2C + O2(недост.) =2CO
C + O2 (изб.) = СO2
C+ 2S =CS2
2C + N2 = C2N2
C + 2H2 = CH4

3. При нагревании углерод восстанавливает неактивные металлы из их оксидов



2CuO + C = 2Cu + CO2
2Fe2O3 +3C =4Fe + 3CO2
2PbO + C = 2Pb + CO2

С оксидом кальция образуется карбид кальция, который используется для получения
ацетилена СaO + 3C = CaC2 + CO (t =1900C)



Восстановление водяного пара раскаленным коксом приводит к получению «водяного
газа» — смеси СO и H2, который широко применяется в доменном производстве,
при производстве аммиака, высших спиртов C + H2O = H2 + CO
(t=1000C)

При взаимодействии кокса с оксидом углерода(IV), образуется оксид углерода(II),
который применяется при выплавке чугуна CO2 + C = 2CO

4. Взаимодействие со сложными неорганическими веществами, которые проявляют сильные
восстановительные свойства

C + 4HNO3 (конц. гор.) =CO2 + 4NO2 + 2H2O
C + 2H2SO4 (конц. гор.) = CO2 + 2SO2
+ 2H2O

Применение углерода

  1. Получение искусственных алмазов
  2. Получение сахара
  3. Получение краски
  4. В качестве адсорбента
  5. В производстве шин
  6. Алмаз применяется в промышленности для обработки твердых сплавов и бурении,
    для изготовления ювелирных украшений.
  7. Графит широко применяется для изготовления карандашей и в электротехнике
    для изготовления электродов
  8. В медицине (В фармакологии и медицине широко используются различные соединения
    углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот. Так, карболен (активированный
    уголь), применяется для абсорбции газов и выведения из организма различных токсинов;
    графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний)
  9. Соединения углерода используются в виде топлива (уголь, нефть, газ, горючие
    сланцы), применяются в химической и сталелитейной промышленности, в полиграфии,
    в пищевой промышленности и во многих других областях человеческой деятельности.

Экологические акценты

Изменение климата планеты вследствие концентрации парниковых газов в атмосфере
является на сегодняшний день одной из основных глобальных экологических проблем.
Примерно 80% парникового эффекта приходится на углекислый газ, около 15% — на метан,
остальные газы составляют менее 5 %. В настоящее время уровень углерода выше на
30%, чем был 250 лет назад, и при этом, увеличение произошло в основном во второй
половине 20-го столетия вследствие антропогенной деятельности. Необходимо учитывать,
что из всех наземных природных экосистем, охваченных хозяйственной деятельностью,
леса вносят наибольший вклад в формирование углеродного баланса планеты. Снизить
содержание углерода в атмосфере и способствовать предотвращению дальнейшего изменения
климата может лесной сектор, который обладает значительным потенциалом снижения
эмиссии парниковых газов. Суть парникового эффекта состоит в том, что углекислый
газ поглощает инфракрасные лучи и мешает отведению тепла от поверхности земли.

Практический эксперимент – восстановительные свойства углерода

С помощью интерактивной доски и электронного издания «Виртуальная лаборатория»
проводим эксперимент: Электронным карандашом перемещаем порошок PbO из склянки в
тигель туда же добавляем порошок графита так же с помощью электронного карандаша.
Смесь перемешиваем и нагреваем на газовой горелке. Получаем свинцовые гранулы. Фотографируем
наблюдаемое с помощью фотоаппарата, который также находится на интерактивной доске.
Заполняем электронный журнал. Весь эксперимент управляется электронным карандашом.

Закрепление материала

  1. Какую степень окисления может проявлять углерод?
  2. Углерод спас солдат во время I-ой мировой войны. За счет какого свойства
    это возможно?
  3. Кто из русских химиков предложил использовать активированный уголь для защиты
    органов дыхания от отравляющих веществ?
  4. Приведите примеры химических реакций, в которых углерод является восстановителем
    и окислителем
  5. В каких аллотропных модификациях существует углерод?
  6. В чем состоит опасность накопления в воздухе углекислого газа?
  7. Растение в солнечный день поглощает около 5г углекислого газа на каждый
    1 м2листовой поверхности. Рассчитайте, сколько граммов углерода накопит
    за день подсолнечник, листовая поверхность которого равна 1,8 м2
  8. Какой объём оксида углерода (IV) получится (н.у.) при сгорании 1 т угля,
    содержащего 10% примесей?
  9. Как доказать, что хлеб, молоко, мясо содержат углерод?

Домашнее задание: Составить кроссворд по теме углерод

Подведение итогов урока


Литература:

  1. Учебное-электронное издание Химия (8-11 класс) Виртуальная лаборатория МорГТУ.
  2. Химия общая и неорганическая 10-11 Лаборатория систем мультимедиа.
  3. Р.П. Суровцева, С.Н.Савицкий, Р.Г.Иванова Задания по химии для самостоятельной
    работы учащихся.
  4. Л.Г. Волынова, Л.К. Сейдалиева, Н.П.Кузнецова, Е.В. Мейснер Химия Предметная
    неделя в школе О.С. Габриелян Химия 9 класс.
  5. Ф.Г. Фельдман, Г.Е. Рудзитис Химия 9 класс



Следующий: