Методическая разработка урока по химии "Неметаллы. Углерод"

Цель урока: 

Обеспечить усвоение учащимися на уровне восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний состава, строения, свойств и применения углерода; закрепить знания обучающихся об аллотропии. Формирование базовых компетентностей современного человека: учебно-познавательной, информационной, коммуникативной, личностного совершенствования.

Задачи урока:

1. Образовательные: повторить строение атома и аллотропию на примере углерода. Рассмотреть строение, сравнение свойств и применение алмаза и графита. Познакомить учащихся с явлением адсорбции и его практическом значении. Изучить химические свойства углерода. Рассмотреть круговорот углерода в природе.

2. Развивающие: развивать у учащихся умения сравнивать и анализировать теоретические сведения, применять их на практике, делать выводы; развивать логическое мышление.

3. Воспитательные: формировать естественно - научное мировоззрение; информационную культуру; чувство патриотизма на примере научной деятельности русских ученых – химиков (Т.Е. Ловица, Н.Д. Зелинского); бережного отношения к природным ресурсам.

Ход урока.

I. Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности учащихся к учебным занятиям.

II. Актуализация знаний.

Учитель: Из меня состоит все живое,

Я – графит, антрацит и алмаз,

Я на улице, в школе и в поле,

Я в деревьях и в каждом из вас.

Учитель: О каком химическом элементе идет речь в этом стихотворении?

Угадывая название элемента, учащиеся называют тему урока и вместе с учителем формулируют его цель.

Учитель формулирует цель урока:

1. Изучить строение атома углерода, опираясь на положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

2. Рассмотреть аллотропные модификации углерода.

3. Изучить химические свойства углерода и познакомиться с его применением.

III. Изучение нового материала.

Строение и свойства атомов.

Учитель: Охарактеризуйте строение атома углерода на основании его положения в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева,  ответив на вопросы и используя материал электронного учебника:

1. Каков химический знак углерода?

2. Положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева (номер периода и его вид, номер группы и тип подгруппы, номер элемента).

3. Каков заряд ядра?

4. Какова атомная масса?

5. Сколько протонов в ядре атома?

6. Сколько нейтронов в ядре атома?

7. Сколько электронов в атоме углерода?

8. Электронная формула атома.

9. Чему равна высшая степень окисления?

10. Чему равна низшая степень окисления?

11. Какие свойства будет проявлять углерод, вступая в химическое взаимодействие?

Учащиеся характеризуют положение углерода в Периодической системе химических элементов, определяют его порядковый номер и составляют электронную формулу атома, делают соответствующую запись в тетради:

Химический знак – С.

Второй период, малый, IV группа, главная подгруппа, номер элемента – 6.

Заряд ядра +6.

Ar(C) =12. 

6 протонов.

6 нейтронов.

6 электронов.   

Весь материал - в документе.

ХИМИЯ

НЕМЕТАЛЛЫ. УГЛЕРОД

9 класс

Л.В. Борисова

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: смешанный

Цель урока. Обеспечить усвоение учащимися на уровне восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний состава, строения, свойств и применения углерода; закрепить знания обучающихся об аллотропии. Формирование базовых компетентностей современного человека: учебно-познавательной, информационной, коммуникативной, личностного совершенствования.

Задачи урока:

1. Образовательные: повторить строение атома и аллотропию на примере углерода. Рассмотреть строение, сравнение свойств и применение алмаза и графита. Познакомить учащихся с явлением адсорбции и его практическом значении. Изучить химические свойства углерода. Рассмотреть круговорот углерода в природе.

2. Развивающие: развивать у учащихся умения сравнивать и анализировать теоретические сведения, применять их на практике, делать выводы; развивать логическое мышление.

3. Воспитательные: формировать естественно - научное мировоззрение; информационную культуру; чувство патриотизма на примере научной деятельности русских ученых – химиков (Т.Е. Ловица, Н.Д. Зелинского); бережного отношения к природным ресурсам.

Материально – техническое обеспечение урока: компьютеры; учебник-навигатор «Химия. 9 класс» издательства «Дрофа»; мультимедийный проектор и экран.

Оборудование и реактивы. Периодическая таблица химических элементов Д.И.Менделеева. Модели кристаллических решеток алмаза и графита, репродукции картин В. Боровиковского и фотографии сокровищ Алмазного фонда, образцы изделий из графита (карандаши, электроды и др.) и сажи (тушь, краски, резина и др.), древесный уголь, таблетки карболена, растворы чернил, вишневого компота, сока свеклы; одеколон. Стеклянная трубка диаметром 1,5-2 см (или пробирка с дырявым дном), штатив, вата, речной песок, стакан, колба, прибор для восстановления меди из оксида меди, противогаз, кукурузные палочки, пипетка.

Межпредметные и внутрипредметные связи.

Межпредметная связь с предметами: «Искусство», «География», «Физика», «Биология», «Экология», «ОБЖ», «Геометрия».

Внутрипредметная связь:

– химия, 8 класс - строение атома, химические связи, способы очистки веществ, аллотропия, кристаллические решетки, окислительно-восстановительные свойства;

- химия, 9 класс – получение и химические свойства металлов, химические элементы в клетках живых организмов;

- химия, 10 класс - строение атома углерода, получение метана, природные источники углеводородов;

- химия, 11 класс - валентные возможности атомов химических элементов, неметаллы.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент.

Приветствие. Проверка готовности учащихся к учебным занятиям.

II. Актуализация знаний.

Учитель: Из меня состоит все живое,

Я – графит, антрацит и алмаз,

Я на улице, в школе и в поле,

Я в деревьях и в каждом из вас.

Учитель: О каком химическом элементе идет речь в этом стихотворении?

Угадывая название элемента, учащиеся называют тему урока и вместе с учителем формулируют его цель.

Учитель формулирует цель урока:

1. Изучить строение атома углерода, опираясь на положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

2. Рассмотреть аллотропные модификации углерода.

3. Изучить химические свойства углерода и познакомиться с его применением.

III. Изучение нового материала

Строение и свойства атомов

Учитель: Охарактеризуйте строение атома углерода на основании его положения в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, ответив на вопросы и используя материал электронного учебника:

1. Каков химический знак углерода?

2. Положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева (номер периода и его вид, номер группы и тип подгруппы, номер элемента).

3. Каков заряд ядра?

4. Какова атомная масса?

5. Сколько протонов в ядре атома?

6. Сколько нейтронов в ядре атома?

7. Сколько электронов в атоме углерода?

8. Электронная формула атома.

9. Чему равна высшая степень окисления?

10. Чему равна низшая степень окисления?

11. Какие свойства будет проявлять углерод, вступая в химическое взаимодействие?

Рис.1 Строение и свойства атомов углерода

Учащиеся характеризуют положение углерода в Периодической системе химических элементов, определяют его порядковый номер и составляют электронную формулу атома, делают соответствующую запись в тетради:

1. Химический знак – С.

2. Второй период, малый, IV группа, главная подгруппа, номер элемента – 6.

3. Заряд ядра +6.

4. Ar(C) =12.

5. 6 протонов.

6. 6 нейтронов.

7. 6 электронов.

8. ₊₆С 2 4.

9. Высшая степень окисления +4.

10. Низшая степень окисления -4.

Исходя из строения атома, прогнозируют окислительно-восстановительные свойства углерода (рис.2):

Рис. 2. Окислительно-восстановительные свойства углерода

Аллотропия.

Учитель: Почему углерод – это графит, антрацит и алмаз?

Учащиеся: Углерод образует несколько простых веществ.

Учитель: Как называется такое явление?

Учащиеся: Аллотропия - способность атомов одного химического элемента образовывать несколько простых веществ. Эти простые вещества называются – аллотропными видоизменениями или модификациями.

Учитель: Каковы причины аллотропии углерода?

Учащиеся: Различное строение кристаллических решеток.

Учитель демонстрирует модели решеток алмаза и графита и предлагает учащимся заполнить таблицу «Аллотропные модификации углерода», предварительно ознакомившись с материалом электронного учебника (рис.3).

Рис. 3. Материал электронного учебника

Таблица 1

Аллотропные модификации углерода

Заполнив таблицу, учащиеся слушают выступления одноклассников с дополнительной информацией об алмазах, демонстрацией репродукции картин В. Боровиковского и фотографий сокровищ Алмазного фонда.

Учитель: Кроме алмаза и графита, углерод образует и другие аллотропные модификации - это карбин, фуллерен.

Сообщения учащихся о карбине и фуллерене.

Учащиеся (под руководством учителя обобщают полученные знания):

Углерод образует аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин, фуллерен. Причина этого явления состоит в разном строении кристаллических решеток:

1) алмаз имеет объемную тетраэдрическую атомную решетку;

2) графит – плоскостную атомную кристаллическую решетку;

3) карбин – линейную;

4) фуллерен – сферическую.

Учитель: Сходное строение с графитом имеют сажа и древесный уголь.

Учащиеся работают с дополнительным материалом электронного учебника.

Рис. 4. Материал электронного учебника

Адсорбция.

Учитель демонстрирует древесный уголь и таблетки карболена (активированный уголь).

Учитель: Что общего между ними?

Учащиеся: И древесный уголь, и активированный уголь обладают способностью поглощать газы и растворенные вещества - адсорбцией.

Учитель демонстрирует адсорбционные свойства угля (Приложение 1).

Рис. 5. Адсорбционные свойства угля

Учитель: Открытое русским химиком Т.Е. Ловицем явление адсорбции широко используется для очистки сахара на рафинадных заводах от веществ, придающих ему желтый цвет; для очистки спирта.

На поглотительной способности активированного угля также основано и действие противогазов – устройства для защиты от вредных примесей, имеющихся в воздухе. Первый противогаз был изобретен Н.Д.Зелинским и спас жизнь тысячам солдат в период Первой мировой войны.

Рис. 6. Устройство противогаза

Учащиеся знакомятся с биографией ученого по дополнительному материалу из электронного учебника.

Химические свойства углерода.

Учитель: Рассмотрим химические свойства углерода. Итак, исходя из электронного строения атома углерода, мы выяснили, что углерод может проявлять восстановительные и окислительные свойства. Причем при обычных условиях углерод химически малоактивен, однако при нагревании он реагирует со многими веществами. Таким образом, все реакции углерода протекают при высоких температурах (от 600-1700⁰С). Самой активной формой является аморфный углерод, менее активен - графит, самый инертный – алмаз.

Учащиеся записывают уравнения химических реакций и проводят виртуальный лабораторный опыт «Горение угля в кислороде» (табл.2).

Таблица 2

Рис.7. восстановление меди из оксида меди (II) углем

Учитель проводит демонстрационный опыт «Восстановление меди из оксида меди (II) углем» (Приложение 2).

Природные соединения углерода.

Учитель: Итак, мы выяснили, что атомы углерода могут соединяться разнообразными способами между собой и с атомами многих других элементов, образуя огромное многообразие веществ. А в каком же виде углерод встречается в природе?

Учащиеся: В природе углерод встречается как в свободном виде (алмаз, графит), так и в связанном. В связанном состоянии углерод входит в состав карбонатов (CaCO₃ - мел, известняк, мрамор, MgCO₃ – магнезит, CaCO₃·MgCO₃- доломит), в каменных и бурых углях, торфе. Углерод входит в состав всех живых и растительных организмов, нефти, природного газа, углей.

Учащиеся знакомятся с природными соединениями углерода по дополнительному материалу из электронного учебника.

Круговорот углерода в природе.

Учитель: Все перечисленные источники углерода участвуют в круговороте его в природе.

Учащиеся работают по материалу «Круговорот углерода в природе» электронного учебника (рис. 8).

Рис. 8. Круговорот углерода в природе

IV. Этап первичного закрепления в обобщающей беседе.

Учитель задает вопросы, учащиеся отвечают на них.

- Почему алмаз, графит и уголь называют «родными братьями»?

- От чего зависит твердость алмаза и мягкость графита?

- Для каких целей применяют алмаз и графит?

- О каком явлении рассказывается в сказке «Мороз Иванович»?

“Между тем Рукодельница воротится, воду процедит, в кувшины нальёт, да ещё какая затейница: коли вода нечиста, так свернет лист бумаги, наложит в неё угольков да песку крупного насыплет, вставит ту бумагу в кувшин да нальёт в неё воды, а вода-то, знай, проходит сквозь песок да сквозь уголья и капает в кувшин чистая, словно хрустальная”.

- Где еще в настоящее время широко используется явление адсорбции?

(Медицина, военное дело, химическая промышленность.)

- Назовите природные соединения углерода.

- Каковы химические свойства углерода?

- В каких условиях протекает большинство реакций с участием углерода?

- Чем объясняется невысокая химическая активность углерода?

- Какая из модификаций углерода химически наиболее активна?

V. Рефлексивно-оценочный этап (первичный контроль) - тестирование.

Учитель предлагает проверить, как дети внимательно слушали друг друга и что запомнили.

Учащиеся работают в интерактиве «Характеристика углерода» электронного учебника.

После того, как они выполнили задания, на экран мультимедийного проектора отображаются критерии оценивания.

Учащиеся оценивают свою работу. Рефлексия с помощью сигнальных карточек.

Учащиеся работают с сигнальными карточками, которые показывают итог тестирования. Красные – рейтинг 5; синие – рейтинг 4; зеленые – рейтинг 3.

По желанию учащихся, полученные оценки можно выставить в журнал.

VI. Домашнее задание.

Предлагается учащимся в двух формах:

1) обычной - по учебнику О.С. Габриеляна «Химия 9 класс» (М.: Дрофа, 2009) § 29, упр. 6,8;

2) творческой (по желанию):

• Выполнить творческое задание в программе Microsoft Power Point по теме «Алмаз - уникальный камень» или написать сказку с участием углерода и прислать на электронный адрес учителя.

• Проделать дома опыт, доказывающий адсорбционные свойства угля.

Налейте в емкость воду объемом 40-50 см3 и добавьте 1-3 капли чернил, чтобы получился слабо окрашенный раствор. Затем добавьте 3-5 таблеток активированного угля и круговыми движениями колбы интенсивно перемешайте смесь. Дайте смеси отстоятся. Если обесцвечивания не произошло, добавьте еще 2-3 таблетки угля и повторите перемешивание. Убедившись, что адсорбция произошла полностью, профильтруйте смесь.

• Составить кроссворд по теме «Углерод».

• Подготовить краткое сообщение «Живопись глазами химика» по теме «Углерод. Графит. Сажа»

VII. Подведение итогов. Рефлексия.

Учитель: Прочитайте цель урока. Достигли ли вы цели урока? В какой степени? Оцените свою работу на уроке.

Учитель подводит итог урока, проводит рефлексию, где учащиеся показывают результаты усвоения новых знаний, оценивают и комментируют работу наиболее активных учащихся.

Уходя с урока, учащиеся дорисовывают волосы заранее нарисованным рожицам: грустной или веселой в зависимости от их настроения и эмоционального состояния. По их шевелюре можно понять понравился ли урок или нет.

Литература

1. Габриелян, О.С. Химия. 9 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных учреждений / О.С. Габриелян. - М.: Дрофа, 2012.

2. Габриелян, О.С. Настольная книга учителя. Химия. 9 класс [Текст] / О.С. Габриелян. - М.: Дрофа, 2002.

3. Габриелян, О.С. Химия 9 класс: рабочая тетрадь [Текст]/ О.С. Габриелян. - М.: Дрофа, 2013.

4. Габриелян, О.С. Программа курса химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений [Текст] / О.С. Габриелян. - М.: Дрофа, 2012.

5. Книга для чтения по неорганической химии [Текст]: в 2 ч. Ч. 2 / сост. В.А.Крицман. – М.: Просвещение, 1992.

6. Габриелян, О.С. Химия. 9 класс. Учебник – навигатор [Текст] / О.С. Габриелян, В.И. Сивоглазов, С.А. Сладков. - М.: Дрофа, 2013.

7. Химический эксперимент в школе [Текст] /Т.С. Назарова, А.А. Грабецкий, В.Н. Лаврова.- М.:Просвещение, 1987.

8. Химия: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы [Текст] /Е.А.Алферова, Н.С.Ахметов, Н.В.Богомолова и др. - М.: Дрофа,1999.

Приложение 1.

Адсорбционные свойства угля.

1. В стеклянную трубочку (можно использовать пробирку без дна) или стеклянную воронку помещают рыхлый слой ваты, порошок растертого карболена (таблетки активированного угля) и небольшое количество предварительно промытого и высушенного речного песка. Трубку закрепляют в лапке штатива (воронку кладут на кольцо) и наливают в нее разбавленные растворы чернил, перманганата калия, медного купороса, вишневого компота, сока столовой свеклы и т.д. Для собирания жидкости, прошедшей через слой адсорбента, под трубку помещают стакан. В него стекает бесцветная, прозрачная жидкость.

2. Колбу предварительно заполняют оксидом азота(IV) и плотно закрывают ее пробкой. Оксид азота(IV) можно получить взаимодействием концентрированной азотной кислоты с медью. В колбу с бурым NO₂ насыпают измельченный карболен или древесный уголь и несколько раз ее встряхивают. Бурая окраска исчезает.

3. В сухую колбу капают одну каплю одеколона и колбу нагревают до образования пара. В нее опускают немного измельченного древесного угля и встряхивают. Запах полностью исчезает.

Адсорбцию можно показать и с помощью обыкновенных кукурузных палочек.

4. Два цилиндра наполняют углекислым газом. В один цилиндр помещают несколько кукурузных палочек и встряхивают. Затем в два стакана приливают немного известковой воды, а потом в них «переливают» углекислый газ из цилиндров. Раствор известковой воды мутнеет в том стакане, где нет палочек.

Приложение 2.

Демонстрационный опыт «Восстановление меди из оксида меди (II) углем»

Прокалить в пробирке смесь черного порошка оксида меди (II) с порошком древесного угля. Смесь приобретет красный цвет из-за образовавшейся в результате реакции меди:

2CuO + C = CO₂ + 2Cu