«Оксиды углерода»

Супонина Лариса Владимировна

учитель высшей категории ГБОУ школы №508 Московского района Санкт-Петербурга

Урок по теме «Оксиды углерода» проводится в 9 классе с использованием элементов исследования в игровой форме.

Цель урока: познакомить учащихся со свойствами оксидов углерода, способами их получения и применением.

Образовательные задачи: исследовать физические, химические и специфические свойства оксидов углерода, а также способы их получения; изучить физиологическое действие на организм человека.

Развивающие: сформировать научное мировоззрение, умение устанавливать взаимосвязь состава, строения и свойств.

Воспитательные: развивать познавательный интерес к предмету, коммуникативные качества, уверенность в своих силах, настойчивость, умение действовать самостоятельно, воспитывать культуру умственного труда; формировать навыков самостоятельной работы, а также уметь аргументировано высказывать своё мнение. Продолжить развитие навыков самообразования, поиска информации с помощью современных технологий.

Ресурсы урока: помимо учебника и рабочих тетрадей на уроке используется раздаточный материал (индивидуальные карточки, инструкции), презентация, мультимедиа (ПК, экран, проектор), демонстрируются видеопыты. Оборудование и реактивы: лоток, штатив для пробирок, пробирки, колба, бутылка, шарик, мрамор, соляная кислота, свечи, стеклянные банки (0,5л 1л), спички, лучинки, пищевая сода, уксус.

Планируемые результаты:

Предметные: учащиеся научатся записывать уравнения окислительно-восстановительных реакций с участием оксидов углерода, используя метод электронного баланса, и ионные уравнения, а также характеризовать свойства оксидов углерода.

Метапредметные:

Регулятивные: выделять и осознавать то, что уже усвоено и что ещё подлежит усвоению; осознавать качество и уровень усвоения знаний; оценивать достигнутые результаты.

Познавательные: восстанавливать предметную ситуацию, описанную в задаче, путем переформулирования, упрощенного пересказа текста, с выделением только существенной для решения задачи информации.

Коммуникативные: вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем, владеть монологической и диалогической формами речи.

Личностные: формировать самоопределение, смыслообразование, предвидение связи изучаемого материала с жизненными ситуациями.

Организационная структура урока:

1.     Организационный этап

Учитель приветствует учеников, организует рабочую обстановку. Здравствуйте, ребята. Сегодня мы с вами проведём урок-исследование. Ведь «химия – это область чудес, в ней скрыто счастье человечества, величайшие завоевания разума будут сделаны именно в этой области». Желаю успеха в получении новых знаний.

2.     Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности.

Учащиеся слушают рассказ учителя о двух братьях и пытаются назвать вещества.

Учитель вывешивает на доске символические изображения двух юношей с веселым выражением лица и злым.

Прежде чем приступить к изучению послушайте одну историю. Жили- были два родных брата. Один из братьев был добрым и щедрым, помогал растениям в фотосинтезе, приращивая их массу и добавляя кислород в атмосферу. Другой был злобным и обладал дурным характером. Поговаривают, что в его компании люди «угорали» и он был знаком многим пожарным своими мерзкими поступками.

Подумайте, как зовут этих братьев и определите тему урока, ведь мы планируем разговор именно о них. Учащиеся отвечают на вопрос и записывают в тетрадь тему урока. (Оксид углерода (IV)(углекислый) и оксид углерода (II) угарный газы или Оксиды углерода)

3.     Актуализация знаний.

….   Школьникам уже знакомы химические формулы веществ, они могут назвать способы их получения и химические свойства как кислотного оксида. Способ получения углекислого газа в лабораториях также известен учащимся. Знают учащиеся и один из промышленных способов получения углекислого газа – обжиг известняка. Представляет интерес получение углекислого газа из дымовых газов. Этот способ применяется в производстве сухого льда. Это производство может служить примером использования и продукта реакции, и тепловой энергии, выделяющейся при горении угля. При обсуждении способа получения оксида углерода (II) восстановлением железных руд древесным углем учитель рассказывает историю о Джеймсе Вудхаусе (сообщение 2). Написание реакций получения оксида углерода (IV) сопровождается рассказом учителя о Джозефе Блэке (сообщение №1).

Учитель задаёт ребятам вопросы:

- Вспомните, какие оксиды образует углерод и составьте их формулы.

- Объясните механизм образования связей в молекуле оксида углерода (II).

- Вспомните, как можно получить оксиды углерода.

- Исходя из положения в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, охарактеризуйте химические свойства оксидов углерода.

Ученик у доски пишет реакции получения оксидов углерода (II и IV):

2С + О2 = 2СО

       недост.

С + О2 = СО2

       избыток

             t

СаСО3 = СаО + СО2

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO↑

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

Сa(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

4.     Первичное усвоение знаний

Изучение состава, строения и физико-химических свойств оксидов углерода (II и IV) проводится в группах, используя параграф 43 с.165-168. Учащиеся заполняют таблицы по образцу (см. Приложение 1). Окислительно-восстановительные реакции должны сопровождаться написанием электронного баланса, ионные реакции, протекающие в растворах, составлением ионных уравнений.

Во время демонстрации видеоопыта «Горение магния в углекислом газе» учащиеся вспоминают работу углекислотного огнетушителя и делают вывод о невозможности его использования для тушения горящего магния (сообщение №4).

Для характеристики оксида углерода (II) как кислотного оксида учитель сообщает, что при пропускании этого оксида через расплавленный гидроксид натрия получается формиат натрия. Однако, муравьиную кислоту нельзя назвать той кислотой, что соответствует оксиду углерода (II), так как последний не растворяется в воде с образованием НСООН. По этой причине оксид углерода (II) является несолеообразующим оксидом. При ознакомлении учащихся с восстановительными свойствами оксида углерода (II) учитель обращает внимание учащихся на то, что в этом соединении углерод двухвалентен. Это значит, что к атому углерода, находящемуся в молекуле оксида углерода (II), могут присоединяться атомы какого-либо элемента, например кислорода. Для полноты характеристики оксида углерода (II) как ненасыщенного соединения следует сообщить, что к молекуле оксида углерода (II) могут присоединяться два атома хлора. В результате этой реакции получается боевое отравляющее вещество – фосген COCl2.

При заполнении таблицы некоторые учащиеся делают доклады о трагедии Саланга, как погиб экипаж Мальборо и про парниковый эффект (сообщения №5, №6 и №7).

Говоря о растворимости углекислого газа в воде и образовании при этом угольной кислоты, учитель информирует учащихся, что оксид углерода (IV) может выступать в природе в роли носильщика известняка (сообщение №3).

Лабораторный эксперимент №1 «Получение оксида углерода (IV)» (см. Приложение 3).

Лабораторный эксперимент №2 «Качественная реакция на оксид углерода (IV)» (см. Приложение 3).

Учитель организует работу в группах. В процессе заполнения таблицы демонстрируются видеоопыты по восстановлению меди из оксида меди (II) угарным газом и горение магния в атмосфере углекислого газа. В ходе фронтальной беседы актуализируются знания об оксидах, кислотах, восстановителях и окислителях.

Вспомните, как рассчитывается относительная плотность газов?

Какова молярная масса воздуха?

Чему равна относительная плотность СО и СО2 по воздуху?

К какой группе оксидов относится оксид углерода (II)?

Чем является оксид углерода (II) в окислительно-восстановительных реакциях?

Составьте электронный баланс для приведенных окислительно-восстановительных реакций.

Назовите кислоту соотвествующую кислотному оксиду СО2.

Какие группы солей образует угольная кислота?

Какие реакции характерны для кислотных оксидов и в частности для оксида углерода (IV)?

Объясните, почему нельзя тушить горящий магний углекислотным огнетушителем?

Какую роль в природе играет оксид углерода (IV)?

Используя знания о химических свойствах оксидов углерода (II и IV), назовите их области применения.

Какие признаки реакций вы можете назвать? (выделение пузырьков бесцветного газа и помутнение известковой воды).

Учащиеся работают в тетради, заполняя таблицу по образцу. Затем происходит обсуждение результатов заполнения таблицы. Некоторые учащиеся выходят к доске и составляют уравнения окислитель-восстановительных с электронным балансом и ионные уравнения для самоконтроля.

Оксид углерода (II). Молекулярная формула – СО; структурная формула – С=О; газ; без цвета; без запаха; плохо растворим в воде.

Оксид углерода (IV). Молекулярная формула – СО2; структурная формула – О=С=О; газ; без цвета; без запаха; хорошо растворим в воде.

D (по воздуху) СО = М(СО)/М(возд.) = 26г/моль : 29г/моль = 0,97

D (по воздуху) СО2 =М(СО2)/М(возд.) = 44г/моль : 29г/моль = 1,5.

Оксид углерода (II) является несолеообразующим оксидом и восстановителем.

  +2        0          +4 -2

2СО + О2 = 2СО2

  +2           +4

  С -2е = С        2 окисление

вос-ль

   0               -2      

  С +4е = 2О     1 восстан-ие

ок-ль

+2        +2           0       +4

СО + СuO = Cu + CO2

  +2           +4

  C -2e = C       1 окисление

вос-ль

  +2                 0

  Cu +2e = Cu  1 восстанов-ие

ок-ль

Оксид углерода (IV) является кислотным оксидом.

Ученик у доски пишет реакции, доказывающие свойства кислотных оксидов, на примере оксида углерода (IV).

СО2 + Н2О = Н2СО3

СаО + СО2 = СаСО3

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

Для реакции горения магния в углекислом газе составляется ОВР с электронным балансом.

     0       +4               +2        0

2Mg + CO2 = 2MgO + C

   0                 +2

  Мg -2e = Mg   2 окисление

вос-ль

   +4              0

  C  +4e = C       1 восстан-ие

ок-ль

Применение:

Оксид углерода (II)

- в металлургии при выплавке чугуна

-часть газообразного топлива – генераторного воздушного и водяного газа

Оксид углерода (IV)

- получение «сухого льда»

-получение соды

- получение газированных напитков

-хранение мороженого

-в пенных огнетушителях

-создание эффекта «дыма» на сцене

Записывают в тетрадь

СаСО3 + 2НСl = CaCl2 + 2H2O

                   +             -         2+         -

CaCO3 + 2H + 2Cl = Ca + 2Cl + 2H2O     

…. .  …..  +       2+

CaCO3 + 2H = Ca + 2H2O

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

5.     Первичная проверка понимания

Ответы на вопросы учителя по теме урока.

Какие оксиды образует углерод при сгорании?

К какой группе оксидов они относятся?

Какие свойства проявляет в окислительно-восстановительных реакциях оксид углерода (II)?

В какие реакции вступает кислотный оксид углерода (IV)?

Учащиеся осуществляют взаимопроверку по эталону.

6.     Домашнее задание и инструктаж по его выполнению.

7.     Рефлексия

Проводит рефлексию:

- Что нового узнали на уроке?

- Что у вас получилось на уроке лучше всего?

- Какие трудности возникли при выполнении заданий?

- Оцените свою работу на уроке.

- Необходимо, чтобы вашей работе на уроке дал оценку одноклассник.

Озвучиваются оценки, отмечаются лучшие работы. Учащиеся проводят само- и взаимооценку. Высказывают своё мнение об актуальности изученной темы, о совместной работе с одноклассниками.