Углерод и его соединения.
план-конспект урока по химии (9 класс) по теме

Тема: " Простое вещество -углерод"

А. Общая характеристика подгруппы углерода:

Подгруппа углерода - главная подгруппа IV группы, которую составляют углерод-С.

кремний -Si, германий -Ge,  олово Sn и свинец-Pb.

  Х.Э        Порядковый номер        Количество

эн. уровней                Ar        Электроны внешнего эн.уровня        Характерные степени окисления

      С              6          )2)4              12        …2S22P2        -4,0,+2,+4,

      Si             14          )2)8)4              28        …3S23P2        -4,0,+2,+4

      Ge             32          )2)8)18)4              73        …4S24P2        -4,0,+2,+4  

      Sn             50          )2)8)18)18)4              119        …5S25P2        -4,0,+2,+4  

      Pb             82          )2)8)18)32)18)4              207        …6S26P2             0,+2,+4  

Углерод и кремний неметаллы, образующие кислотные оксиды и кислоты.

Германий, олово и свинец - амфотерные металлы.

                                              В.   Углерод (Carboneum-рождающий уголь)

1. Характеристика по ПСХЭ.

а) неметалл

б) IV группа, главная подгруппа

в) II период ,2ряд

г) степени окисления -4,0,+2,+4

д) оксиды- СО( не образует кислот)- угарный газ

                    СО2 ( кислотообразующий) - углекислый газ

е) кислота H2CO3- угольная

ё) образует огромное число соединений с водородом, самое простое СН4- метан

2. Строение атома.

а) Z=+6

б) +1р=6

в) 0n=12-6=6

г) е=6

д)  +6)2)4

е) 1S22S22P2

3.Углерод образует простые вещества кристаллического строения ( кристаллические решётки -атомные).  В природе существует несколько простых веществ, образованных углеродом

4. Аллотропия углерода.

Аллотропные модификации углерода - алмаз, графит  и карбин.

а) Алмаз - бесцветное кристаллическое вещество с атомной решеткой. Каждый атом углерода в алмазе окружен четырьмя другими, расположенными от него в направлениях от центра тетраэдра к его вершинам( рис. на доске). Алмаз имеет высокую твердость, плотность 3,5 г/см2, плохо проводит тепло и практически не проводит электрический ток. Это самое тугоплавкое природное вещество tпл =37300С. В чистом виде алмаз сильно преломляет свет. Его применяют как украшение, а также для резки стекла, бурения горных пород и шлифования особо твердых материалов.

б) Графит-для графита характерна гексагональная кристаллическая решетка. Состоит из параллельных слоев, образованных правильными шестиугольниками  из атомов углерода (демонстрация кр.р.) .                                                

 Графит - жирное на ощупь вещество черного или серого цвета с металлическим блеском, тугоплавок (плавится под давлением 105 атм и при температуре свыше 3700 °C), электропроводен, мягок, легко расслаивается.

Из графита изготавливают огнестойкие изделия, устойчивые против действия щелочей и расплавленных систем; графитом покрывают формы для литья, чтобы предупредить прилипание к изделию формовой земли; изготавливают электротехнические изделия, карандаши, краски, смазки, антифрикционные материалы и изделия. Графит применяется в атомной технике как замедлитель нейтронов, изоляционный материал

давление

Графит   Алмаз

   температура

Видоизменения графита, часто встречающиеся в природе- кокс, сажа. древесный уголь.

3. Карбин- аллотропная модификация углерода. Представляет собой черный порошок.

-C C-C C-C C-

Карбин является полупроводником и его проводимость возрастает под действием света. Впервые карбин получен в 1963 году при каталитическом окислении ацетилена (учеными В. В. Коршак, А. М. Сладковым, В. Ш. Касаточкиным). Позднее карбин обнаружили в природе.

5. Физические свойства.

Углерод( в виде любых аллотропных модификаций) не имеет запаха и вкуса, не растворяется в воде и обычных растворителях. Углерод в виде древесного угля обладает замечательным свойством- адсорбцией.

Адсорбция-свойство угля и других твёрдых веществ удерживать на своей поверхности

 пары, газы и растворённые вещества.

Адсорбент- вещество, на поверхности которого происходит адсорбция.

Кроме угля есть другие адсорбенты, например синтетические и природные смолы.

Адсорбция растворённых веществ углем открыта ещё в конце XVIII века русским академиком Ловицем. Изучена она более подробно Зелинским Николаем Дмитриевичем, он и предложил использовать активированный уголь в противогазах.

Адсорбционная способность зависит от пористости вещества. Для увеличения пористости угля его активируют, нагревают в струе водяного пара, поры освобождаются от загрязняющих веществ.

Активированный уголь широко используют в медицине и пищевой промышленности.

6. Химические свойства.

Cвойства окислителя:

а) с металлами образует карбиды                         t

4Al+3C Al4C3  

Из карбида  алюминия получают метан

Al4C3 +12H2O  4Al(OH)3+ 3CH4                               t

Ca+2C CaC2

                                                  Из карбида кальция получают ацетилен

CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 +C2H2

б) с водородом                                                         t

                                                                     С +2H2  CH4  (метан)

Свойства восстановителя

  в) восстанавливает металлы из их оксидов

                                                  +2 CuO + C0  +4CO2 +Cu0

 г) горит в кислороде с выделением большого количества тепла

                                                      2C + O2  2CO + Q                                                                                  

                                                        C + O2  CO2 + Q

7. Круговорот углерода в природе (см. Учебник стр.131-133)

Подготовить конспект по теме: "Сравнительная характеристика оксидов углерода"

Признаки сравнения:  1.Состав молекулы и химическая связь

                                      2.Получение

                                      3.Физические свойства и физиологическое воздействие на организм

                                         человека.

                                      4.Химические свойства и применение.

4. Новая тема: " Угольная кислота и её соли"

                                               +1    +4   -2

а).Молекулярная формула:  H2CO3

б). Структурная формула:  H-O  - C=O

                                                            /

                                                   H-O  

Как мы видим, эта кислота двухосновная и потому будет диссоциировать ступенчато

             1 ст. H2CO3   H+ + HCO3-

              IIcт. HCO3-   H+ + CO32-   диссоциация по II ступени практически не идёт

в) Образование:

             CO2 + H2O  H2CO3

г) Физические свойства:

Угольная кислота существует только в растворе т.к. она очень легко разлагается на углекислый газ и воду

           H2CO3   CO2   + H2O

любая газированная вода представляет из себя раствор угольной кислоты в воде .

д) Химические свойства:

1.Как электролит - очень слабая кислота, диссоциирует на ионы в  малой степени, поэтому изменяет окраску индикатора слабо. Например, лакмус в растворе угольной кислоты становится только розовым.

                                   1 ст. H2CO3   H+ + HCO3-

2.Взаимодействует в растворе с щелочами.

H2CO3+ 2NaOH Na2CO3 + 2H2O

3.Взаимодействует со многими солями.

BaCl2 + H2CO3  BaCO3  + 2HCl  (такая  реакция будет обратима)

Соли угольной кислоты- карбонаты.

Угольная кислота - двухосновная и поэтому может образовывать два вида солей:  

Na2CO2                                                                                                     NaHCO3

   CaCO3                                                                                                       Ca(HCO3)2

          почти в все карбонаты, кроме карбонатов        все гидрокарбонаты растворимы

            щелочных металлов нерастворимы

                                            карбонаты легко превращаются в гидрокарбонаты и наоборот:

                                                   Са СO3   + H2O + CO2   Ca(HCO3)2

                                                                      t

                                                  Ca(HCO3)2   Са СO3   + H2O + CO2

На этом превращении основан способ качественного определения углекислого газа. Если в известковую воду пропускать углекислый газа, то она сначала станет  мутной, а затем прозрачной. ( опыт демонстрируется с помощью мультимедийной установки )

                                                 Ca(OH)2 + CO2   CaCO3  + H2O

                                                 CaCO3  + H2O + CO2  Ca (HCO3)2

Качественная реакция на соли угольной кислоты ( СО32- или карбонат-ион )

                                         Na2CO3 + H2 SO4  CO2  + Na2SO4  

                           происходит " вскипание" соли или раствора соли

                                       СaCO3 +2 HCl   CO2  + CaCl2  

Жёсткость воды. (показать на мультимедиа)

Использование жёсткой воды приводит к образованию накипи. Анализ показывает, что жёсткая вода содержит большое количество растворимых  солей кальция и магния      

                           Ca(HCO3)2   и  Mg(HCO3)2  или СaCl2 и MgCl2

Различают временную жёсткость воды и постоянную жёсткость воды.

Временная жёсткость воды или карбонатная, обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Она легко устраняется кипячением:

                                                                       t

                                                  Ca(HCO3)2   Са СO3   + H2O + CO2

или действием известкового молока или соды

                                                  Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2  CaCO3  +H2O

                                                  Ca(HCO3)2 + Na2CO3   CaCO3 + NaHCO3

Постоянная или некарбонатная жёсткость, обусловлена присутствием в воде других растворимых солеё кальция или магния.Она устраняется добавлением соды

                                                  CaCl2+ NaCO3  CaCO3  + 2NaCl

Общая жёсткость воды  - сумма карбонатной и некарбонатной жёсткости.