Разработка урока "Кремний и его соединения"
план-конспект урока по химии (9 класс) на тему

                                                                                                  Учитель биологии и химии
                                                                                              МБОУ «Глубоковской ООШ»
                                                                              Владимирской обл. Петушинского р-на
                                                                                          Исакова Евгения Николаевна

                        Разработка урока по химии в 9 классе на тему:
                                       «Кремний и его соединения»

Тип урока: лекция (включает элементы беседы и лабораторный опыт)

Цели урока:
- дать общую характеристику кремния;
- рассмотреть природные соединения кремния;
- провести сравнительный анализ с соединениями углерода;
- изучить свойства кремния и его соединений: SiH4, SiO2, H2SiO3.

Оборудование:
  реактивы: раствор соляной кислоты, раствор карбоната натрия, раствор силикатного клея; штативы с пробирками; образцы природных соединений кремния ( гранит, горный хрусталь, кварц и др.), образцы изделий из стекла, фаянса, фарфора, керамики.

 Ход урока:
1. Вводная часть 

- Сегодня мы познакомимся с ещё одним элементом, значимость которого очень велика, т.к. по распространенности на Земле он второй после кислорода, - это кремний.

 2. Открытие кремния

- Начиная с глубокой древности люди широко использовали в своём быту соединения кремния. Вспомните древних людей. Из чего были изготовлены их орудия труда? Но сам кремний впервые был получен в 1824 г. Шведским химиком И.Я. Берцелиусом. Однако, за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнён примесями.

Название его «силициум» берёт своё начало от латинского «силекс» - камень. С греческого языка «кремнос» - утёс, скала.
 3. Нахождение в природе 
- Земная кора на одну четверть состоит из соединений кремния. Наиболее распространённым является его оксид(оксид кремния (IV) – кремнезём. В природе он образует минерал кварц и многие другие разновидности: горный хрусталь, аметист, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик (полудрагоценные камни), а также обычный кварцевый песок

Считается, что именно кремний положил начало каменному веку, этому есть свои причины
                                             

                 Причины использования кремния в древности

Второй тип природных соединений кремния – силикаты. Самые распространённые алюмосиликаты: гранит, различные виды глин, слюды 

Не содержащий алюминия силикат – асбест ( из него изготавливают огнестойкие ткани)

Оксид кремния (IV) необходим и растениям, и животным. Он придаёт прочность стеблям растений и покровам животных ( камыши твёрдо стоят, осока режет, как лезвие, чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц, шерсть животных содержат оксид кремния (IV).  

Кремний придаёт гладкость и прочность костям человека, входит в состав низших живых организмов – диатомовых водорослей и радиолярий (образует их скелеты)  

 4. Строение и свойства атомов (в сравнении с углеродом)

1 ученик у доски: характеристика положения кремния в таблице химических элементов

Д.И. Менделеева, возможные степени окисления, построение электронной формулы атома кремния.

2 ученик: характеристика положения углерода в таблице химических элементов

Д.И. Менделеева, возможные степени окисления, построение электронной формулы атома углерода.

3 ученик делает обобщение:

-У кремния электроны расположены на трёх энергетических уровнях, а у углерода – на двух, следовательно, окислительные (неметаллические) свойства у кремния выражены слабее, а восстановительные (металлические) – сильнее.

                           - 4e-                                                                                              +4e-                                    

               Si Si + O2 (CI,C) Si+4                                                     Si Si + металл Si -4

                      восстановитель                                 окислитель                            

 5. Физические свойства 

- Вы обратили внимание, что когда мы говорим о содержании в природных условиях элемента кремния, то упоминаем только его соединения, но не простое вещество.

  Кремний в свободном виде в природе не встречается в отличие от углерода (алмаз, графит.)

кремний – неметалл, существует в кристаллическом и аморфном виде.
 Кристаллический кремний – серовато-стального цвета с металлическим блеском, твёрдый (7 баллов по шкале Мооса), но хрупкий, малореакционноспособный; полупроводник, (с повышением температуры электропроводность повышается), и с нарушением правильности структуры.

Такие свойства обусловлены строением кристаллов, аналогичным структуре алмаза.

Физические константы: g = 2,33 г/см3; t пл.= 1415 0С; t кип.= 3500 0С

 Аморфный кремний представляет собой белый порошок.

6. Получение кремния 

- Способы получения кремния основаны в основном на восстановлении оксида кремния (IV) сильными восстановителями – активными металлами (Mg, Al) и углеродом.


Лабораторный способ: SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si 


Промышленный способ: 

1900oC 
SiO2 + 2C 2CO + Si 

SiCi4 + 2Zn = 2ZnCi2 + Si

 7. Химические свойства 

а) кремний - восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!
1
Si + O2 = SiO2 (оксид кремния (IV))

Si0 – 4e- Si+4 восстановитель

O2 + 4e- 2O-2 окислитель
2
Si + 2Cl2 = SiCl4 (хлорид кремния)

3
Si + 2S = SiS2 (сульфид кремния)
20000C
Si + C Si+4C-4 (карбид кремния или карборунд, по твёрдости близок к алмазу)
Si + 2H2O(пар) = SiO2 + H2

Si + 2NaOH(конц.) + H2O = Na2SiO3 + 2H2 
б) кремний – окислитель

Si + 2Ca = Ca2Si (силицид кальция)
Вывод: свойства кремния и углерода похожи. Оба неметалла взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом.

 8. Соединения кремния 

Свойства кремнезёма

Учитель подробно рассматривает свойства оксида кремния (IV) и проводит сравнительный анализ двух оксидов – SiO2 и CO2. результаты обсуждения в виде таблицы выводятся на экран.

Обратите внимание на одно важное свойство оксида кремния:
SiO2 + 4HF = 2H2O + SiF4
Оксид кремния входит в состав стекла, поэтому плавиковую кислоту нельзя хранить в стеклянной посуде.

Вывод: физические свойства оксидов резко отличаются, т.к. они образуют разные кристаллические решётки – молекулярную (CO2) и атомную (SiO2), но химические свойства схожи. Отличие состоит в различном отношении к воде.
^ Силан SiH4 
-Силан получают косвенно, действуя на силициды металлов водой или кислотами:
Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4

Силан – бесцветный газ, самовоспламеняющийся на воздухе и сгорающий с образованием оксида кремния и воды:
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
^ Кремниевая кислота и её соли

-кремниевая кислота H2SiO3 -единственная нерастворимая неорганическая кислота, - двухосновная, 
- слабая H2SiO3 H2O +SiO2 
При высыхании образует силикагель, используемый в качестве адсорбента.

Получить кремниевую кислоту можно только из её солей.

Проведение лабораторного опыта и составление уравнения реакции получения кремниевой кислоты (самостоятельно, на доске)



Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3


SiO32- + 2Н+ = H2SiO3 

Соли кремниевой кислоты называют силикатами

Их можно получить сплавлением оксида кремния с оксидами металлов или карбонатами: 

SiO2 + CaO = CaSiO3

SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2 

9. Применение соединений кремния в народном хозяйстве (самостоятельно)
10. Заключительные выводы(совместные выводы)