Урок по теме "Водородные соединения неметаллов"
план-конспект урока по химии (10 класс)

ВОДОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ НЕМЕТАЛЛОВ

Цели урока.

Обучающая: способствовать формированию знаний о водородных соединениях неметаллов;  изучить  свойства водородных  соединений неметаллов.

Развивающая:  развитие речи  обучающегося, обогащение его словарного запаса;  развитие активности мышления, его самостоятельности, глубины, быстроты, гибкости;  формирование приемов умственной деятельности (анализ, сравнение, выделять главное, делать выводы).

Воспитательная:  формирование творческого подхода к решению познавательных и практических задач, четкости и организованности в труде, умение контролировать свою деятельность, проявлять чувство товарищества и взаимопомощи.

Ход урока

1. Орг.момент.
2. Изучение нового материала.

   ВОДОРОДНЫЕ  СОЕДИНЕНИЯ НЕМЕТАЛЛОВ

Наша задача на уроке -  изучить  водородные соединения неметаллов.

План на урок:          

1. Состав водородных соединений неметаллов.
2. Получение водородных соединений неметаллов.
3. Физические свойства.
4. Химические свойства: кислотно-основные  и восстановительные.
5. Значение некоторых водородных соединений неметаллов в жизни природы и хозяйственной деятельности человека.

Водородные соединения неметаллов представлены в таблице  на с.236 учебника. Что мы о них знаем? Какое значение они имеют в жизни природы и хозяйственной деятельности человека? Об этом сегодня мы и поговорим.

1.Состав водородных соединений неметаллов (см.с.236 уч 11 кл)

2.Получение   водородных соединений неметаллов    

Водородные соединения неметаллов можно получить:

1.Синтезом из простых веществ (непосредственным соединением водорода  с неметаллом).

H2 + F2 → 2НF фтороводород

? Запишите уравнения реакций получения:

 Метана – C + 2H2 → CH4

 Аммиака –   3H2 + N2 → 2NН3 

 Сероводорода – H2 + S → Н2S

 Хлороводорода - H2 + Cl2 → 2НCl

2.Гидролизом солей.

FeCl2 +HOH→Fe(OH)Cl+HCl 
Fe2+ + 2Cl- + H+ + OH- → FeOH+ + 2Cl- + Н+

3.Запишите уравнения реакций получения метана из карбида алюминия, силана – из силицида магния, аммиака – из нитрида кальция.

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

                    Mg2Si   +    4HCl   = 2MgCl2  +  SiH4 

                     Ca3N2    +  6H2O    =  3 Ca(OH)2  +  2NH3

                     Al 2S3    +  12HCl   =  2AlCl3   +   3H2S

4.Существуют также частные способы :

 а) галогеноводороды являются побочным продуктом галогенирования углеводородов:

    CH4   +  Cl2   →     CH3Cl   +   HCl                                                                              

   И могут быть вытеснены из солей сильной нелетучей кислотой:           показ          опыта  

     NaCl    +    H2SO4  →     NaHSO4      + HCl                                                                        

 Б) аммиак получают из солей аммония:  

     NH4Cl     +   NaOH    →  NaCl    +   NH3      +    H2O

     (NH4)2CO 3     →      2NH3      +   H2O      +    CO2 

Задания творческого характера. Это тексты из литературных произведений, где допущены химические ошибки. Надо обнаружить эти ошибки и исправить (выскажите критические замечания).

                                                   Задание творческого уровня.

1. Огнев Н. Повесть « Дневник Кости Рябцева».

…Сегодня Черная Зоя сдавала экзамен за октябрь Алмакфишу и вдруг как шлепнется в обморок. Ну, теперь этим никого не удивишь. Сейчас же опрыскали водой, дали понюхать нашатырю, и она встала.

ВОПРОС: Какое вещество называется нашатырем?

                  Что дают нюхать человеку, потерявшему сознание?

                                                              ОТВЕТЫ:

1. Нашатырь – техническое название  хлорида аммония  NH 4 CL .Это кристаллическая соль, без запаха, применяемая в паяльном деле, для изготовления сухих элементов в химических производствах. В качестве лекарственного средства при обмороке применяют нашатырный спирт -  10% водный раствор аммиака. Выделяющийся из раствора газообразный NH3  раздражает нервные окончания верхних дыхательных путей и рефлекторно возбуждает центральную нервную систему  -  пострадавший приходит в сознание. Вдыхать  NH3 рекомендуют также при отравлениях некоторыми газообразными ядовитыми веществами.          

3.Физические свойства

Все водородные соединения неметаллов образованы ковалентными полярными связями, имеют  молекулярное строение и при обычных условиях является газами, кроме воды (жидкость).

Для водородных соединений неметаллов характерно различное отношение к воде. Метан и силан в ней практически нерастворимы. Аммиак при растворении в воде образует слабое основание – гидрат аммиака  NH3 ∙ Н2О.

При растворении в воде сероводорода, селеноводорода, теллуроводорода, а также галогеноводородов образуются кислоты с той же формулой, что и сами водородные соединения: H2S, H2Se, H2Te, HF, HCI, HBr, HI.

Если сравнить кислотно –основные свойства водородных соединений, образованных неметаллами одного периода, например второго (NH3,  H2O, H F) или третьего (PH3, H2S, HCI), то можно  сделать вывод о закономерном усилении их кислотных свойств и соответственно ослаблении основных. Это, очевидно,  связано с тем, что увеличивается полярность связи Э-Н (где Э – неметалл).

4.Химические свойства: кислотно-основные  и восстановительные.

а) Водород проявляет свойства восстановления при взаимодействии с неметаллами, некоторыми оксидами и солями:

Кислотные свойства определяются  способностью вещества диссоциировать с образованием катиона водорода.

Основные свойства определяются способностью вещества присоединять катион водорода на неподеленную электронную пару.

? Как изменяются и почему кислотно-основные свойства водородных соединений неметаллов в периоде и в группе. ( в периоде увеличиваются кислотные свойства, т.к. увеличивается полярность связи  Э-Н и  «+» заряд ядра; в группе кислотные свойства усиливаются, т.к. длина связи Э-Н увеличивается, прочность ее уменьшается, диссоциация  происходит легче).

  ?А вода? Какими свойствами обладает: основными или кислотными? Ваши предположения…

( амфотерность воды можно доказать: а) ее взаимодействием как с кислотными, так и с основными оксидами.)

? запишите уравнения этих реакций;

Разбираем сущность некоторых реакций с точки зрения процессов окисления и восстановления:

     CH4     +   2O2   →    CO2   +    2H2O

S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

 6P + 5KClO3 → 5KCl + 3P2O5 

Cl2 + H2O → HCl + HClO

H2  +  CuO → Cu +   H2O

CH4 +  Cl2 → CH3Cl + HCl

5.Значение некоторых водородных соединений неметаллов в жизни природы и хозяйственной деятельности человека

Мета́н (лат. Methanum) — простейший углеводород, бесцветный газ (в нормальных условиях) без запаха, химическая формула — CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты (обычно тиолы) со специфическим «запахом газа».

Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Обогащение одорантами делается для того, чтобы человек вовремя заметил утечку газа.  

Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %. Наиболее взрывоопасная концентрация 9,5 %. Является наркотиком; действие ослабляется ничтожной растворимостью в воде и крови.

Аммиак - NH3, нитрид водорода, бесцветный газ с резким запахом, температура плавления –80° С, температура кипения – 36° С, хорошо растворяется в воде, спирте и ряде других органических растворителей. Синтезируют из азота и водорода. В природе образуется при разложении азотсодержащих органических соединений.

Резкий запах аммиака  (запахнашатырного спирта и мочи) известен человеку с доисторических времен, так как этот газ образуется в значительных количествах при гниении, разложении и сухой перегонке содержащих азот органических соединений, например мочевины или белков. Не исключено, что на ранних стадиях эволюции Земли в ее атмосфере было довольно много аммиака. Однако и сейчас ничтожные количества этого газа всегда можно обнаружить в воздухе и в дождевой воде, поскольку он непрерывно образуется при разложении животных и растительных белков. На некоторых планетах Солнечной системы ситуация иная: астрономы считают, что значительная часть масс Юпитера и Сатурна приходится на твердый аммиак.

Вода  — бинарное неорганическое соединение с химической формулой Н₂O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. 

Сероводород –  (серни́стый водоро́д, сульфи́д водоро́да, дигидросульфи́д) — бесцветный газ со сладковатым вкусом, имеющий запах протухших куриных яиц. Бинарное химическое соединение водорода и серы. Химическая формула — H2S. Плохо растворим в воде, хорошо — в этаноле. Ядовит. При больших концентрациях взаимодействует со многими металлами. Огнеопасен. Концентрационные пределы воспламенения в смеси с воздухом составляют 4,5—45 % сероводорода. Используется в химической промышленности для синтеза некоторых соединений, получения элементарной серы, серной кислоты, сульфидов. Сероводород также используют в лечебных целях, например, в сероводородных ваннах.

Диборан –  химическое соединение водорода и бора с формулой B₂H₆. Был впервые синтезирован в XIX веке. Представляет собой бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Диборан - очень ядовитый бороводород.

Силан – (кремневодороды, гидриды кремния) — соединения кремния с водородом. Источник чистого кремния для микроэлектронной промышленности.

Фосфин – (фосфористый водород, фосфид водорода, гидрид фосфора, по номенклатуре IUPAC — фосфан РН3) — бесцветный, ядовитый газ (при нормальных условиях) со специфическим запахом гнилой рыбы.

Арсин – (мышьяковистый водород, гидрид мышьяка) — AsH3, гидрид мышьяка, химическое соединение мышьяка и водорода. При нормальных условиях — ядовитый бесцветный газ. Абсолютно чистый химически арсин запаха не имеет, но ввиду неустойчивости продукты его окисления придают арсину чесночный запах.

Селеноводород – (хим. формула H2Se) — неорганическое бинарное соединение водорода и селена. Представляет собой при нормальных условиях бесцветный горючий газ с отвратительным запахом. Селеноводород намного более токсичен, чем сероводород. Однако он имеет настолько отвратительный запах, что отравиться им весьма проблематично: его запах ощущается уже при объёмном соотношении в 0,05 промилле. При 0,3 промилле газ начиает раздражающе действовать на органы дыхания, раздражая их, а начиная с 1,5 промилле, запах становится совершенно невыносимым. Воздействие более высоких концентраций даже в течение менее минуты вызывает поражение органов дыхания с симптомами, сходными с симптомами простуды.

Теллуроводород – (хим. формула H2Те) — бинарное неорганическое соединение водорода и теллура. Представляет собой при нормальных условиях бесцветный, горючий, легкоразлагающийся газ с весьма неприятным запахом (напоминает чесночный запах арсина). H2Те применяется в электронной технологии для получения тончайших плёнок металлического теллура на различных подложках в процессах разложения или окисления: 

Фтороводород – (фтористый водород, гидрофторид, фторид водорода) — бесцветный газ (при стандартных условиях) с резким запахом, при комнатной температуре существует преимущественно в виде димера H2F2, ниже 19,9°C — бесцветная подвижная жидкость. Смешивается с водой в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты. Крупный потребитель фтороводородной кислоты — алюминиевая промышленность.

Хлороводород – бесцветный, термически устойчивый газ (при нормальных условиях) с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде (до 500 объёмов газа на один объём воды) с образованием хлороводородной (соляной) кислоты. Водный раствор широко используется для получения хлоридов, для травления металлов, очистки поверхности сосудов, скважин от карбонатов, обработки руд, при производстве каучуков, глутамината натрия, соды, хлора и других продуктов. Также применяется в органическом синтезе. Широкое распространие раствор соляной кислоты получил в производстве мелкоштучных бетонных и гипсовых изделий: тротуарная плитка, жби изделия и т.д.

Бромоводород – соединение брома с водородом. Бесцветный газ, образует туман в сыром воздухе. Применяют для приготовления бромидов, синтеза различных органических бромпроизводных.

Йодоводород - бесцветный удушливый газ (при нормальных условиях), сильно дымит на воздухе. Иодоводород используют в лабораториях как восстановитель во многих органических синтезах, а также для приготовления различных иодсодержащих соединений.

Спирты, галогениды и кислоты восстанавливаются HI, давая алканы.

  Допишите уравнения реакций, доказывающих восстановительные свойства водородных соединений неметаллов:

         2H2 S      +  3O2  →   2Н2О + 2SО2 

         HBr      +  Cl2      →    2HCl + Br2

         4NH3      +  5O2    →    4NO + 6H2O  

         PH3        +  2O2     →   H3PO4     

4.Д.з. учебник Химия-11 Габриелян О.С. стр.80-81, 236-238.