Конспект урока по теме "Кремний" 9 класс
план-конспект урока по химии (9 класс)

Основные этапы урока

Методы

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Организационный момент

Формирование мотиваций

Б

Здравствуйте, ребята! Мне приятно видеть вас сегодня на уроке.

Я вижу, что  настроение у вас хорошее,  поэтому  на уроке все должно получиться также хорошо.  Проверка отсутствующих.

Приветствуют учителя, садятся, 

Актуализация опорных знаний

Изучение нового материала

Первичное закрепление

Подведение итогов.

О + Б

Д

Давайте запишем тему нашего урока «Кремний и его соединения».

Ребята, давайте охарактеризуем кремний с помощью периодической таблицы.

Как и углерод, кремний является неметаллом и проявляет в своих соединениях и положительные и отрицательные степени окисления, наиболее характерными из которых являются следующие:

-4 (силан SiH4, силициды металлов Mg2Si, Ca2Si и др.); простое вещество кремний Si.

+4 (оксид кремния SiO2 , кремниевая кислота Н2SiОз и ее соли - силикаты, галогениды кремния (SiF4 и др.).

Наиболее устойчива для  кремния степень окисления +4.

Нахождение в природе

Где мы в встречаемся с соединениями кремния.

Кремний - один из самых распространенных в земной коре элементов (более 25% массы). Если углерод - основной элемент органической жизни, то кремний имеет подобную роль в неживой природе. Главная часть земной коры состоит из силикатных пород, представляющих собой соединения кремния с кислородом и рядом других элементов. Природные силикаты - это довольно сложные вещества. Их состав обычно изображается как соединение нескольких оксидов. Соединения, в состав которых входит оксид алюминия, называются алюмосиликатами. Таковы: белая глина Al2Оз • 2 SiO2 • 2Н2O, полевой шпат К2О • А12O4 • 6 SiO2, слюда К2О· А12O4 • 6Si02 • Н2О.

Многие природные силикаты в чистом виде являются драгоценными камнями, например, аквамарин, изумруд, топаз и другие.

Значительная часть природного кремния представлена оксидом кремния (IV) Si02• Свободного SЮ2 в земной коре около 12%, в виде горных пород - 43%. в общей сложности более 50% земной коры состоит из оксида кремния (IV).

Очень чистый кристаллический Si02 известен в виде минералов горного хрусталя и кварца. Кварц распространен в виде песка и очень твердого минерала кремня (гидратированного оксида кремния (М, или кремнезема).

Оксид кремния (lV), окрашенный различными примесями, образует драгоценные и полудрагоценные камни - агат, аметист, яшма. В свободном виде кремний в природе не встречается.

Получение

В промышленности для получения кремния используют чистый песок Si02• В электрических печах при высокой температуре происходит восстановление кремния из его оксида коксом (углем):

Si02 + 2С = Si + 2СО

в лаборатории в качестве восстановителей используют магний или алюминий:

Si02 + 2Mg = Si + 2MgO

3SO2 + 4Аl = 3Si + 2Al2Оз

Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом или цинком:

SiC14 + 2Н2 = Si + 4НСl

SiC14 + 2Zn = Si + 2ZпС12

Давайте опишем физические свойства кремния.

Полученный указанными выше способами аморфный кремний представляет собой бурый порошок с температурой плавления 1420·С. Существует и другая аллотропная модификация кремния - кристаллический кремний. Это твердое вещество темно-серого цвета со слабым металлическим блеском, обладает тепло- и электропроводностью. Кристаллический кремний получают перекристаллизацией аморфного кремния. Аморфный кремний является более реакционноспособным, чем химически довольно инертный кристаллический кремний. Кристаллический кремний - полупроводник, его электропроводность возрастает при освещении и нагревании. ЭТО обусловлено строением кристаллов. Структура кристаллического кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен тетраэдрически четырьмя другими и связан с ними ковалентной связью, хотя эта связь значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. В кристалле кремния даже при обычных условиях ковалентные связи частично разрушаются, поэтому в нем имеются свободные электроны, которые обусловливают небольшую электропроводность. При освещении, нагревании, а также при наличии некоторых примесей увеличивается число разрушаемых связей, а значит, увеличивается число свободных электронов и возрастает электропроводность.

Химические свойства и применение

По химическим свойствам кремний во многом схож с углеродом, что объясняется одинаковой структурой внешнего электронного слоя. При обычных условиях кремний довольно инертен, что обусловлено прочностью его кристаллической решетки. Непосредственно при комнатной температуре он взаимодействует только с фтором. При температуре 400· -600'С кремний реагирует с хлором и бромом, а в кислороде измельченный кремний сгорает. С азотом и углеродом кремний реагирует при очень высоких температурах. Во всех указанных реакциях кремний играет роль восстановителя.

Si+ F2= SiF4         

Si + 2Cl2= SiC14 

Дальше сами закончите уравнения реакции. Кто хочет выйти к доске?

в технике карборунд получают в электрических печах из смеси песка и кокса:

SiO2 + 3С = SiC + 2CO

Карборунд имеет алмазоподобную кристаллическую решетку, в которой каждый атом кремния окружен четырьмя атомами углерода, и наоборот. Ковалентные связи между атомами очень прочны, Поэтому по твердости карборунд близок к алмазу. В технике карборунд применяют для изготовления точильных камней и шлифовальных кругов.

Кремний как восстановитель взаимодействует и с некоторыми сложными веществами, например с фтороводородом:

Si + 4НF = SiF4 + 2H2

с другими галогеноводородами он в реакцию не вступает.

Кремний не растворяется даже в азотной кислоте, так  как на его поверхности образуется плотная оксидная пленка (Si02), которая препятствует реакции. Однако со смесью НNОз и HF кремний реагирует потому, что фтороводородная кислота растворяет SiO2:         ,

3Si + 12НF + 4НNОз =' 3SiF4 + 4NO+ 8H2O

Водные растворы щелочей растворяют кремний с образованием растворимых солей кремниевой кислоты - силикатов, при этом происходит выделение водорода:

Si + 2NaOH + Н2О = Nа2SiOз + H2

Восстановительные свойства кремния используют для получения некоторых металлов из их оксидов. Например:

2MgO + Si =  2Mg + SiO2

При взаимодействии с металлами кремний играет роль окислителя. Соединения кремния с металлами называются силицидами:

Si + 2Mg = Mg2Si

При обработке силицида магния соляной кислотой или водой образуется простейшее водородное соединение кремния -SiH4:

Mg2Si + 4HCl = 2MgC12 + SiH4

Mg2Si + 4HzO = 2Mg(OH)2 + SiH4 

Силан - ядовитый газ с неприятным запахом, легко самовоспламеняется на воздухе:

SiН4 + 202 = Si02 + 2Н2О

Кремний широко применяется в технике для получения различных полупроводниковых материалов и сплавов. Сплав кремния с железом - ферросилиций (сталь, содержащая 15% кремния) обладает большой кислотоустойчивостъю. Из такой стали изготавливают химическую аппаратуру.

Оксид кремния (/V).

Оксид кремния (IV) SOi2 (кремнезем, ангидрид кремниевой кислоты) - твердое тугоплавкое вещество (температура плавления 17130С), нерастворимое в воде, из всех кислот только фтороводородная кислота постепенно разлагает его:

SO2 + Na20 = Nа2SiOз

Si02 + СаО = СаSiOз 

SiO2 + 2NaOH = Nа2SiOз + Н2О

Si02 + Са(ОН)2 = СаSiOз + Н2О

Si02 + Nа2СОз = Nа2SiОз + СО2 

Кремниевая кислота Н2SiОз относится к очень слабым кислотам. В воде она практически нерастворима, но легко образует коллоидные растворы. Ее можно получить из растворов силикатов действием на них более сильных кислот: соляной, серной, уксусной и даже угольной. Н2SiОз выпадает из раствора в виде студенистого осадка (геля):

 К2SiOз + 2НСl = Н2SiОз + 2KCl

Nа2SiOз + Н2О + СО2 = H2SiO3 + Nа2СОЗ 

Последняя реакция является качественной реакцией на растворимые силикаты.

Постепенно при обычных условиях или быстрее при нагревании кремниевая кислота разлагается на воду и ангидрид кремниевой кислоты Si02:

Н2SiOз = Н2О + Si02 

Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

SiO2 - Si -Mg2Si - SiН4 - Si02 - Nа2SiOз -Н2SiOз;

 SiC14 -Si - К2SiOЗ - Н2SiOЗ - SiO2 

Si ~ SiO2 - СаSiOз -Н2SiOз -SiO2 -SiC -Si -SiF4.

В трех пробирках имеются растворы силиката натрия, карбоната натрия и сульфида калия. С помощью какого одного реактива можно определить каждый из указанных растворов? Приведите уравнения соответствующих реакций.

Сегодня за работу получают оценки…. Записываем д/з &36 упражнения 1-7.

Ученик у доски пишет.

Порядковый номер 14

Группа

Период

Число уровней

Число электронов на последнем уровне 4

Атомная масса 28

Песок, стекло.

Кристаллическое вещество, светло-бежевого цвета, не растворяется в воде.

Рассматривают коллекции.

Ученик решает у доски.

Si + 2Br2 = SiBr4

Si + O2= SiO2 

3Si+ 2N2~= SiзN4 

Si + С = SiC

Два ученика у доски решают задачи.

Записывают Д/З.