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

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: 

1900^oC 
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


SiO₃^2- + 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)

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/152205-razrabotka-uroka-himii-v-9-klasse-na-temu-kre