Конспект урока

Педагог: Ахметалина К.М.

Предмет: химия

Класс: 9а

Дата 09.02.2023

Тема урока: Химические свойства углерода. Адсорбция.

Урок посвящен изучению химии углерода.

Новый материал изучается по плану:

1.Простое вещество углерод, строение атома;

2. Нахождение в природе;

3. Физические свойства;

4. Химические свойства: а) как восстановитель б) как окислитель;

5. Применение.

I. Орг момент

II. Актуализация знаний

- Какие аллотропные модификации образует углерод?

- Какое строение кристаллические решётки имеют алмаз и графит?

- Перечислите физические свойства алмаза и его применение.

- Какие физические свойства характерны для графита и где его используют?

- Какие формы углерода относятся к аморфным?

III. Изучение нового материала

При н.у. углерод весьма инертен, однако при высокой температуре он взаимодействует со многими веществами. Вы знаете, что углерод может существовать в различных формах с разной структурой кристаллической решётки (алмаз, графит, аморфный углерод (кокс, сажа, уголь).

Проблемный вопрос: Какая из этих форм будет химически активной и почему?

Химически активным будет аморфный углерод, т.к. имеет неупорядоченную структуру и атомы не так прочно связаны друг с другом (аморфный углерод загорается на воздухе при     t=300⁰C и более; графит – t=600⁰-700⁰C; алмаз – t > 850⁰C).

Проблемный вопрос: Как влияет структура кристаллической решётки на химическую активность (химическая активность твёрдого вещества зависит от строения кристаллической структуры).

                                      С⁰

Восстановитель:                        Окислитель:

Восстановительные свойства:

1) реакция горения.

Вопрос: Какое вещество образуется при горении угля? Какая эта реакция по тепловому эффекту?

Задание: Составить уравнение реакции и электронный баланс.

2) реакция восстановления металлов из их оксидов.

Углерод (в виде кокса) – является одним из важнейших восстановителей, используемых в промышленности. В металлургии с его помощью получают Cu, Fe, Cd, Pb, Zn из их оксидов.

Для проведения этой реакции необходимы определённые условия – очень высокая температура:

t

 С + CuO Cu + CO₂.

Задание: Расставить коэффициенты методом электронного баланса.

С помощью этой реакции можно восстановить не все металлы, т.к. более активные металлы, соединяясь с углеродом образуют карбиды, а углерод проявляет

Окислительные свойства:

1) взаимодействие с металлами.

t

Al + C Al₄C₃

                       карбид алюминия

Задание: Расставить коэффициенты методом электронного баланса.

2) взаимодействие с  водородом.

t, Ni

C + 2H₂ CH₄

                                         метан

практического значения эта реакция не имеет, т.к. есть другие источники получения метана (природный газ, нефть, …)

3) взаимодействие с кремнием.

t

C + Si SiC

                            карбид кремния (карборунд)

Карборунд очень твёрдое вещество (немного уступает алмазу). Его используют как абразивный материал для обработки твёрдых материалов.

Для тех, кто будет сдавать ОГЭ и ЕГЭ

Углерод устойчив к щелочам и кислотам. Только концентрированные HNO₃ и H₂SO₄ окисляют аморфный углерод при t > 100⁰C.

Задание: Определите продукты реакции, зная, что образуется три оксида.

Расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

Вывод: Свойства углерода обусловлены строением атома. Углерод проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства, самой распространенной является реакция взаимодействия углерода с кислородом, в результате которой образуются два оксида СО – угарный газ и СО₂ – углекислый газ.

Адсорбция углерода.

Адсорбция - поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества.

     Обратный процесс — выделение этих поглощённых веществ — десорбция.

Применение адсорбции: очистка от примесей в производстве сахара,                                      для защиты органов дыхания – противогазы,    в медицине  - таблетки «Карболен».

    Круговорот углерода в природе.

         В атмосфере содержится углекислый газ. Это соединение образуется при дыхании живых организмов и при сгорании топлива. Поэтому в городской местности, вблизи фабрик и заводов, из-за огромного количества транспорта углекислого газа, конечно же больше, чем в сельской местности. Он образуется при тлении и гниении органических веществ. Гораздо больше, чем в воздухе, углекислого газа содержится в водах морей и океанов. Углерод – составная часть каменного угля, торфа, нефти. Все перечисленные источники углерода участвуют в круговороте его в природе. Из атмосферы и природных вод углекислый газ поглощается зелеными растениями (фотосинтез), а в результате процессов дыхания, брожения, гниения, он снова поступает в атмосферу и воды морей и океанов. Очень большие количества Углекислого газа выделяются при извержении вулканов.

  Применение углерода.

   Алмазы широко применяются для резки горных пород и шлифования особо твердых материалов. Из алмазов при огранке делают ювелирные украшения. Графит применяют для изготовления инертных электродов и грифелей карандашей. В смеси с техническими маслами в качестве смазочного материала. Из смеси графита с глиной изготавливают плавильные тигли. Графит используют в ядерной промышленности, как поглотитель нейтронов.

Кокс применяют в металлургии, как восстановитель. Древесный уголь – в кузнечных горнах, для получения пороха (75%KNO₃ + 13%C + 12%S), для поглощения газов (адсорбция), а также в быту. Сажу применяют, как наполнитель резины, для изготовления черных красок – типографская краска и тушь, а также в сухих гальванических элементах. Стеклоуглерод применяют для изготовления аппаратуры для сильно агрессивных сред, а также в авиации и космонавтике.

Активированный уголь поглощает вредные вещества из газов и жидкостей: им заполняют противогазы, очистительные системы, его применяют в медицине при отравлениях.

ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ.

Древе́сный у́голь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при разложении древесины без доступа воздуха. Применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо (удельная теплота сгорания 31,5—34 МДж/кг).

 Древесный уголь получают при нагревании без доступа воздуха. Этот уголь благодаря своей пористой поверхности обладает замечательной способностью поглощать газы и растворенные вещества. Именно это свойство называется адсорбцией. Чем больше пористость угля, тем эффективнее адсорбция. В аптеках его продают в виде черных таблеток карболена (активированный уголь).

 Активированный уголь хорошо применяется в промышленности для очистки многих продуктов, например, спирта, сахарного сиропа и т.д. На основе адсорбционных свойств древесного угля русский химик-органик – Н. Д. Зелинский совместно с инженером А. Кумантом в 1915г. создал фильтрующий противогаз (если внимательно рассмотреть устройство противогаза, можно обнаружить фильтрующую коробку, половина объема которой занимает активированный уголь).

4.Закрепление материала. 

 Вопросы и задания:

1. Закончите уравнения реакций, составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель для каждой реакции:

С+О_{2 (изб)} =

С+О_{2 (недост)}=

С + H₂ =

C + Ca =

C + Al =

2. Составьте уравнения реакций, протекающих при нагревании угля со следующими оксидами: оксидом железа (III) и оксидом олова (IV). Составьте электронный баланс для каждой реакции, укажите процессы окисления и восстановления; окислитель и восстановитель.

3. Определить степень окисления углерода в соединениях:

CO, CaCO₃, CaC₂ ,CO₂,  Na₂CO₃,  CH₄ .

4. Выполнить схему электронного баланса ОВР, указать окислитель и восстановитель:

                                     Ca + C → CaC₂

                                     CO₂ + C → CO.

5. Оформить конспект урока в тетради.

Работы присылать не нужно, посмотрю в классе.