Углерод — характеристика элемента и химические свойства. Сравнительная характеристика оксидов углерода Физические свойства CO

Окись углерода, или угарный газ (CO) - газ без цвета, запаха и вкуса. Горит синим пламенем, как водород. Из-за этого в 1776 году химики перепутали его с водородом, когда впервые получили угарный газ путем нагревания оксида цинка с углеродом. Молекула этого газа имеет сильную тройную связь, подобно молекуле азота. Вот почему обнаруживается некоторое сходство между ними: температуры плавления и кипения практически одинаковы. Молекула окиси углерода обладает высоким значением потенциала ионизации.

Окисляясь, угарный газ образует углекислый газ. При этой реакции выделяется большое количество тепловой энергии. Вот почему окись углерода применяется в отопительных системах.

Угарный газ при низких температурах почти не вступает в реакции с другими веществами, в случае высоких температур дело обстоит иначе. Очень быстро проходят реакции присоединения различных органических веществ. Смесь CO и кислорода в определенных соотношениях весьма опасна из-за возможности ее взрыва.

Получение окиси углерода

В лабораторных условиях окись углерода получают путем разложения . Оно происходит под влиянием горячей концентрированной серной кислоты, либо при пропускании ее через оксид фосфора. Еще один способ заключается в том, что смесь муравьиной и щавелевой кислот нагревают до определенной температуры. Выделяющийся CO можно удалить из этой смеси, пропустив ее через баритовую воду (насыщенный раствор ).

Опасность угарного газа

Угарный газ чрезвычайно опасен для человека. Он вызывает сильное отравление, нередко может стать причиной смерти. Все дело в том, что окись углерода обладает способностью реагировать с гемоглобином крови, выполняющим перенос кислорода всем клеткам тела. В результате такой реакции образуется карбогемоглобин. Из-за недостатка кислорода клетки испытывают голодание.

Можно выделить следующие симптомы отравления: тошнота, рвота, головная боль, потеря цветоощущения, расстройство дыхания и другие. Человеку, отравившемуся угарным газом, необходимо как можно скорее оказать первую помощь. Сначала его нужно вытащить на свежий воздух и приставить к носу ватку, смоченную в нашатырном спирте. Далее растереть грудь пострадавшего и приложить к его ногам грелки. Рекомендуется обильное теплое питье. Нужно сразу же после обнаружения симптомов вызвать врача.

Химические свойства: При обычных температурах углерод химически инертен, при достаточно высоких соединяется со многими элементами, проявляет сильные восстановительные свойства. Химическая активность разных форм углерода убывает в ряду: аморфный углерод, графит, алмаз, на воздухе они воспламеняются при температурах соответственно выше 300-500 °C, 600-700 °C и 850-1000 °C Степени окисления +4 (напр., CO 2), −4 (напр., CH 4), редко +2 (СО, карбонилы металлов), +3 (C 2 N 2); сродство к электрону 1,27 эВ; энергия ионизации при последовательном переходе от С 0 к С 4+ соответственно 11,2604, 24,383, 47,871 и 64,19 эВ.

Наиболее известны три оксидауглерода:

1)Монооксид углеродаCO (представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.)

2)Диоксид углеродаCO 2 (Не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. Недостаток углекислого газа тоже опасен. Углекислый газ в организмах животных имеет и физиологическое значение, например, участвует в регуляции сосудистого тонуса)

3)Диоксид триуглеродаC 3 O 2 (цветный ядовитый газ с резким, удушливым запахом, легко полимеризующийся в обычных условиях с образованием продукта, нерастворимого в воде, жёлтого, красного или фиолетового цвета.)

Соединения с неметаллами имеют свои собственные названия - метан,тетрафторметан.

Продукты горения углерода в кислороде являются CO и CO 2 (монооксид углеродаидиоксид углеродасоответственно). Известен также неустойчивыйнедооксид углеродаС 3 О 2 (температура плавления −111 °C, температура кипения 7 °C) и некоторые другие оксиды (например C 12 O 9 , C 5 O 2 , C 12 O 12). Графит и аморфный углерод начинают реагировать с водородом при температуре 1200 °C, с фтором при 900 °C.

Углекислый газреагируетс водой , образуя слабую угольную кислоту- H 2 CO 3 , которая образует соли - карбонаты. На Земле наиболее широко распространены карбонатыкальция(минеральные формы -мел,мрамор,кальцит,известняки др.) имагния

43 Вопрос. Кремний

Кремний (Si) – стоит в 3 периоде, IV группе главной подгруппы периодич. системы.

Физ. св-ва: кремний существует в двух модификациях: аморфной и кристаллической. Аморфный кремний – порошок бурого цвета р-ряется в расплавах металлов. Кристаллич. кремний – это кристаллы темно-серого цвета, обладающие стальным блеском, твердый и хрупкий. Кремний состоит из трех изотопов.

Хим. св-ва: электронная конфигурация: 1s 2 2s 2 2p 6 3 s 2 3p 2 . Кремний – неметалл. На внешнем энергетич. ур-не кремний имеет 4 е, что обуславливает его степени окисления: +4, -4, -2. Валентность – 2, 4. Аморфный кремний обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический. При обычных условиях он взаимодействует со фтором: Si + 2F 2 = SiF 4 .

Из к-т кремний взаимодействует только со смесью азотной и плавиковой кислот:

По отношению к металлам ведет себя по-разному: в расплавленных Zn, Al, Sn, Pb он хорошо растворяется, но не реагирует с ними; с другими расплавами металлов – с Mg, Cu, Fe кремний взаимодействует с образованием силицидов: Si + 2Mg = Mg2Si. Кремний горит в кислороде: Si + O2 = SiO2 (песок).

Получение: Свободн. кремний м.б.получен прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который по хим. составу является почти чистым окислом кремния,SiO2+2Mg=2MgO+Si.

Оксид кремния(II)SiO - смолоподобное аморфное в-во, при обычных условиях устойчиво к действию кислорода. Относится к несолеобразующим оксидам. В природе SiO не встречается. Газообразный моноксид кремния обнаружен в газопылевых облаках межзвездных сред и на солнечных пятнах.Получение: Моноксид кремния можно получить, нагревая кремний в недостатке кислорода при температуре 2Si + O 2 нед → 2SiO. При нагревании в избытке кислорода образуется оксид кремния(IV) SiO2: Si + O 2 изб → SiO 2 .

Также SiO образуется при восстановлении SiO2 кремнием при высоких температурах: SiO 2 + Si → 2SiO.

Oксид кремния(IV)SiO2- бесцветные кристаллы , обладают высокой твёрдостью и прочностью.Св-ва: Относится к группе кислотн. оксидов.При нагревании взаимодействует с основн. оксидами и щелочами.Р-ряется в плавиковой к-те.SiO2 относится к группе стеклообразующих оксидов, т.е. склонен к образованию переохлажденного расплава - стекла.Один из лучших диэлектриков (электрич.ток не проводит).Имеет атомную кристал.решетку.

Нитрид- бинарное неорганич. хим.соединение, представляющее собой соединение кремния и азота Si 3 N 4 .Св-ва: Нитрид кремния обладает хорошими мех.и физ.-хим. св-вами. Благодаря нитридкремниевой связи значит. улучшаются эксплуатационные св-ва огнеупоров на основе карбида кремния, периклаза, форстерита и т. п. Огнеупоры на нитридной связке обладают высокой термо- и износостойкостью,имеют превосходную стойкость к растрескиванию,а также воздействию к-т, щелочей, агрессивных расплавов и паров металлов.

Хлорид кремния(IV)Четыреххлористый кремний - бесцветное в-во, хим. формула кот. SiCl 4 .Применяется в производстве кремний-органич. соединений; применяется для создания дымовых завес. Технич. четыреххлористый кремний предназначен для производства этилсиликатов, аэросила.

Карбид кремния - бинарное неорганич. хим. соединение кремния с углеродом SiC. В природе встречается в виде чрезвычайно редкого минерала - муассанита.

Диоксид кремния или кремнезем – стойкое соединение Si , широко распространен в природе. Реагирует со сплавлением его с щелочами, основными оксидами, образуя соли кремниевой кислоты – силикаты. Получение: в промышленности кремний в чистом виде получают восстановлением диоксида кремния коксом в электропечах: SiO 2 + 2С = Si + 2СO 2 .

В лаборатории кремний получают прокаливанием с магнием или алюминием белого песка:

SiO 2 + 2Mg = 2MgO + Si.

3SiO 2 + 4Al = Al 2 О 3 + 3Si.

Кремний образует к-ты: Н 2 SiO 3 – мета-кремниевая к-та; Н 2 Si 2 O 5 – двуметакремниевая к-та.

Нахождение в природе: минерал кварц – SiO2. Кристаллы кварца имеют форму шестигранной призмы, бесцветные и прозрачные, назыв.горным хрусталем. Аметист – горный хрусталь, окрашенный примесями в лиловый цвет; дымчатый топаз окрашен в буроватый цвет; агат и яшма – кристаллич. разновидности кварца. Аморфный кремнезем менее распространен и существует в виде минерала опала. Диатомит, трепел или кизельгур (инфузорная земля) – землистые формы аморфного кремния.Общ. формула кремниевых к-т – n SiO2? m H2O. В природе нах-ся в основном в виде солей, в свободн. форме выделены немногие, напр, HSiO (ортокремниевая) и H 2 SiO 3 (кремниевая или метакремниевая).

Получение кремниевой кислоты:

1) взаимодействие силикатов щелочн. металлов с к-тами: Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 + 2NaCl;

2) кремневая к-та явл. термически неустойчивой: H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2 .

H 2 SiO 3 образует пересыщенные р-ры, в кот. в рез-те полимеризации образует коллоиды. Используя стабилизаторы, можно получить стойкие коллоиды (золи). Их используют в производстве. Без стабилизаторов из р-ра кремниевой к-ты образуется гель, осушив который можно получить силикагель (используют как адсорбент).

Силикаты – соли кремниевой к-ты. Силикаты распространены в природе, земная кора состоит в большинстве из кремнезема и силикатов (полевые шпаты, слюда, глина, тальк и др.). Гранит, базальт и другие горные породы имеют в своем составе силикаты. Изумруд, топаз, аквамарин – кристаллы силикатов. Растворимы только силикаты натрия и калия, остальные – нерастворимы. Силикаты имеют сложн. хим. состав: Каолин Al 2 O 3 ; 2SiO 2 ; 2H 2 O или H 4 Al 2 SiO 9 .

Асбест CaO; 3MgO; 4SiO 2 или CaMgSi 4 O 12 .

Получение: сплавление оксида кремния со щелочами или карбонатами.

Растворимое стекло – силикаты натрия и калия. Жидкое стекло – водн. р-ры силикатов калия и натрия. Его использ. для изготовления кислотоупорного цемента и бетона, керосинонепроницаемых штукатурок, огнезащитных красок. Алюмосиликаты – силикаты, содержащие алюминий (полевой шпат, слюда ). Полевые шпаты состоят помимо оксидов кремния и алюминия из оксидов калия, натрия, кальция. Слюды имеют в своем составе, кроме кремния и алюминия, еще водород, натрий или калий, реже – кальций, магний, железо. Граниты и гнейсы (горные породы) – сост. из кварца, полевого шпата и слюды. Горн. породы и минералы, находясь на пов-ти Земли, вступают во взаимодействие с водой и воздухом, что вызывает их изменение и разрушение. Этот процесс назыв. выветриванием .

Применение: силикатные породы (гранит) использ. как строительный материал, силикаты – в кач-ве сырья при производстве цемента, стекла, керамики, наполнителей; слюду и асбест – как электро– и термоизоляцию.

Государственное общеобразовательное учреждение

«Пресновская средняя школа »

Северо-Казахстанской области Кызылжарского района

Конспект урока химии в 9 классе

Тема: «Оксиды углерода ( II и IV )».

Подготовила: учитель химии

Белоусова Екатерина Павловна

2012-2013 учебный год

Класс: 9

Тема: Оксиды углерода (II и IV )

Цель : Изучение новых химических веществ – оксидов углерода.

Задачи:

- Образовательные - усвоить строение, физические свойства, химические свойства, получение и применение угарного и углекислого газов, качественную реакцию на углекислый газ, физиологическое действие на организм угарного и углекислого газа, продолжить работу по развитию умений сравнивать, составлять уравнения реакций, работать с текстом учебника, получать информацию из сети Интернет.

- Воспитательные - воспитание бережного отношения к своему здоровью, окружающей природе, развитие ответственного отношения к учебе, познавательного интереса к химии, развитие коммуникативных умений и навыков, формирование умений парной и групповой работы.

- Развивающие – раскрытие причинно-следственных связей, развитие умений самостоятельно ставить и формулировать для себя новые задачи, определять способы действий и соотносить с планируемыми результатами.

Тип урока: Урок изучения нового материала

Методы: словесные, наглядные, исследовательские

Методические приемы: объяснение, беседа, индивидуальная и групповая работа, таблица «Знал – хочу узнать – узнал»

Оборудование и реактивы для учителя: компьютер, мультимедиа проектор.

Оборудование и реактивы для учащихся: лабораторная посуда (пробирки, штатив для пробирок, химические стаканы), реактивы (уксусная кислота, гидрокарбонат натрия (сода), гидроксид кальция).

Ход урока:

Этапы урока и время

Деятельность учителя

Формы организации и

Деятельность учащихся

Планируемый результат для учащихся

Организационный момент

Приветствие учащихся. Настрой на сотрудничество путем создания атмосферы сотрудничества. Игра «Клубок пожеланий»

Коллективная .

Приветствуют учителя, говорят друг другу пожелания на урок, стоя в кругу.

Настроятся на рабочий лад, учебное сотрудничество

Актуализация опорных знаний

С целью актуализации имеющихся знаний, для привлечения внимания и концентрации его организует ДИАЛОГ:

С каким химическим элементом мы познакомились на прошлом уроке? Что образуется при сгорании углерода? Помните ли вы, что это за оксиды? Предлагаю отгадать загадки. Отгадками будут являться вещества, о которых вы слышали и с которыми неоднократно сталкивались в обычной жизни.

1.Чтоб появиться, я сумел,

Прокаливают белый мел.

Я в газированной воде,

Я в хлебе, в соде; я везде.

И фотосинтез без меня

И не туда и не сюда.

И пламя маленькой свечи

И нужно только сделать вдох

Чтоб я на свет явиться мог.

Меня дает огонь в печи

(Углекислый газ или оксид углерода (IV))

2. Горю я синим пламенем

Угаром угрожаю,

Когда совсем сгораю я,

Из печки улетаю.

(Угарный газ или оксид углерода(II))

Коллективная, индивидуальная .

Высказывают мнения, отгадывают загадки, называют формулы (СО, СО 2 ).

Вспомнят, сформулируют и аргументрируют свое мнение, учтут разные взгляды; выразят свои мысли, заинтересуются

постановка учебной задачи

О чем пойдет речь на сегодняшнем уроке?

Предлагает поставить цели урока :

Чему вы сможете научиться в течение урока?

С целью развития мышления, повышения интереса к теме предлагает заполнить таблицу «ЗХУ» каждому учащемуся по данной теме

Коллективная . Формулируют тему урока и записывают ее в тетрадь. Высказывают мнения, определяют задачи урока

Индивидуальная . Двое –трое зачитывают что хотели бы узнать

Логически рассуждают, вспоминают, определяют, трансформируют свои знания, преобразуют, выдвигают гипотезы

деление класса на группы

Знаете ли вы, какую роль играют оксиды в природе? Хватит ли нам этих знаний? А что же еще нам нужно знать об этих веществах? И как мы будем это делать?

Зная способности учащихся, тип характера, темперамент,

Предлагает учащимся взять карточки, с помощью которых формирует 3 группы, различные по способу изучения предлагаемого нового материала

Индивидуальная

Определяются, каким образом они желают изучить материал (репродуктивно или творчески), выбирают цвет карточки (синий, зеленый, красный), образуют группы

самоопределятся «заглянув внутрь себя» со способом достижения целей

Работа по усвоению новых знаний

Выдает задание и раздаточный материал каждой группе (приложения № 1, 2,3)

Уточняет задачи учащихся

Наблюдает за работой учащихся, консультирует и стимулирует учебные действия учащихся; задает вопросы

Групповая.

Работают по выполнению задания; используют учебник и ресурсы интернет; отвечают на вопросы задания; определяются с ролью каждого в группе

Планируют совместную работу, распознают и выделяют информацию, учитывают разные мнения, определяются с ролью, формулируют свое мнение, выбирают, анализируют

защита своих работ

С целью коррекции знаний учитель задает вопросы учащимся;

Отвечает на вопросы учащихся;

Обобщает и подводит итоги творческих групп.

Групповая.

Выступают по очереди с отчетом о проделанной работе (используют магнитную, интерактивную доски)

Отвечают на вопросы учителя, конспектируют то, что понравилось в работе другой группы. Оценивают работу каждой группы

Развивают речевые навыки, слушают друг друга, задают вопросы, мыслят, сравнивают

Первичное закрепление

Для улучшения и поднятия внутреннего удовлетворения учащихся от работы, для коррекции знаний, Предлагает учащимся в парах ответить на вопросы: (приложение № 4), с

обсуждением каждого ответа

Парная.

Читают вопросы, отвечают по очереди, учитель спрашивает одного из пары

Усвоят, переформулируют, докажут, произведут, проговорят, слушают

Самостоятельная работа с самопроверкой

по эталону.

Для проверки усвоения знаний, для оценивания предлагает проверочный тест :

Выберите из предложенных утверждений те, которые справедливы:

I вариант: - для угарного газа (CO)

II вариант: - для углекислого газа (СО 2)

1. Бесцветный газ, без запаха.

2. Газообразный при обычных условиях.

3. Ядовит.

4. Не ядовит.

5. Хорошо растворим в воде.

6. Плохо растворим в воде.

7. Газ легче воздуха.

8. Газ тяжелее воздуха.

9. Проявляет кислотные свойства.

10.Степень окисления углерода +2.

11.Степень окисления углерода +4.

12. В реакциях может быть и окислителем, и восстановителем.

13. В реакциях может быть только окислителем.

14. При пропускании через известковую воду наблюдается помутнение.

Варианты ответов проецируются на экран:

отметка «5» - 10 и более правильных ответов

«2» - 5 и менее

Индивидуальная . Учащиеся выполняют тест письменно и

Парная

осуществляют взаимопроверку по эталону (обмениваются тетрадями)

Выделяют информацию, анализируют услышанный и увиденный за урок материал, рассуждают, выстраивают логическую цепочку. контролируют себя, оценивают

Рефлексия деятельности

Ребята, что нового вы узнали на уроке? Запишите эту информацию в своих таблицах «ЗХУ» дома.

Индивидуальная .

Выставляют себе оценку, завершая урок анализом полученных знаний.

Выражают отношение к уроку (Стикеры со своим именем приклеивают к соответствующей картинке – смайлику)
,

формулируют и арументируют свое мнение, выражают свои ощущения

Домашнее задание

Доделать таблицу «ЗХУ» (всем)

Прочитайте параграф 26 (всем)

** с 93 задача 3

*** с 93 задача 4

***придумайте синквейн о любом из рассмотренных сегодня веществ.

Благодарит учащихся за урок

Записывают домашнее
задание.

самоопределяются с уровнем работы

Приложение № 4.

Формула угарного газа

Формула углекислого газа

Характер оксидов углерода

Физические свойства угарного газа

Как действует угарный газ на организм

Как распознать углекислый газ

Где применяется углекислый газ

Приложение № 1.

Заполните пропуски в тексте, используя ваши знания, учебник, ресурсы Интернет.

Углерод – это неметалл, при сгорании образуются 2 ……., они являются …………….. Формула оксида углерода () - ….., второе его название …………………….. , потому что ………………………………………………………………………………………………………… Физические свойства оксида углерода () следующие:………………………………………….. Чтобы спасти человека, в первую очередь необходимо ………………………………………..

Получают угарный газ в результате реакций:…………………………………………………. Угарный газ применяют в качестве…………………….., например происходят такие реакции:………………………………..

Формула второго оксида – оксида углерода () - ……., но чаще его называют ………………. По физическим свойствам – это……………………………………………………. В природе он появляется в результате………………………….. А в лаборатории его получают следующим образом:………………………………………………………………. Как типичный кислотный оксид, углекислый газ взаимодействует с:…………………………………………………………..

Чтобы распознать углекислый газ, необходимо ………………………………………., тогда …………………… Углекислый газ широко применяется для……………………………

Приложение № 2.

Заполните сравнительную таблицу, используя ваши знания, учебник, ресурсы Интернет.

Признаки сравнения

СО (угарный газ)

СО 2 (углекис лый газ)

Строение молекулы

Физические свойства

Химические свойства

Способы получения

Применение

Проведите лаб.опыт, доказывающий качественную реакцию на СО 2:

Соберите прибор для получения газов. В пробирку поместите немного гидрокарбоната натрия, по каплям прилейте уксусную кислоту (помнить правила ТБ!). Вставить газоотводную трубку, конец которой опущен в стакан с известковой водой. Объясните наблюдения.

Приложение № 3

Задание 1: с помощью диаграммы Венна найдите общие и отличительные признаки двух оксидов углерода.

Задание 2. Заполните таблицу, используя дополнительный материал (предоставляется учащимся)

Признаки сравнения

СО (угарный газ)

СО2 (углекислый газ)

Физиологическое действие на организм

Соединяясь с гемоглобином красных кровяных телец, переносчиков кислорода от легких к тканям организма, угарный газ вызывает кислородное голодание, и человек может погибнуть. При вдыхании воздуха, содержащего до 0,1% CO человек может потерять сознание и умереть.

Оказывает на человека наркотическое действие, раздражает кожу и слизистые оболочки, оказывает центральное сосудосуживающее и местное сосудорасширяющее действие, вызывает повышение содержания аминокислот в крови, ингибирует действие ферментов в тканях. При его концентрации в воздухе до 3% у человека наблюдается учащенное дыхание, более 10% потеря сознания, смерть.