Конспект урока - Подгруппа углерода
Подождите немного. Документ загружается.
Подгруппа Углерода
Ознакомьтесь, пожалуйста, с:
Правила выживания в химической лаборатории
1. Если вы откупорили что –
либо – закупорьте.
2. Если в руках у вас жидкое –
не разлейте,
порошкообразное – не
рассыпьте, газообразное – не
выпустите наружу.
3. Если включили – выключите.
4. Если открыли – закройте.
5. Если разобрали – соберите.
6. Если вы не можете собрать –
позовите на помощь
умельца.
7. Если вы не разбирали
– не вздумайте
собирать.
8. Если вы одолжили
что-либо – верните.
9. Если вы пользуетесь чем-
либо – держите в чистоте и в
порядке.
10.Если вы привели что – либо в
беспорядок – восстановите
статус-кво.
11.Если вы сдвинули что-либо –
верните на место.
12.Если вы хотите
воспользоваться чем-либо,
принадлежащим другому, -
попросите разрешение.
13.Если вы не знаете, как это
действует, - ради Бога не
трогайте.
14.Если вас не касается - не
вмешивайтесь.
15.Если вы не знаете, как это
делается, сразу спросите.
16.Если вы не можете
чего-либо понять –
почешите в затылке.
17.Если вы все же не
поймете – и не
пытайтесь.
18.Если вы горите на
работе – постарайтесь, чтобы
у вас ничего не загорелось.
19.Если у вас что-либо
взорвалось – проверьте:
остались ли вы живы?
20.Если вы не усвоили этих
правил – не входите в
химическую лабораторию!
2
Этот химический элемент иногда называют «королем живой природы».
Ребята, скажите, как зовут этого короля? Это углерод.
И так нам предстоит задача выяснить причину разнообразия и
многочисленность соединений углерода.
Рассмотрим строение атома С: у него на его внешних четырех АО имеется
четыре электрона. Поэтому все четыре АО принимают участие в образовании
химических связей.
Имея четыре электрона на внешнем энергетическом уровне, углерод в
соединениях с кислородом в зависимости от условий проявляет валентность
+2 и +4.
Оксид углерода(2) – угарный газ. В таком названии заключен
зловещий смысл о влиянии его на организм человека и животных. Угарный
газ один из самых распространенных и ядовитых загрязнителей атмосферы.
В чем же состоит опасность накопления в воздухе угарного газа? СО
бесцветен, не имеет запаха и вкуса. При незначительном повышении
содержания его в воздухе у людей возникают головные боли и сонливость,
ослабление мыслительной деятельности. Человеку, пораженному угарным
газом, необходимы свежий воздух, сердечные средства, сладкий чай, а в
тяжелых случаях - сделать ему искусственное дыхание. Уже при
концентрации его 2мг в 1л воздуха у человека наступает потеря сознания и
смерть.
Рассмотрим строение СО: при образовании молекулы CО два неспаренных
р-электрона атома С спариваются с двумя неспаренными р-электронами
атома О; при этом образуются две химические связи. Кроме того, одна
неподеленная пара р-электронов атома О занимает свободную р-орбиталь
атома С, и образуется донорно-акцепторная связь. Таким образом, связь в
молекуле СО – тройная:
OC
Получение: В лаборатории легче получить обезвоживанием муравьиной
кислоты (опыт№1).
Подумайте, почему СО собирают методом вытеснения воды?
СО не растворим в воде и немного легче воздуха, (сравнить молярные
массы газов)
CO – несолеобразующий оксид.
СО - сильный восстановитель. 1) В кислороде и на воздухе горит
голубоватым пламенем, выделяя много теплоты (опыт№2).
2) восстанавливает большинство металлов из их оксидов (опыт№3 - CuO).
3
Рассмотрим следующий оксид углерода:
В 16 в. в Голландии жил известный естествоиспытатель, врач и алхимик
Иоганн Баптист Ван Гельмонт. Его любимым занятием было измерение
массы и объема продуктов химических реакций. Однажды ученый сжег 62
фунта (около 20 кг) древесного угля и получил примерно 1 фунт золы. Ван
Гельмонт сделал вывод, что остальная масса угля (61 фунт) превратилась в
«лесной дух».
Как вы уже догадались, «лесным духом» был образовавшийся в результате
горения угля углекислый газ.
Строение: Оксид углерода имеет следующую структурную формулу:
О=С=О. Все четыре ковалентные связи полярны. Однако из-за линейного
строения молекула в целом неполярна. Я прошу вас дома составить
электронную формулу данного соединения.
Ван Гельмонт настойчиво пытался получить «лесной дух» при протекании
других реакций, но сделать этого не смог.
Сегодня нам предстоит разгадать загадку Ван Гельмонта. Мы сможем, не
сжигая угля, получить углекислый газ и даже исследовать его свойства.
Наверное, у вас возник вопрос: не является ли работа с углекислым газом
опасной для вашего здоровья? Действительно, большое количество оксида
углерода (4) угнетающе действует на человеческий организм, вызывая
головную боль, учащение сердцебиения. Однако небольшая концентрация
углекислого газа во вдыхаемом воздухе (менее 0,1%), наоборот, стимулирует
сердечную деятельность, а также возбуждает дыхательные центры мозга.
Поэтому мы можем, не опасаясь приступать к работе.
Опыт№4(а. Na
2
CO
3
, Ca(OH)
2
;б. аппарат Киппа).
Во время опыта 4б, как видим СО
2
– газ без цвета и запаха, хорошо
растворим в воде.
В пробирку – разбавленный раствор гидроксида натрия, подкрашенного
универсальным индикатором, пропускают оксид углерода
(обесцвечивание). Таким образом, СО
2
– кислотный оксид.
Подумайте над Вопросом: Наши прабабушки в свое время решали
довольно сложную проблему – как долгое время сохранить свежими куриные
яйца. Проблема была актуальной из-за сезонности этого продукта:
птицефабрик, на которых куры неслись бы круглый год при лучах
искусственного солнца, тогда не было. А яйца лежащие на воздухе долгое
время, портятся. Из яйца испаряется содержащаяся в нем влага. Потом через
поры скорлупы в яйцо проникает воздух, а вместе с ним гнилостные
бактерии, которые в белке и желтке находят прекрасную среду для развития.
Одним из способов длительного хранения свежих яиц заключался в
следующем. Одну часть гашеной извести растворяли в 20 частях воды.
Свежее куриное яйцо окунали в полученный раствор, вытаскивали его и
оставляли лежать на воздухе. Когда яйцо высыхало, обработку повторяли.
Предложите гипотезы, объясняющие эффект длительной сохранности яиц
после подобной обработки. ( Раствор гашенной извести поглощает
углекислый газ из воздуха, и через некоторое время вся поверхность яйца
4
покрывается непроницаемым слоем карбоната кальция, который
герметически закупорит поры яичной скорлупы.)
Белорусский писатель В.С. Короткевич в романе «Черный замок
Ольшанский» пишет: «Вы слышали об эффекте «собачьей пещеры» в
Италии… Из вулканической трещины [в пещере] выделяется углекислый
газ… Человек войдет [в пещеру] и ходит, а собака или кролик погибают
через несколько минут…»
Основываясь на результатах следующего опыта, вы сможете
объяснить загадку «собачьей пещеры». Опыт№5-переливание газа.
Он тяжелее воздуха (сравнение молярных масс газов)
СО
2
не поддерживает горения, применяется для тушения пожаров.
Давайте это продемонстрируем: опыт№6.
Оксид углерода (4) – окислитель: Это можно подтвердить, проделав
следующий опыт №6-горение магния в углекислом газе.
Поясните смысл выражения «СО
2
может быть только окислителем, но не
восстановителем» (находится в высшей степени окисления и может только
принимать электроны).
Подведем итоги нашего урока:
Таблица:
Свойство Угарный газ Углекислый
газ
Цвет
Запах
Ядовит
Плотность относительно
воздуха
Степень окисления атома
углерода
Характер оксида
Растворимость
Качественная реакция
Окислитель/восстановитель
5