Конспект уроку хімії у 11 класі "Силіцій"

Тема: Силіцій. Прості речовини Силіцію та їхня будова. Фізичні та хімічні властивості. Застосування силіцію.

Мета: вивчити будову і властивості силіцію, застосування, показати необхідність наукових знань для розвитку людства.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Девіз уроку: «Мислячий розум не почуває себе щасливим, поки йому не удасться пов’язати воєдино розрізнені факти, які він спостерігає»   Хевеші

Хід уроку

1. Організація класу до уроку
2. Актуалізація опорних знань

На попередніх уроках ви вивчали властивості вуглецю та його сполук. Зараз ми повторимо хімічні властивості, виконуючи таку вправу. Учні першого ряду  по черзі дописуватимуть схеми хімічних реакцій, а учениця … буде експертом.

(Запускається програма «Note», по черзі появляються ліві частини хімічних рівнянь)

C + O₂                                   CaCO₃ + HCl 

C + CO₂                                Ca(OH)₂ + CO₂ 

C + CuO                               CO₂ + H₂O 

C + H₂                                   CaCO₃ 

Добре справилися із завданням.

3. Оголошення теми уроку, мотивація навчальної діяльності

Ми продовжуємо говорити про неметали. Речовина, яку ми вивчатимемо сьогодні, допомогла Ілону Маску здійснити одну із його мрій, а людство наблизити до майбутнього. Мова йде про події лютого 2018 року, коли відбувся тестовий запуск  найпотужнішої ракети Falcon Heavy,  яка покинула орбіту Землі і рухається до Пояса астероїдів. Ця речовина – силіцій.

Запишіть тему уроку.

А чому саме силіцій допоміг у здійсненні мрії ми поговоримо наприкінці уроку.

4. Вивчення нового матеріалу

а) Будова атома

Силіцій, як і Карбон належать до IV групи головної підрупи.

(Запускається активна періодична таблиця і будови атомів С і Si)

Порівняйте будови їхніх атомів. Що спільного? Чим відрізняються?

У якого атома більший радіус?

Вправа «Закінчи речення»

• У головній підгрупі із збільшенням порядкового номера радіус… збільшується.
• Ядро слабше утримує електрони … останнього рівня.
• Тому неметалічні властивості …послаблюються.
• А металічні – …посилюються.

Це впливає на фізичні та хімічні властивості простих речовин.

б) Алотропні модифікації силіцію

Силіцій утворює дві прості речовини, дві алотропні модифікації: силіцій кристалічний і силіцій аморфний.

Кристалічний — речовина темно-сірого кольору зі стальним блиском. Структура - аналогічна структурі алмазу. Кожний атом сполучений ковалентними зв’язками з чотирма іншими атомами Силіцію. Але зв’язки між атомами Силіцію набагато слабші, ніж між атомами Карбону у алмазі.  Тому кристалічний силіцій міцний, але температура плавлення менша, ніж у алмазу.

Аморфний силіцій теж має кристалічну гратку, але невпорядковану. Це бурий порошок, без певної температури плавлення.

в) Добування.

У природі Силіцій у вільному стані не зустрічається. У промисловості його добувають нагріванням суміші піску і вугілля:

SiO₂ + C  Si + 2CO

Подивіться уважно відео про добування силіцію у лабораторії та запишіть відповідне рівняння.

(Відео «Добування силіцію»)

Для отримання аморфного силіцію беруть чистий пісок та смужки магнію. Пісок ретельно подрібнюють, додають стружки магнію і нагрівають.

Коли суміш прогріється, - відбудеться бурхлива реакція. Одним із продуктів реакції є силіцій.

Перевірте написане вами рівняння:

SiO₂ + 2Mg  Si + 2MgO

г) Хімічні властивості.

Кристалічний силіцій хімічно доволі інертний. Аморфний - значно активніший. Силіцій реагує з багатьма простими і деякими складними речовинами.

З кислотами силіцій не реагує. У реакції з лугом – витісняє водень.

(Демонструється відео)

Хто запише схему  на дошці?

Si + NaOH   +  H₂O  Na₂SiO₃ + H₂

Ця реакція окисно-відновна?

Складіть схему електронного балансу та обчисліть суму коефіцієнтів у лівій частині. На виконання цього завдання вам відводиться 3 хв. Таймер сповістить вас про закінчення роботи.

(Запускаю таймер на 3 хвилини)

Продовжуємо розглядати відновні властивості силіцію, які відповідають процесу Si⁰ – 4e  Si⁺⁴

Si + F₂  SiF₄          Si + O₂  SiO₂        Si + C  SiC

Окиснювальні властивості відповідають процесу Si⁰ + 4e  Si^-4  і виявляються в реакціях з металами:

       Ca   +  Si   Ca₂Si

д) Застосування

У кристалі силіцію навіть за звичайних умов частина ковалентних зв’язків руйнується. Тому в ньому є вільні електрони, які зумовлюють невелику електричну провідність. При освітленні і нагріванні збільшується кількість зруйнованих зв’язків, відповідно збільшується число вільних електронів і тому зростає електрична провідність. Отже кристалічний силіцій є напівпровідником. Це явище має широке застосування у мікроелектроніці та фотоелементах – пристроях, які перетворюють сонячну енергію у електричну.

Ось ми і підійшли до відповіді на запитання: «Як силіцій допоміг Ілону Маску». Бо без комп’ютерів і сонячних батарей літальний апарат не зміг би подорожувати у космосі.

5. Підведення підсумків
6. Домашнє завдання

Задача. Обчисліть масу кремнію, що утвориться при взаємодії 4 кг піску і 500 г вугілля.