Разработка урока химии по теме «Кислород»

Автор: Вокина Тамара Леонидовна

Организация: ГАПОУ ИО «Иркутский технологический колледж»

Населенный пункт: Иркутская область, г. Иркутск

Цель: изучить химический элемент «кислород», его свойства, получение и применение.

Задачи:

  1. Дать общую характеристику халькогенов.
  2. Рассмотреть план характеристики элемента кислорода на основании его положения в ПСХЭ; схему образования химической связи. Продолжить формирование понимания зависимости между строением, свойствами и применением веществ на примере кислорода. Закрепить понятие «аллотропия».

3. Изучить химические свойства кислорода.

4. Раскрыть роль кислорода в природе; рассмотреть его получение и применение.

Оборудование и дидактический материал:

природные соединения, содержащие в своем составе кислород и серу, компьютер, проектор, презентация «Кислород», видеозапись опытов, Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

 

Ход урока

  1. Организационный момент.

Прежде, чем приступить к изучению новой темы, мы должны вспомнить основные моменты предыдущих тем.

Вопросы и задания.

  1. Итак, первый вопрос. Что характерно для атомов неметаллов в сравнении с атомами металлов? Каково расположение металлов и неметаллов в ПСХЭ относительно диагонали B – At?
  2. Верно ли утверждение, характеризующее сходство водорода с галогенами: «Число электронов, недостающих до полного завершения внешнего энергетического уровня, одинаково»?
  3. Дать определение электроотрицательности. Какой элемент главной подгруппы VII группы обладает наименьшей электроотрицательностью? Какой элемент самый электроотрицательный?
  4. К какому типу относится реакция водорода с оксидом меди (II)

CuO + H2 → Cu + H2О ?

  1. И последний вопрос. Как меняется сила галогеноводородных кислот в ряду HF – HI? С чем это связано?
  1. II.Изучение новой темы.

План изложения нового материала

1. Общая характеристика халькогенов (по ПСХЭ).

2. История открытия кислорода.

3. Кислород – химический элемент:

а) положение кислорода в ПСХЭ,

б) строение его атома,

в) нахождение в природе.

4. Кислород – простое вещество:

а) состав, строение, физические свойства,

б) получение кислорода,

в) аллотропия.

5. Химические свойства.

6. Применение кислорода. Сообщение учащегося.

7. Круговорот кислорода в природе. Сообщение учащегося.

 

Мы знаем, что кислород участвует в процессах дыхания человека, животных и растений. Медленное окисление пищи в нашем организме является источником энергии, за счет которой живет организм. А можно ли представить работу водолазов, жизнеобеспечение экипажей космических кораблей без кислорода? Можно ли рассчитывать на благоприятный исход течения болезни без применения кислородной подушки, необходимой для её лечения?

Кроме того, известно, что высокая окислительная способность кислорода лежит в основе горения всех видов топлива. И это далеко неполный перечень его важности. Так возникает закономерный вопрос: возможна ли жизнь на нашей планете без кислорода? Ответ однозначный: нет.

1. Общая характеристика халькогенов.

Кислород является родоначальником главной подгруппы VI группы ПСХЭ. Элементы этой подгруппы – О, S, Se, Te, Ро – имеют общее название «халькогены», что означает «рождающие руды». Действительно, многие руды являются оксидами и сульфидами (демонстрации некоторых руд). Примеры: все виды железняков с формулой FexOy (красный, бурый, магнитный), сульфиды FeS, ZnS, CuS, PbS.

У атомов халькогенов на внешнем энергетическом уровне содержится… 6 электронов. На это указывает…(номер группы – для элементов главных подгрупп). Следовательно, атомы халькогенов являются неметаллами.

Сколько электронов не хватает им до его завершения? (2 электрона)

Эти два электрона они принимают от металлов и менее электроотрицательных элементов.

Как меняется число энергетических уровней в атомах этих элементов? (от 2 до 6) На это указывает…(номер периода).

Как меняются неметаллические свойства (окислительная способность) халькогенов с увеличением порядкового номера элемента? (они ослабляются) В этой же последовательности усиливаются металлические свойства (восстановительная способность) элементов.

Таким образом, самый сильный окислитель в группе – кислород (типичный неметалл), а полоний – металл (радиоактивный).

 

  1. История открытия кислорода. Слайд 1

Кислород открыли и впервые получили почти одновременно два выдающихся химика 18 века – швед Карл Вильгельм Шееле путем нагревания селитры и англичанин Джозеф Пристли при нагревании оксида ртути (II). Название этому элементу дал великий французский химик Антуан Лоран Лавуазье: oxygenium, то есть «рождающий кислоты» или «кислород».

 

3. Кислород – химический элемент.

а) Дадим характеристику химическому элементу «кислород» по положению в ПСХЭ и строению атома (устно):

1. порядковый номер (8);

2. период (2, малый);

3. группа, подгруппа (VI, главная);

4. относительная атомная масса (≈16);

5. число протонов (8);

6. число электронов (8);

7. число нейтронов (16 – 8 = 8);

8. заряд ядра (+8);

9. число энергетических уровней (2);

10. число электронов на последнем уровне (6).

б) Строение атома кислорода представим в виде схемы:

+8 или в виде электронной формулы: +8О 2е; 6е

 

Степени окисления кислорода: -2 (во всех нормальных оксидах), -1 (в пероксидах).

в) Нахождение в природе. Слайд 2

Кислород – самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9%), которая покрывает 2/3 поверхности земного шара, образуя его водную оболочку – гидросферу.

Кислород – первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки Земли – атмосферы, где на его долю приходится примерно 21% по объему. Он входит также в состав многочисленных минералов твердой оболочки земной коры – литосферы.

 

4. Кислород – простое вещество.

а) Рассмотрим состав, строение и физические свойства кислорода.

Как известно, кислород существует в форме О2. Его структурная (графическая) формула О=О. Какой вид химической связи существует в молекуле кислорода? (ковалентная неполярная)

Слайд 3. Рассмотрим ее образование. Обратите внимание на физические свойства кислорода.

Кислород – газ без цвета и запаха. Плохо растворяется в воде. Превращается в жидкость светло-голубого цвета при t = -183оС. Имеет молекулярную кристаллическую решетку. Твердый кислород – это кристаллы синего цвета.

 

  • Получение кислорода. Слайд 4
  • промышленности кислород получают из жидкого воздуха методом фракционной дистилляции, а в лаборатории – разложением перманганата калия (КМпО4) при нагревании или пероксида водорода (H2O2) в присутствии катализатора – оксида марганца МпО2 (II). Опыты №1, 2

 

в) Аллотропия

Вопрос: Может ли кислород иметь запах? (да) Может, вы догадались, что речь идет об аллотропной модификации кислорода - …озоне. Какова его формула? 3)

Слайды 5, 6. Как вы думаете, в чем состоит причина аллотропии в данном случае? (разное число атомов в молекуле)

На этой таблице приведены физические свойства озона в сравнении с кислородом. Обратите внимание на то, что озон имеет запах, лучше, чем кислород, растворяется в воде и сжижается при более высокой температуре. Кристаллы этих веществ в твердом состоянии имеют разный цвет.

Поскольку озон более бактерициден, чем кислород, то он применяется для обеззараживания воздуха и питьевой воды, при отбеливании тканей, дезодорировании жиров и масел.

Озон образуется во время грозы, окислении органических смолистых веществ, а также при действии ультрафиолетовых лучей на кислород. Содержится он также в воздухе сосновых лесов и морского побережья.

Что касается окислительной активности, то у озона она гораздо выше, чем у кислорода. Опыты №3, 4

Очень важно отметить биологическое значение озона. В атмосфере на высоте 20-25 км расположен озоновый слой, который защищает жизнь на планете от ультрафиолетовых лучей Солнца, губительных для всего живого на Земле.

Приведем реакцию разрушения озонового слоя: О3 + NO = O2 + NO2

 

  1. Химические свойства. Слайд 7

Мы будем рассматривать химические свойства кислорода по двум направлениям:

  1. взаимодействие с простыми веществами (металлами и неметаллами),
  2. взаимодействие со сложными веществами.

Кислород взаимодействует со многими металлами, кроме Аu и платиновых металлов.

 

Опыт №5. Запишем уравнение реакции: 3Fe + 2О2 = Fe3O4

  • опыт – горение магния. Образуется оксид магния. Опыт №6

2Мg + О2 = 2МgО

  • взаимодействует также с неметаллами, кроме галогенов и благородных газов. Внимание на экран. Опыт №7

Запишем уравнения этих реакций:

  1. S + О2 = SО2 2) SО2 + H2O = H23
  • горение фосфора в кислороде. Опыт №8

Эту реакцию мы запишем при выполнении теста. Следующий слайд.

Слайд 8. Взаимодействие кислорода с водородом происходит при поджигании смеси газов, тогда реакция проходит со взрывом. Поэтому смесь водорода с кислородом (2:1 по объему) называют «гремучим газом».

Реакции металлов и неметаллов с кислородом протекают часто с выделением большого количества теплоты и сопровождаются воспламенением. Такие реакции называются реакциями горения.

  • кислород окисляет не только простые, но и сложные вещества, при этом образуются оксиды. Посмотрим горение метана. Опыт №9

Уравнение этой реакции: CH4 + 2О2 = 2H2O + CO2

Смесь метана и кислорода взрывоопасна! Опыт №10

Ацетилен в воздухе горит сильнокоптящим пламенем, при этом также образуются углекислый газ и вода: 2С2H2 + 5О2 = 4CO2 + 2H2O,

  • его смесь с кислородом взрывается в закрытом объеме, поэтому ацетилен нельзя хранить в газометрах. Опыт №11

 

  1. Применение кислорода. Слайд 9

Кроме тех областей применения кислорода, о которых мы говорили с вами в начале урока, есть и другие области.

Сообщение учащегося «Применение кислорода» (Приложение 1).

Слайд 10

 

7. Сообщение учащегося «Круговорот кислорода в природе» (Приложение 2).

Слайд 11

 

  1. III.Закрепление.
  • закрепления пройденного материала выполним небольшой тест. Слайд 12

Запишем уравнение реакции взаимодействия фосфора с кислородом (вызвать ученика к доске).

 

  1. IV.Подведение итогов. Выставление оценок

Итак, мы изучили сегодня с вами одну из очень важных тем неорганической химии - тему «Кислород».

Что нам удалось?.. Что не удалось?..

  1. Домашнее задание.

§ 21, упр.5, 6, 8; решить задачу 7 в тесте (слайд 12).

 

Приложение 1. Применение кислорода

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века после изобретения турбодетандеров - устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.

В металлургии. Одним из самых важных и востребованных применений кислорода является использование его при проведении газопламенных работ. Кислород позволяет повысить температуру пламени в горелках, что обеспечивает повышенное качество и скорость выполнения работ. Чем выше концентрация кислорода, тем выше температура пламени. По этой причине кислород широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.

При проведении газовой сварки или пайки используется кислород 95-процентной концентрации, для резки металлов - с концентрацией до 99,5%.

В последнее время появляются установки для разрезания металла свыше 50 мм. В атмосфере кислорода можно вести лазерную резку стали толщиной 50 мм и выше, что более чем в два раза превышает возможности при обычных условиях лазерной резки. При этом можно использовать лазер значительно меньшей мощности, чем в обычных условиях лазерной резки.

Кислород используют в металлургии также при выплавке чугуна и стали, в процессах плавки цветных металлов, прокатном и литейном производстве. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в горелках используют кислородно-воздушную смесь.

Ракетное топливо. В качестве окислителя для ракетного топлива применяется жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие богатые кислородом соединения. Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один из самых мощных окислителей ракетного топлива.

В химической и нефтехимической промышленности кислород используют как реактив-окислитель в многочисленных синтезах, например, окисления углеводородов в кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды, кислоты), при производстве оксидов, пероксидов, азотной, серной кислот и других веществ.

Стекольная промышленность. Кислород необходим при выдуве стекла, на фабриках медицинского и лабораторного стекла, при производстве электрических лампочек.

В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-948, как пропеллент и упаковочный газ.

В медицине. Кислород используют в лечебных целях в медицине: в наркозной аппаратуре, при нарушении дыхания, для купирования приступа бронхиальной астмы, устранения гипоксии любого генеза, для лечения патологии желудочно-кишечного тракта в виде кислородных коктейлей, а также в кислородно-дыхательных аппаратах (в космических кораблях, на подводных судах, при высотных полетах, подводных и спасательных работах). Для индивидуального применения медицинским кислородом из баллонов заполняют специальные прорезиненные ёмкости - кислородные подушки. Для подачи кислорода или кислородно-воздушной смеси в полевых условиях или в условиях стационара применяются кислородные ингаляторы различных моделей и модификаций. Медицинский кислород хранится в металлических газовых баллонах высокого давления голубого цвета различной ёмкости.

В сельском хозяйстве - для прибавки в весе у животных, обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве, выращивания креветок, крабов.

Кислород используют также при взрывных работах, как хладагент в лабораторной практике, исходный материал для получения озона.

 

Приложение 2. Круговорот кислорода в природе

Как известно, кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. Его концентрация в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза. В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают углекислый газ и воду в углеводы и кислород. Но главная масса кислорода находится в связанном состоянии в силикатных и оксидных минералах, находящихся в коре и мантии Земли.

В жизни природы кислород имеет исключительное значение. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Кислород входит в состав белков, жиров, углеводов, из которых «построены» организмы. В человеческом организме, например, содержится около 65% кислорода. Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода. Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Вырубка лесов, эрозия почв, различные горные выработки на поверхности уменьшают общую массу фотосинтеза и снижают круговорот на значительных территориях. Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца.

За круговорот кислорода в биосфере отвечают не только наземные растения, но и фитопланктон океанов, морские цианобактерии (сине-зеленые водоросли). На их долю приходится более половины продуктов фотосинтеза в открытом океане.

Таким образом, в природе непрерывно совершается круговорот кислорода, поддерживающий постоянство состава атмосферного воздуха.

 

 

Список литературы.

  1. Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии. 9 класс. – М.: «ВАКО», 2005.

  2. Солдатова Т.М. Уроки химии с применением информационных технологий. Неметаллы. 9 класс. Методическое пособие с электронным приложением. – М.: Планета, 2011.

  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Кислород#Применение

  4. https://studfile.net/preview/1741486/page:3/

  5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Круговорот_кислорода

  6. https://studfile.net/preview/5051343/page:2/

Опубликовано: 25.01.2022