Урок по химии в 9 классе на тему 'Сера'

Тема урока: «Сера, физические и химические свойства»

Тип урока: урок открытия нового знания.

Цели:

1. Образовательная: способствовать формированию знаний обучающихся о сере. Рассмотреть физические и химические свойства серы, нахождение ее в природе и применение.

2. Развивающая: развить представление обучающихся о неметаллах, продолжить развитие умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы.

3. Воспитательная: формирование навыков поведения в коллективном и индивидуальном учебном труде, установление межпредметных связей, повышение интереса к предмету, воспитание экологической культуры учащихся.

Задачи:

1.Изучить физические и химические свойства серы, опираясь на имеющиеся знания (предметный результат). 2. Продолжить развивать умения: формирование гипотез, выявлять причинно-следственные связи, работать в группах (метапредметный результат). 3. Сформировать умения управлять своей учебной деятельностью, помочь в подготовке к осознанию выбора дальнейшей образовательной траектории (личностный результат).

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, исследовательский.

Оборудование и реактивы: интерактивная доска, лабораторное оборудование (сера, ацетон, сероуглерод, пробирки, стаканчик, штатив, спички, спиртовка, ступка с пестиком, фарфоровые тигли).

Ход урока:

1. Организационный момент (приветствие, отсутствующие, на интерактивной доске записан эпиграф, который учитель просит прочитать кого-то из учащихся) (3 минуты).

Немало сера знаменита,
И в древности ее Гомер воспел,
С ней много тысяч лет прожито,
И человек в ней пользу разглядел.

2. Изучение нового материала (30 минут)

Учитель: ребята, как вы думаете, о каком элементе сегодня пойдёт речь? Совершенно верно - это сера.

Ученик: рассказ о самом «адском» элементе (в это время на интерактивной доске демонстрируется презентация, подготовленная учеником).

Сера - одно из немногих веществ, которыми уже несколько тысяч лет оперировали первые «химики». Об одном из самых древних применений серы рассказывают многие старинные книги. Одна из причин этой известности - распространённость самородной серы в странах древнейших цивилизаций. Месторождения этого горючего вещества разрабатывались греками и римлянами. С древнейших времён серу использовали для религиозно-мистических целей, её зажигали при различных церемониях и ритуалах. Серой чернили оружие, её употребляли при изготовлении косметических и лекарственных мазей, её жгли для отбелки тканей и борьбы с насекомыми. Серу алхимики изображали в виде огнедышащего дракона. Этот элемент они считали выражением горючести и обязательной составной частью всех металлов.

План изучения нового материала.

1. Нахождение в природе (3 минуты)

2. Получение серы (7 минут)

3. Физические свойства (5 минут)

4. Химические свойства (7 минут)

5. Применение (5 минут)

1. Нахождение в природе (работа с текстом учебника и подготовленным дома материалом)

Ученик: сера встречается в природе как в виде простого вещества (самородная сера), так и в виде соединений:

FeS₂ - железный (серный) колчедан или пирит

CuS - медный блеск

ZnS - цинковая обманка

CaSO₄·2H₂O - гипс

Na₂SO₄·10H₂O - мирабилит, или глауберова соль

В природных водах сера содержится в виде сульфатов, например, горькая или английская соль MgSO₄·7H₂O обусловливает горький вкус морской воды. В морской воде присутствует около 8,7·10-2 % серы.

Сера - жизненно важный химический элемент. Она входит в состав белков - основных компонентов клеток растительных и животных организмов.

2. Получение серы (рассказ ученика с демонстрацией презентации на интерактивной доске)).

В древности и в средние века серу добывали, вкапывая в землю большой глиняный горшок, на который ставили другой, с отверстием в дне. Последний заполняли породой, содержащей серу, и затем нагревали. Сера плавилась и стекала в нижний горшок.

В настоящее время серу получают, в основном, выплавляя ее из горных пород, содержащих самородную серу. Так называемый геотехнологический способ позволяет получать серу без подъема руды на поверхность. Этот способ был предложен в конце XIX века американским химиком Г. Фрашем, перед которым встала задача извлечения на поверхность земли серы из месторождений юга США, где песчаный грунт резко усложнял ее добычу традиционным шахтным методом.

Фраш предложил использовать для подъема серы на поверхность перегретый водяной пар. Перегретый пар по трубе подают в подземный слой, содержащий серу. Сера плавится (ее температура плавления немного ниже 120 °С) и по трубе, расположенной внутри той, по которой под землю закачивают водяной пар, поднимается наверх. Для того чтобы обеспечить подъем жидкой серы, через самую тонкую внутреннюю трубу нагнетают сжатый воздух.

По другому (термическому) методу, получившему особое распространение в начале XX века на Сицилии, серу выплавляют, или возгоняют, из дробленной горной породы в специальных глиняных печах.

Существуют и другие методы выделения самородной серы из породы, например, экстракцией сероуглеродом или флотационными методами.

В связи с тем, что потребность промышленности в сере очень велика, разработаны методы ее получения из сероводорода H₂S и сульфатов.

Метод окисления сероводорода до элементарной серы был впервые разработан в Великобритании, где значительные количества серы научились получать из остающегося после получении соды Na₂CO₃ по методу французского химика Н. Леблана сульфида кальция CaS. Метод Леблана основан на восстановлении сульфата натрия углем в присутствии известняка CaCO₃.

Na₂SO₄ + 2C = Na₂S + 2CO₂;

Na₂S + CaCO₃ = Na₂CO₃ + CaS.

Соду затем выщелачивают водой, а водную суспензию плохо растворимого сульфида кальция обрабатывают диоксидом углерода:

CaS + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + H₂S

Образующийся сероводород H₂S в смеси с воздухом пропускают в печи над слоем катализатора. При этом за счет неполного окисления сероводорода образуется сера:

2H₂S + O₂ = 2H₂O +2S

Аналогичный метод используют для получения элементарной серы и из сероводорода, сопутствующего природным газам.

Так как современная техника нуждается в сере высокой чистоты, разработаны эффективные методы рафинирования серы. При этом используют, в частности, различия в химическом поведении серы и примесей. Так, мышьяк и селен удаляют, обработав серу смесью азотной и серной кислот.

Использованием методов, основанных на дистилляции и ректификации, удается получить высокочистую серу с содержанием примесей 10-5 - 10-6 % по массе.

3. Физические свойства (рассказ учителя с демонстрацией).

Сера образует молекулы с чётным числом атомов. S₂, S₄, S₆, S₈. При обычных условиях устойчивая молекула S₈, имеющая структуру короны (рисунок 28 учебника, изображение на интерактивной доске)

Из таких молекул построены две аллотропные кристаллические модификации серы: ромбическая и моноклинная. Ромбическая лимонно-жёлтая кристаллическая сера. При температуре 95⁰С ромбическая переходит в моноклинную. При температуре 119⁰С она плавится, около 160⁰С кольца молекул S₈ разрываются, образуя бесконечные спирали. Моноклинная переходит в тёмно-коричневую смолообразную пластическую серу.
Все формы через определённое время переходят в ромбическую. Сера - плохой проводник тепла и электричества. В воде она практически нерастворима, хорошо растворяется в безводном аммиаке, сероуглероде и в ряде органических растворителей (фенол, бензол, дихлорэтан и других). Кристаллы серы в воде тонут, порошок плавает на поверхности, так как мелкие кристаллики серы водой не смачиваются и поддерживаются на плаву мелкими пузырьками воздуха. Одно из особенных физических свойств серы - флотация, способность мелкого порошка серы всплывать, тогда, как ее крупные кристаллы тонут в воде. Дело в том, что сера не смачивается водой, и ее частички держатся на поверхности воды за счет прилипших к ним мелких пузырьков воздуха. Это свойство используют при отделении самородной серы от примесей. Руду размалывают, заливают водой, а снизу продувают воздухом, сера всплывает, а примеси остаются на дне. учитель проводит опыты, подтверждающие физические свойства серы: растворение серы в сероуглероде и ацетоне, нерастворимость в воде.

Учитель: в уравнениях химических реакций для простоты формулу серы записывают как S.

4. Химические свойства (работа с интерактивной доской)

Учитель: давайте вспомним, что мы уже знаем о сере: ее характеристику по положению в ПСХЭ Д.И. Менделеева и строение атома.

Ученик: знак S, произносится "эс", № 16, A_r (S)=32, 3-ий период (малый), 6-ая группа, главная подгруппа; ядро атома серы состоит из 16 протонов и 16 нейтронов; 16 электронов распределены по 3-м уровням, на последнем энергетическом уровне - 6 электронов.

Учитель: на основании строения атомов сделайте предположения о химических свойствах серы.

Ученик: можно предположить, что сера будет взаимодействовать с металлами, водородом, кислородом.

Учитель: действительно, сера взаимодействует с перечисленными веществами. Химические свойства серы подразделяются на: окислительные и восстановительные.

Взаимодействие с металлами Взаимодействие с кислородом

2 Na + S = Na₂S S + O₂ = SO₂

Zn + S = ZnS

Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется с металлами, объясняет причину, почему ее считали обязательной составной частью металлических руд. Наивное верование алхимиков о сере выражено в небольшом стихотворении:

Семь металлов создал свет,

По числу семи планет:

Дал им Космос на добро

Медь, железо, серебро,

Злато, олово, свинец…

Сын мой! Сера им отец!..

Н. А. Михайлов

Взаимодействие с водородом Взаимодействие с галогенами

H₂+ S = H₂S S + Cl₂ = SCl₂

Взаимодействие со сложными веществами

S + 6 HNO₃ = H₂SO₄ + 6 NO₂ + 2 H₂O

Выводы (формулируют учащиеся и записывают в тетради, затем проверяют по интерактивной доске):

1. Сера имеет 3 электронных уровня. Радиус серы больше радиуса кислорода. Сера может быть окислителем и восстановителем.

2. Молекулы серы с чётным числом атомов: S₂, S₄,S₆ S₈

3. Вступает в реакции с металлами, неметаллами и со сложными веществами.

4. По отношению к металлам, водороду и менее электроотрицательным неметаллам сера является окислителем со степенью окисления -2.

5. По отношению к фтору, кислороду, более электроотрицательным неметаллами, сложным веществам - сера является восстановителем со степенями окисления +2,+4,+6

5. Применение (работа с рисунком 30 в учебнике и подготовленным к уроку материалом)

Ученик: около половины производимой серы используется на производство серной кислоты, около 25 % расходуется для получения сульфитов, 10-15 % - для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур (главным образом винограда и хлопчатника) (наибольшее значение здесь имеет раствор медного купороса CuSO₄·5H₂O), около 10 % используется резиновой промышленностью для вулканизации резины. Серу применяют при производстве красителей и пигментов, взрывчатых веществ (она до сих пор входит в состав пороха), искусственных волокон. Серу используют при производстве спичек, так как она входит в состав, из которого изготовляют головки спичек. Серу до сих пор содержат некоторые мази, которыми лечат заболевания кожи. Для придания сталям особых свойств в них вводят небольшие добавки серы (хотя, как правило, примесь серы в сталях нежелательна).

III. Закрепление изученного материала (8 минут)

Выполнение упражнений. Задания заранее заготовлены на интерактивной доске. Учащиеся выполняют задания в тетрадях. Каждое задание проверяется. Ответы демонстрируются на интерактивной доске.

Задание 1:

Из перечня веществ выберите те, с которыми взаимодействует сера: вода, цинк, водород, железо, магний, кислород, соляная кислота. Напишите уравнения реакций.

(S + Zn = ZnS; S + H₂= H₂S; S + Fe = FeS; S +Mg = MgS; S + O₂= SO₂)

Задание 2:

Вычислите массу железа и массу серы, которые потребуются для получения сульфида железа (II) массой 22 г.

Ответ: m(Fe) = 14 г; m(S) = 8 г.

Задание 3:

Напишите возможно большее количество уравнений реакций, которые можно осуществить, располагая только серой и водой. Можно использовать различные аппараты и катализаторы.

(H ₂O = H₂ + O₂; S + H₂ = H ₂S; S + O₂= SO₂)

Учащиеся выполняют тест и осуществляют самопроверку.

1. Строение атома серы: а) +15) 2)8) 5; б) +17)2)8)7; в) +16)2)8)6; г) +18)2)8)8

2. Для атома серы наиболее характерны степени окисления: а) -2, +2, +4, +6; б) -2, +4, +5, +6; в) -2, +1, +3, +6; г) -2, +2, +4.

3. Какой модификации серы не существует: а) ромбической; б) тетраэдрической; в) моноклинной; г) пластической?

4. Сера не растворяется в а) ацетоне; б) воде; в) сероуглероде; г) толуоле.

5. При комнатной температуре без первоначального нагревания сера реагирует с металлом: а) железом; б) цинком; в) алюминием; г) ртутью.

6. В каком виде сера практически не встречается в природе: а) самородная; б) сульфидная; в) сульфатная; г) сульфитная?

Ответы: 1.- в; 2.- а; 3 - б; 4 - б; 5 - г; 6 - г.

IV. Домашнее задание (1 минута): §22, упражнение 1-3, подготовить проекты на темы: «Значение серы для живых организмов», «Что это за газ - сероводород?»

V. Подведение итогов урока. Выставление оценок и их комментирование. Рефлексия (3 минуты)

Что нового вы узнали на сегодняшнем уроке?

Чем он вам запомнился?

Что бы вы хотели изменить или добавить в ход урока?

Литература для учащихся:

1. Книга для чтения по неорганической химии. Ч.1 Пособие для учащихся/ Составитель В.А. Крицман - М: Просвещение, 1983

2. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия/ автор-составитель Л.А. Савина - М: АСТ, 1996