Модульный подход по теме Подгруппа кислорода (9 класс)

Н.В.Гринёва

МОДУЛЬНЫЙ ПОДХОД К

ОРГАНИЗАЦИИ

САМООБРАЗОВА ТЕЛЬНОЙ

РАБОТЫ УЧАЩИХСЯ

МОУ«СОШ №45» Г. САРА ТОВА

ПО ХИМИИ

ТЕМА «ПОДГРУППА КИСЛОРОДА»

Содержание: Введение

1. Методика построения структуры модуля.

2. Название модуля. Подгруппа кислорода:

а) инвариантные элементы модуля.

б) вариативные элементы модуля.

3. Информационное обеспечение (рекомендации учащимся).

4. Образцы решения типовых задач по теме: «Подгруппа кислорода».

5. Методика использования модульной технологии по теме : «Подгруппа кислорода».

6. Список рекомендуемой литературы.

Целью данной работы является определение структуры модуля (на примере темы «Подгруппа кислорода») и установление различного вида связи в нём. В качестве рабочей гипотезы выдвигается тезис о том, что разработанная структура модуля и его реализация в практике содействует совершенствованию учебно-воспитательного процесса и повышает результативность работы учащихся. В работе использовались методы теоретического анализа и синтеза, опытная работа в школе.

Название модуля. Подгруппа кислорода. Инвариантные элементы модуля.

Элемент 1. Положение элементов подгруппы кислорода в периодической системе

элементов, строение их атомов. Элемент 2. Строение простых веществ. Аллотропия.

Элемент 3. Химические свойства элементов подгруппы кислорода

(на примере кислорода и серы) Элемент 4. Химические свойства водного раствора серной кислоты.

Вариативные элементы модуля.

Элемент 5. Радиус атомов элементов подгруппы кислорода.

Элемент 6. Аллотропия серы и кислорода. Элемент 7. Окислительно-восстановительные свойства элементов подгруппы кислорода. Элемент 8. Физические и химические свойства концентрированной серной кислоты.

Информационное обеспечение

Рекомендации учащимся.

Элементы главной подгруппы VI группы -кислород, сера, селен, теллур и полоний. Наружный энергетический уровень имеет конфигурацию nS2np4. Если кислород в соединениях проявляет только степень окисления -2 [кроме (ОF₂ пероксидов (Na₂0₂)], то остальные элементы не только -2, но +4, +6. Это объясняется наличием у них вакансий d-орбиталей.

Радиус атомов элементов главной подгруппы VI группы увеличиваются от кислорода к теллуру, соответственно окислительные свойства ослабевают и усиливаются восстановительные . Элементы этой подгруппы образуют водородные соединения Н₂Э, полярность которых ослабевает от Н₂Ок Н₂Те.

H.S является типичным восстановителем. В кислородных соединениях элементы имеют степень окисления +4 (S0₂) и +6 (S0₃)

+4 соответствует

S0₂ ►H₂SO₃

кислотный оксид сернистая кислота,

слабая кислота

+6 соответствует

SO₃, ►H₂SO₄

кислотный оксид серная кислота,

сильная кислота

Серная кислота двухосновная, образует соли: сульфаты (средние) и гидросульфаты (кислые) 2NaOH + H₂S0₄ = Na₂S0₄ + 2Н₂0

сульфат натрия

NaOH +Н₂SO₄ =NaHS0₄ + H2O

гидросульфат натрия

Разбавленная серная кислота взаимодействует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода

Zn° + H₂S04_Pa36= Zn²S0₄ + Н°₂|

сульфат цинка

Восстановителем в этой реакции является цинк, окислителем ионы водорода Н+ концентрированная серная кислота при нагревании взаимодействует со многими металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений как до водорода, так и после водорода.

Cu° + 2 H₂⁺⁶SO₄ ►Cu⁺²SO₄ + SO₂ + 2Н₂0

-2е +2

1 Cu° z- ►Сu - восстановителЬ

+6 +2 е +4

_{1 S} ► _{S - окислитель}

Окислителем в этой реакции является атом серы S.

Кислород (O₂)

В природе: самый распространенный элемент

земной коры.

Получение: в промышленности

1. Перегонка жидкого воздуха, т.к. Т.кип 0₂= - 183° С, а Т kип N₂ - -195,8° С 2. Электролиз воды 2Н₂О = 2H₂ + О₂ В лаборатории - разложением (при нагревании)

1. Перманганата калия 2КМп0₄ = К₂МnО₄ + Мп0₂ + 0₂

2. Бертолевой соли без катализатора 4КС10з = КС1 + 3КС10₄ - при температуре

плавления КС10₄ = КС1 + 20₂ - при более высокой

температуре Свойства:

Физические: в реакциях с элементами всегда окислитель

Химические: бесцветный газ, без запаха,

Ткип= -183° С, тяжелее воздуха, в 1 л Н₂0

растворяется 0,04г 0₂

С неметаллами С металлами

S + 0₂= SO₂. 2Mg + 0₂ = 2MgO

С + 0₂=С0₂ 3Fe + 20₂ = Fe₃0₄

(сгорают) А1, Сг - тонкая

2Н₂ +0₂ =2Н₂0 защитная пленка

(взрыв) оксида

Со сложными веществами

при сгорании в избытке кислорода образуются

оксиды соответствующих элементов

2H₂S + 30₂ = 2S0₂+ 2Н₂0

СН₄ + 20₂ = СО₂+2Н₂0

При недостатке 0₂ - сажа (С), СО... 4FeS₂ + 11 О₂ = 2Fe₂0₃ + 8S0₂

пирит

Применение 0₂ основано на его использовании как окислителя: для обжига руд (например FeS₂), в металлургии при производстве стали, горения Н₂ + 0₂ - при резке металлов. В природе с участием 0₂ совершается дыхание - один из важнейших жизненных процессов. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов.

Сера (S)

Твердое кристаллическое вещество желтого цвета. В природе : самородная сера, сульфиды -FeS₂ пирит, FeS; сульфаты CaSO₄ *2H₂O

2. 2H₂S + 0₂= 2S + 2H₂O

3. S0₂+C = S+C0₂

Химические свойства: 1. окислитель Fe + S= FeS

2. восстановитель S + 0₂= S0₂

S (+6) SQ₃ Получение:

1. 4 FeS₂ + 11O₂ = 2 Fe₂ Оз + 8 SO₂.

2. 2S0₂ + 0₂= 2S0₃ + 0₂

H₂S⁺⁶O₄- водоотнимающие свойства

конц.

C₁₂H₂₂0₁₁ + nH₂SO₄= 12C+H₂S0₄ • nН₂О

обугливание

окислительные свойства

S + 2H₂S0₄=3S0₂+2H₂0

Си + 2H₂S0₄ = CuS0₄ + S0₂ + 2Н₂О

Zn + H₂S0₄-► соль + Н₂О + S0₂ (или S или H₂S)

Водный раствор H₂SQ₄ - как обычная кислота

окислитель Н+

соли

сульфаты гидросульфаты

^{Качественная реакция}

2+ 2-

Ва + S0₄ = Ba S0₄белый осадок, Нерастворимый в кислотах.

+4

S (SO₂) газ с резким запахом, кислотный оксид. Получение: 1. S + 0₂ = S0₂

Na₂SO₃ + H₂S0₄ = Na₂S0₄ +S0₂ + Н₂О

2. 4FeS₂ + 110₂ = 2Fe₂0₃ + 8S0₂ Химические свойства как кислотного оксида SO₂+Са(ОН) ₂ = CaSO₃ + Н₂0

SO₂+ H₂О = H₂SO₃ сернистая кислота

Соли сернистой кислоты: сульфиты,

гидросульфиты

S0₂ - восстановитель

S0₂+ Bn + 2Н ₂О = H₂S0₄ + 2НВг

S0₂ - окислитель

S0₂ + 2H₂S=3S+2H₂0

S^-2(H₂S)

Получение: 1. Н₂ + S-► H₂S

2. FeS + 2НС1 =FeCL₂ + H₂S Химические свойства: Водный раствор H₂S -слабая кислота

соли

Сульфиты гидросульфиты

^{Качественная реакция:}

₂+ 2-

Рb+ S = РbS |черного цвета H₂S - восстановитель 2H₂S + 0₂ = 2S +2H₂O

2 H₂S + H₂SO3 = 3 H₂O + 3S

Образцы решения типовых задач

по теме «Подгруппа кислорода»

Задача Вычислите объем оксида сера (IV)

который можно получить при сжигании серы в

5л воздуха (Н.у.) Примите объёмную долю

кислорода в воздухе равную 20%

Решение

l)S+0₂ -SO2

1л 1л (закон объемных отношений)

2. 5л в . 22% - 1л (0₂) или 5л • 0.2 = 1л (0₂) 100%

3. V (SO.) = V(0₂) = 1 л

Задача Сколько оксида сера (IV) можно получить из 40г серного колчедана, содержащего 40% примесей Решение

1) 4FeS₂ + 1 lO₂-2Fe₂0₃ + 8S0₂

4 моль 8 моль

М= 1₂0 г/моль Vm = ₂₂,4 л/моль

М= 64 г/моль

2. m • FeS2 = 40г • 0,6 = 24г

3. ^{v FeS}₂ ^{= m = 24r = 0,2 моль}

М 120г/моль

4. v FeS₂ = 4 vS0₂ 8

5. V SO₂ = vFeS, • 8 = О,?. -Я = 0,4 моль

4 4

6. v (SO₂) = vm • v = 22,4 л/моль • 0,4 моль = 8,96 л

7. m(S0₂) = М • v = 64 г/моль • 0,4 моль = 25, 8 г

Задача. К раствору, содержащему 10 г. NaOH, прилили 30 г. 30%-ного раствора серной кислоты. Какая соль и сколько ее образовалось?

Решение

1) 2NaOH + H₂S0₄=Na₂S0₄ + 2Н₂О

2 моль 1 моль средняя соль

1 моль М=40г/моль М=98г/моль М=142г/моль

2) NaOH + H₂S0₄-+NaHS0₄ +2 Н₂О

1 моль 1моль кислая соль

1 моль

3. V NaOH = m/M = 10г/40г/моль = 0,25 моль

4. m H.S0₄ - m р-ра-W - 30г-0,3 = 9г

5. V H₂S0₄ = m/M = 9г/ 98г/моль = 0,09 моль

6. По условию задачи:

• NaOH 0,25 1 .е гидроксид натрия взят в

• H₂S0₄ 0,09 избытке следовательно образуется

средняя соль.

7. V Na₂S0₄ = V H₂S0₄ = 0,09 моль

8. V Na₂SО₄ = M-V - 142г/моль-0,09моль = 12,78г.

Задача Какова массовая доля FeSО₄ в растворе, полученном растворением 27,8г FeS0₄*7H₂0 в 50 мл воды?

Решение

1) w FeSO₄ - m FeSO₄

mp-pa (m FeS0₄7H₂0+m H₂O)

2) FeSO₄-7H₂O FeSO₄

1 моль 1 моль

М=278г/моль M= 152г/моль

3. V FeSО₄-7Н₂О=т/М=27,8г/278г/моль=0,1 моль

4. V FeS0₄=V FeSO₄-7H₂O=0,l моль

5. V FeS0₄=М*V=2г/моль-0,1 моль=15,2г

6. wFeS0₄ =15,2г/27,8г+50г=15,2/77,8=0,1953 или 19,53%

Задача Какая масса SO₃потребуется для перевода 50г 95,5%-ного раствора серной кислоты в безводную.

_{Решение}

1) SO₃ + H₂0-H₂S0₄

1 моль 1 моль М=80г/моль М= 18г/моль

2. m H₂S0₄=m р-ра*w=50г*0,955=47,5г

3. m Н₂О= m р-ра - m H₂SO₄=50 г - 47,75г=2,25г

4. V Н₂О= m /М=2,25г/18г/моль=0,125 моль

5. V SO₃ = V Н₂О = 0,125 моль

6. m SO₃ = M*V = 80г/моль*0,125моль = 10Г

Инвариантные элементы модуля Элемент 1. Положение элементов подгруппы кислорода в периодической системе элементов; строение их атомов.

1. Положение элементов главной подгруппы VI группы в периодической системе Д.И. Менделеева.

2. Строение атомов кислорода и серы.

3. Состав (общая формула) водородных соединений, образованных кислородом и серой:

а) тип химической связи в молекулах воды и

сероводорода;

б) почему вода - жидкость, а сероводород -

газ?

4. Состав (формула) оксидов серы,

характеристика их кислотно-основных свойств.

Элемент 2 Строение простых веществ. Аллотропия.

1. Что называется аллотропией?

2. Причина аллотропии кислорода?

3. Причина аллотропии серы?

4. Какие еще аллотропные соединения вы знаете?

5. Запишите термохимическое уравнение превращение кислорода в озон.

6. Дайте сравнительную характеристику некоторых физических свойств кислорода и озона.

7. Назовите аллотропные видоизменения серы.

8. Охарактеризуйте строение устойчивой модификации серы.

Элемент 3. Химические свойства элементов подгруппы кислорода (на примере кислорода и серы).

1. От чего зависят свойства вещества?

2. Докажите, что кислород - окислитель (напишите уравнение химических реакций).

3. Докажите, что сера проявляет свойства восстановителя и окислителя (приведите уравнения реакций).

4. Напишите уравнения реакций, подтверждающих общие химические свойства простых веществ - кислорода и серы.

5. Напишите уравнения реакций, подтверждающих различия в свойствах простых веществ - кислорода и серы.

6. Составьте электронный баланс к уравнениям реакций, в 4, 5 вопросах.

7. Какие уравнения называются термохимическими?

8. Каков тип химической связи в соединениях серы с кислородом и кислорода с водородом?

Элемент 4. Химические свойства водного раствора серной кислоты.

1. Физические свойства серной кислоты.

2. Ступенчатая диссоциация водного раствора серной кислоты. Отношение водного раствора серной кислоты к индикаторам.

3. Отношение водного раствора серной кислоты к металлам: цинку, меди.

4. Отношение водного раствора серной кислоты к основным оксидам: оксиду меди (II).

5. Реакция нейтрализации раствора серной кислоты раствором щелочи. Образование кислых и нормальных солей. Взаимодействие раствора серной кислоты с трудно растворимыми основаниями - гидроксидом меди (II), гидроксидом цинка.

6. Отношение водного раствора серной кислоты к солям: карбонату натрия, нитрату бария.

7. Приведенные в п. 3-6 уравнения реакций представить в ионной форме.

8. Назовите окислитель в реакции Zn+H₂S0₄(p-_P) -►? + ?.

Вариативные элементы модуля.

Элемент 5. Радиус атомов элементов подгруппы

кислорода.

1. Как с увеличением радиуса атома изменяются неметаллические свойства элементов подгруппы кислорода?

2. Как изменяется электроотрицательность элементов подгруппы кислорода?

3. Каков характер высших оксидов элементов подгруппы кислорода?

4. Как доказать, что водный раствор оксида серы (VI) имеет кислотный характер?

5. Зная строение атомов кислорода, серы и селена, оцените какое соединение (Н₂О,H₂S,H₂Se)является более полярным почему?

6. Какие степени окисления могут проявлять элементы подгруппы кислорода? Какими особенностями обладает кислород?

7. В подгруппе кислорода с увеличением заряда ядра усиливаются восстановительные свойства. Почему?

Элемент 6. Аллотропия серы и кислорода. 1.К каким явлениям - физическим или химическим - следует отнести:

а) образование элементом нескольких простых

веществ;

б) переход одного аллотропного

видоизменения в другое?

2. Одна из модификаций серы представлена ромбическими кристаллами лимонно-желтого цвета. Если кристаллы расплавить, массу довести почти до кипения, после чего вылить в холодную, то образуется пластическая, похожая на резину, масса. При нагревании серы с порошком железа образуется однородная масса, при охлаждении превращающаяся в сульфид железа. Какой из этих процессов является физическим, а какой химическим и почему? Имеет ли место явление аллотропии?

3. Причины многообразия простых веществ?

Элемент 7. Окислительно-восстановительные свойства элементов подгруппы кислорода.

1. Причина инертности серы при обычной температуре.

2. От чего зависит скорость реакций взаимодействия кислорода с простыми и сложными веществами.

3. Напишите формулы соединений кислорода, в которых он имеет степени окисления -2,+2,-1.

4. Напишите формулы соединений серы, в которых она имеет степени окисления -2,+4,+6

5. Объясните причину окислительно-восстановительной двойственности серы.

6. Сероводородная вода при хранении мутнеет. Почему? Является ли это помутнение сероводородной воды окислительно-восстановительной реакцией?

7. Составьте уравнения реакций взаимодействия серы с кислородом, водородом, металлами. Составьте электронный баланс к уравнениям реакций.

Элемент 8. Физические и химические свойства концентрированной серной кислоты.

1. Физические свойства концентрированной серной кислоты.

2. Охарактеризуйте, приведя соответствующие уравнения, химические свойства концентрированной серной кислоты.

3. Приведите уравнения реакций, в которых водный раствор и концентрированная серная кислота - окислители.

4. Назовите окислитель в разбавленной и в концентрированной серной кислотах. Составьте электронный баланс и подберите стехиометрические коэффициенты в приводимых уравнениях реакций.

5. В трёх пробирках без этикеток находятся растворы хлорида натрия, хлорида бария и сульфата натрия. Докажите, в какой пробирке какое вещество находится и напишите уравнения реакций.

6. Предложите способы качественного обнаружения раствора серной кислоты. Напишите соответствующие уравнения химических реакций.

7. Напишите уравнения следующих превращений (с участием конкретных веществ):

О -2 +4 +6 -2

S^S^S^S^SO₄

_{Назовите полученные вещества.}

Список рекомендуемой литературы. Г.П. Хомченко «Пособие по химии для поступающих в ВУЗы» М. : «Просвещение», 1986г.

Г.А. Немчанинова «Путешествие по VI группе» Пособие для учащихся. М. : «Просвещение», 1986г.

В.В. Сорокин, Э.Г. Злотников «Как ты знаешь

химию?»

Л. : Химия 1987г.

(Научно-популярная библиотека школьника)

Ф.Г. Фельдман, Г.Е. Рудзитис Химия 9 класс учебник для 9 класса средних общеобразовательных учебных заведений Москва: «Просвещение» 1994г.

Зуева М.В., Гара Н.Н., Контрольные и проверочные работы по химии 8-9 кл.: Методическое пособие.-М.:Дрофа,1997

Владимирова А.П., Сиванова О.В., Алексеенко О.В., Ринёва Н.Б. Методическое пособие для учителей образовательных учреждений всех типов.

Сорокин В.В., Э.Г.Зоолотников Как ты знаешь химию?- Л.:Химия,1987 г.

Гаврусейко Н.П. Проверочные работы по неорганической химии: Дидактический материал.; Пособие для учителя.-М.:Просвещение,1990