Статистика
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Каталог файлов
Силікатна кислота та силікати
|
| 28.10.2014, 22:21 |
| Тема:силікатна кислота та силікати
Мета: на основі судового процесу вивчити властивості й використання силікатної кислоти та силікатів; формувати вміння учнів виділяти головне під час підготовки до виступів, переконливо аргументувати відповідь; закріпити навички проведення хімічного експерименту.
Дійові особи: суддя, прокурор, адвокат, підсудна ”Силікатна Кислота” і її солі, свідки: історик, геологи, фізіолог, хіміки Карбонатна кислота, директор та заступник директора заводу, науковий співробітник.
Обладнання: розчин натрій гідроксиду, силікатний клей, розчини кальцій хлориду, сульфатної кислоти, штатив з пробірками.
Тип уроку: урок засвоєння нових знань.
Хід уроку
І. Мотивація навчання учнів.
Вчитель. Сьогодні ми проведемо урок на тему: ”Силікатна Кислота та силікати”. Але на вас чекає незвичайний урок. Зараз ви всі опинитесь в залі суду. На основі моделювання судового процесу ви повинні вивчити властивості і використання силікатної кислоти та силікатів.
У невідомій країні жила Силікатна Кислота зі своїми солями. Люди придивлялись до неї і замислювались, чому кислота не така, як інші? А з’ясувати це люди вирішили через суд. Ось ми зараз і подивилися, що відбувалось в залі судових засідань.
ІІ. Вивчення нових знань.
Суддя. До суду надійшла скарга про неадекватну поведінку Силікатної Кислоти. Викликає підозру її властивість перебувати тільки в рідкому стані. Ми хочемо дізнатись чому? Чи винна вона в цьому. Кислота погано взаємодіє з іншими речовинами. Розчинними є лише її солі, утворені лужними металами (наприклад, натрій і калій силікати, що мають велике практичне значення).
Прокурор. Чи можна поставати кілька запитань підсудній?
Суддя. Дозволяю.
Прокурор. Підсудна, назвіть Ваше ім’я, ім’я Вашого діда, батька і Ваших дітей.
Силікатна кислота. Мене звати Силікатна Кислота, ім’я батька - Силіцій, ім’я дітей - Силікати, а ім’я дідів - Ж. Гей-Люссак і Л. Тенор.
Прокурор. Рік і місце народження Вашого батька Силіція.
Силікатна кислота. Мій батько народився в 1811р у Франції. Тепер він постійно проживає у вигляді хімічного елемента Силіцію в III малому періоді, у IV групі, головній підгрупі у квартирі № 14. Має заряд ядра +14, електронів у нього 14, Ar=28.
Прокурор. Чи перебували коли-небудь Ви і Ваші рідні під судом чи слідством? Чи збираєтесь ви змінити своє місце проживання?
Силікатна кислота. Ми ніколи не перебували під слідством і місце проживання змінювати не збираємось.
Прокурор. (до засідателів) Заслухаємо характеристику Силікатної Кислоти та її солей.
Адвокат. Характеристика її є. Силікатна Кислота драглиста, нерозчинна у воді речовина, розчиняється в лугах, утворюючи солі, вона належить до слабких кислот. Вона не діє на індикатори, тому що йони Гідрогену не відокремлюються. Склад її умовно зображають формулою H2SiO3, але насправді він складний. Солі Силікатної кислоти тугоплавкі й у воді практично не розчинні, хіба що натрій і калій силікати. Ці солі називають рідким склом.
Прокурор. Запрошуємо свідка – історика.
Історик. Присягаюсь говорити правду і не чого крім правди. Підтверджую, що Силіцій вперше одержали в 1811р. у Франції Жозеф Гей-Люссак і Л.Тенар. А в 1825 році видатний шведський хімік Ієнс Якоб Берцеліус, відновлюючи газоподібний Силіцій фторид силіцію металічним калієм, добув м’який коричневий порошок. Тепер він відомий як аморфний Силіцій.
SiF4 + 4K = 4KF + Si
Трохи пізніше було добуто й іншу модифікацію елемента №14 – кристалічну. Він дуже твердий і ламкий, має металічний блиск, колір його сіро-стальний. Перший промисловий спосіб виробництва силіцію – методом відновлення газоподібного силіцій хлориду парою цинку – розробив М.М Бекетов.
У XIX столітті з’явились і інші способи добування технічного чистого силіцію. Один з таких способів
SiO2 + 2C = Si + 2CO
Суддя. Ваші свідчення врахуємо.
Прокурор. Я б хотів почути характеристику найближчих родичів підсудної, які брали участь у її вихованні. Запросіть свідків геологів
Геолог1. Силіцій – чудовий хімічний елемент, атоми якого дуже поширені на Землі. Хоч оболонка нашої планети складається з величезної кількості несхожих один на одного мінералів, силіцій займає важливе місце у більшості з них. На частку Силіцію припадає 27,6% маси земної кори. Силіцій міститься у всіх рослинах. Особливо багато його у хвощі та бамбулі. У невеликих кількостях Силіцій входить до складу живих організмів, а деякі мікроорганізми використовують силікатну кислоту, що знаходиться в океані для побудови своїх маленьких скелетів. В організмі людини Силіцію менш як 0,1% і його біологічна роль поки що не з’ясована. Порівняно велика хімічна активність Силіцію веде до того, що елемент не може бути у природі у вільному стані. Найбільш вдало поєднуються електронні оболонки атома Силіцію і двох атомів Оксигену, утворюючи силіцій діоксин. Кремнезем – основний компонент будь-якого піску. Значно більше Силіцію входить до складу мінералів, з яких складається основа земної кори: базальту, граніту, слюди, азбесту. У земній корі містяться силікати і алюмосилікати. Силікати – це солі силікатної кислоти. Природні силікати – це доволі складні речовини. Їх склад, звичайно, позначають як сполучення кількох оксидів. Найбільш поширеними є: польовий шпат або ортоклаз – K2O•Al2O3•6SiO2; тальк - 3MgO•4SiO2•H2O і діоптаз - CuO•SiO2•H2O.
Геолог2. Наша область багата покладами будівельних матеріалів: піску, глини. Зокрема, в тишичанському лісі є піщаний кар’єр, де добувають пісок для потреб організацій нашого селища і потреб навколишніх сіл. На території нашої області в районі Мокротина, Глинська, Щирця поширені глауконіти – водні алюмосилікати феруму, які мають зелене забарвлення і застосовуються як йонообмінники для пом’якшення води, як добриво, для виготовлення зеленої фарби. У Потелиці зелені глауконітові піски використовуються для штукатурення будинків.
Адвокат. Як бачимо Силікатна Кислота походить із здатного і шанованого людиною класу - сім’ї.
Прокурор. Є непоодинокі скарги від населення, що великої шкоди здоров’ю людей завдає пил SiO2 - близький родич Силікатної кислоти. Прошу суд визвати свідка обвинувачення – фізіолога.
Фізіолог. Штучне проникнення пилу у живі тканини шкідливе, викликає подразнення бронхів, захворювання шлункового тракту, силікоз легенів.
Адвокат. Протестую. Прошу суд взяти до уваги, що вказані захворювання виникають з вини самих працівників, чи їхніх безпосередніх керівників при не дотриманні правил безпеки праці в виробничих процесах.
Суддя. Ваші свідчення врахуємо.
Прокурор. Чи знаєте Ви, що під час нагрівання Силікатна Кислота втрачає воду. Як Ви гадаєте, це позитивна чи негативна риса? Давайте заслухаємо розповідь хіміків.
Хімік 1. Спочатку я одержу цю кислоту. Розчиняю силікатний клей і доливаю розчин сульфатної кислоти. Відбувається хімічна реакція. Дозвольте показати результат (проводить дослід 1). Утворився драглистий осад. Це і є кислота. Вона не стійка і в наслідок нагрівання розкладається на воду і силіцій оксид. Висушуванням осаду силікатної кислоти добувають силікагель. Це – порувата речовина, яка має високу поглинальну здатність. Гранули силікагелю вміщують у різноманітне устаткування, прилади, вироби зі шкіри для поглинання вологи і запаху.
Адвокат. Ми бачимо позивні властивості кислоти. А Ви можете за допомогою дослідів ці властивості кислоти?
Хімік 2. До одержаної кислоти доливаю розчин лугу. Кислота розчинилась.
Наші докази запишу на дошці у вигляді хімічних рівнянь.
1. Одержання кислоти:
Na2SiO3 + Н2SО4 → H2SiO3↓ + Na2SО4
2. Властивості кислоти:
H2SiO3 → H2О + SiO2
H2SiO3 + 2NaОH → Na2SiO3 + 2H2O
Прокурор. Мене цікавить ще таке питання: як Силікатна Кислота ставиться до своїх сусідів? Чи виникають конфлікти? Запросіть свідка – Карбонатну Кислоту.
Карбонатна Кислота. Ні я, не мій батько Карбон не ображаємось на Силікатну Кислоту і Силіція. Вуглець і Кремній у вигляді хімічних елементів Карбону і Силіцію мешкають в одному під’їзді: Карбон на другому поверсі, а Силіцій – на третьому. Кремній добрий може віддати електрони Карбону, Оксигену, Хлору, Брому і назад їх не забирає.
Адвокат. Давайте заслухаємо хіміка ІІІ. Хай він нам як свідок розповість про властивості силікатів.
Хімік ІІІ. Солі силікатної кислоти мають ряд позитивних властивостей:
а) контактують з усіма кислотами, утворюючи драглистий осад – силікатну кислоту. До розчину силікатного клею доливаю розчин сульфатної кислоти. Знову утворюється драглистий осад. Це – силікатна кислота;
б) розчинні солі взаємодіють з іншими солями і живуть за принципом ”ти – мені, я - тобі“, обмінюючись складовими частинами. До розчину силікатного клею доливаю розчин кальцій хлориду. Випадає осад нерозчинного кальцій силікату;
в) силікати, що входять до складу мінералів, навіть у природних умовах взаємодіють з водою і вуглекислим газом. Під час руйнування таких силікатів утворилися поклади глини і піску, а з них у результаті біохімічних процесів – грунт. Дозвольте зобразити на дошці рівняння реакції:
а) Na2SiO3 + H2SO4→ H2SiO3↓ + Na2SO4
б) Na2SiO3 + CaCl2→ CaSiO3↓ + 2NaCl
в) K2O •Al2O3 • 6SiO3 + CO2 + 2H2O→ Al2O3 •2SiO2 ∙2 H2O + 4SiO2 + K2CO3
Адвокат. У мене є пропозиція: розглянути, яку користь приносять силікати народному господарству України. Шановний суддя, дозвольте запросити свідків – директора заводу та його заступника з виробництва силікатного клею.
Директор заводу. Вам часто доводиться користуватись клеєм з баночки з написом “силікатний клей”: це є не що інше, як рідке скло – водний розчин натрій силікату. Учені припускають, що рідке скло було відоме за кілька століть до нашої ери. Проте воно довго не привертало до себе уваги, бо на мало практичного застосування.
У першій половині XIX століття рідке скло поступово почали застосовувати в промисловості і виготовляти заводським способом. Численні цінні властивості рідкого скла стали відомі пізніше. Широкого визнання воно набуло на початку нинішнього століття. Тепер рідке скло застосовують у багатьох галузях промисловості і народного господарства. Його використовують для пом’якшення твердої води, як запобіжний засіб проти корозії металів, для очищення рослинних олій. Рідке скло давно зарекомендувало себе як найкращий закріплювач грунтів під фундаменти будівель. Чудові властивості мають так звані силікатні фарби, виготовлені на рідкому склі. Такі фарби характеризуються гарними тонами, захищають поверхню від короткочасної дії вогню і особливо придатні для зовнішнього фарбування завдяки їх підвищеній атмосферо стійкості, тобто стійкості проти дії дощу, снігу, сонячного випромінювання.
Заступник директора. Велике значення для народного господарства має закріплення грунтів у шляховому будівництві за допомогою рідкого скла, або так зване силікатування шляхів. Силікатування застосовують також для підготовки шляхових покриттів під шосе, для фундаментів будинків. Силікатовані шляхи не потребують ремонту 7-8 років. Такі шляхи рівномірно спрацьовуються, швидко висихають після дощів, на них осідає менше пилу. Покрівельні матеріали мають різні недоліки: вони недовговічні, важкі, дорогі, тощо. Враховуючи це, вчені запропонували виготовляти покрівельний матеріал з кар’єрного піску з добавками меленого піску, шлаку або вапна. До цієї суміші добавляють 10% рідкого скла, 10-15% кремнефтористого натрію. Масу перемішують і подають на формувальний станок або каток. Черепиця, виготовлена на основі рідкого скла, має високу механічну міцність, морозостійкість, тобто всі якості, потрібні для покрівельного матеріалу.
Адвокат. Ми запросили дуже цінного свідка, який нам усе пояснить і вирішить наш спір. Це науковий співробітник дослідного інституту.
Науковий співробітник. Справа в тому, що ні Силікатна Кислота, ні її солі ні в чому не винні. Адже властивості цих речовин залежать від їх складу. Силікатна кислота побудована з тетраедричних структурних ланок. Структурні ланки, об’єднуючись в ланцюги, утворюють більш стійкі полісилікатні кислоти:
Проте звичайно силікатну кислоту зображають формулою H2SiO3
Cуддя. Заключне слово має адвокат.
Адвокат. Ви бачите, що Силікатна Кислота, яку я захищаю, погодиться гідно і має ряд позитивних властивостей. На цій підставі прошу Суд виправдати мою підзахисну.
Суддя. Іменем великої держави Хімії на відкритому судовому засіданні, щодо звинувачення Силікатної Кислоти і її солей у тому, що відрізняють від інших кислот і солей.
На підставі сказаного суд представив вважати Силікатну Кислоту і її солі не винними. Зобов’язати її розвивати корисні якості, розширювати галузі застосування її сполук на благо людини.
ІІІ. Підведення підсумків уроку. Оголошення оцінок учням.
ІV. Домашнє завдання. §14, ст.103 № 137,139.
|
|
Категория: Мои файлы | Добавил: Lyuba
|
| Просмотров: 2206 | Загрузок: 0
| Рейтинг: 0.0/0 |
|