Интегрированный урок по биологии и химии по теме Углерод

Тема урока: « Углерод»

Тип урока: интегрированный

Цели: сформировать представление ребят об углероде, как простом веществе и его биохимическом цикле.

Задачи: 1. Образовательные: Рассмотреть строение, аллотропию, сравнительные свойства и применение углерода, на примере алмаза и графита. Познакомить учащихся с явлением адсорбция и его практическим значением. Разобрать химические свойства, биохимический цикл углерода, его применение.

2. Воспитательные: Формирование мировоззрения через раскрытие причинно-следственных связей о строении атома; формирование политехнизма через применение углерода в различных отраслях производства; формирование экологической культуры, на примере влияния деятельности человека на биосферу.

3. Коррекционно- развивающие: Развитие химического и биологического языка, памяти, мышления, речи. Формирование умений и навыков анализа, сравнения, самостоятельной работы с учебником.

Методы:1. Словесные (объяснение, беседа, рассказ, опрос, самостоятельная работа)

2. Наглядные (таблицы, рисунки, презентация, работа с учебником)

2. Практические (демонстрационный опыт, работа за компьютером)

Оборудование: 1. Таблицы: «Периодическая система Д.И. Менделеева» и «Растворимости».

2. Рисунки: «Звезда ордена Св. Андрея Первозванного», Алмаз «Шах», «Большая императорская корона», «Малая императорская корона», «Скипетр императорский», «Устройство противогаза», «Круговорот углерода в природе» и «Применение углерода».

3. Модели кристаллических решеток углерода и графита.

4. Уголь активированный, графит.

5. Шкатулка; полезные ископаемые: каменный уголь, мел, известняк, мрамор.

Ход урока

I. Орг. момент

Здравствуйте ребята! Сегодня на уроке повторим и закрепим строение, физические свойства элемента фосфора и его соединения. Изучим химические свойства фосфорной кислоты. А также перейдем к изучению нового химического элемента.

III. Изучение новой темы

Вступительное слово учителя:

«Зовется он царем живой природы Им пишут, жгут его,

Хотя в земной коре и в воздухе его совсем не много.

Короны царей бывшей Российской Империи украшал его род,

А в химии он просто углерод!

Как вы поняли речь пойдет о химическом элементе углероде».

Тема урока: « Углерод» (запись на доске)

1 .Строение атома углерода.

(опрос, ученик у доски)

Химический элемент углерод находится во 2-ом периоде, 4-ой группе, главной подгруппе.

На внешнем энергетическом уровне у него 4 электрона, поэтому углерод может отдавать их или принимать электроны, отсюда степень окисления равна +4; -4, например, А1₄С₃ ⁺⁴;

С^-40₂ ; Н₂С⁺⁴0₃

(запись на доске).

Учащиеся легко разбирают строение атома и прогнозируют окислительно-восстановительные свойства углерода:

(соответствующие уравнения учащиеся записывают самостоя­тельно).

2. Физические свойства углерода.

Углерод имеет две аллотропные модификации.

(ученики рассказывают заранее подготовленный материал об алмазе, графите, саже и древесном угле).

Сообщение 1:

Алмаз - прозрачное кристаллическое вещество, самое твердое из всех природных веществ. Он служит эталоном твер­дости, которая по десятибалльной системе оценивается выс­шим баллом 10. Кристаллы алмаза обычно бесцветные, но бывают синего, голубого, красного и черного цветов. Они имеют очень сильный блеск благодаря высокой светопреломляющей и светоотражающей способности. Алмазы были известны еще в древности. Само слово «ал­маз» происходит или от арабского алмас, что означает «твер­дейший», или от греческого слова адамас, т. е. «несокруши­мый, непреодолимый». Массу алмазов измеряют в каратах, 1 карат соответствует 0,2 г. Алмазы - это не только камни ювелиров. Благодаря ис­ключительно высокой твердости алмазов они применяются для изготовления буров, сверл, шлифовальных инструментов, резки стекла. Ограненные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

Собрание исторических бриллиантов и изделий из них хранится в Алмазном фонде Оружейной палаты МосковскомКремля и золотых кладовых Санкт-Петербгского Эрмитажа.

(презентация с рисунками Звезды ордена Св. Андрея Первозванного, Алмаза «Шах, Большой императорской короны, Малой императорской короны, Скипетра императорского)

Звезда ордена Св. Андрея Первозванного. Золото, серебро бриллианты, сапфиры. 8,0x8,0 см. 1805 - 1815 гг.

Алмаз «Шах». На нем три надписи на персидском языке. Камень найден в Центральной Индии в конце XVI в. Алмаз «Щах» - один из семи исторических камней Алмазного фонда.

Большая императорская корона. Корона состоит из золота, сереб­ра, бриллиантов, шпинели, жемчуга. Она сделана к коронации императрицы Екатерины II.

Малая императорская корона. Эта корона с превосходными индийскими бриллиантами не имеет себе равных в Европе. Одно из лучших произведений ювелирного искусства начала XIX в. (1801 г.).

Скипетр императорский сделан из золота, серебра, эмали, брил­лиантов, алмаза «Орлов». Длина скипетра с орлом 59,5 см. Начало 70-х гг. XVIII в. Алмаз «Орлов» был подарен императрице Екатерине II графом Орловым в 1774 г.

Сообщение 2:

Графит - темно-серое, жирное на ощупь кристаллическое вещество с металлическим блеском. В отличие от алмаза гра­фит мягкий (оставляет след на бумаге) и непрозрачный, хоро­шо проводит тепло и электрический ток.

Из графита изготовляют электроды, твердые смазки, замедлители нейтронов в ядерных реакторах, стержни для карандашей. При высоких температурах и давлениях из графита получают ис­кусственные алмазы, которые широко применяются в технике.

Сообщение 3:

Сходное с графитом строение имеют сажа и древесный уголь. Древесный уголь получают при сухой перегонке древе­сины. Этот уголь благодаря своей пористой поверхности обла­дает замечательной способностью поглощать газы и растворен­ные вещества. Это свойство называется адсорбцией. Чем боль­ше пористость древесного угля, тем эффективнее адсорбция. Чтобы увеличить поглотительную способность, древесный уголь обрабатывают горячим водяным паром. Обработанный таким способом уголь называют активированным или актив­ным. В аптеках его продают в виде черных таблеток карболена. (рисунок «Устройство противогаза»)

На поглоти­тельной способности активированного угля основано действие противогазов - устройство для защиты от вредных примесей, имеющихся в воздухе. Первый противогаз был изобретен вы­дающимся русским химиком Н. Д. Зелинским и спас жизнь тысячам солдат в период первой мировой войны.

Активированный уголь широко применяется в промышлен­ности для очистки многих продуктов, например спирта, от си­вушных масел, сахарного сиропа от окрашенных веществ, для улавливания бензина из природных газов. (запись в тетради)

Адсорбция - способность поглощать газы и растворен­ные вещества.

( рассказ учителя, демонстрация кристаллической решетки алмаза и графита)

Твердость алмаза обусловлена особой структурой его атомной кристаллической решетки. В ней каждый атом углерода окружен такими же атомами, расположенными в вершинах тетраэдра. Мягкость графита обусловлена слоистой структурой. В кристаллической решетке графита атомы углерода, лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники. Связи между слоями малопрочны.

3. Химические свойства углерода. (объяснение учителя)

1. Сажа и уголь взаимодействуют с кислородом

С + 0₂ → С0₂

2. С металлами, при температуре

4А1 + ЗС → А1₄С₃ (демонстрационный опыт на компьютере)

3. При прокаливании черного порошка оксида меди с порошком древесного угля, смесь
приобретает красный цвет из-за образовавшейся в результате реакции меди

С + 2СuО → 2Сu + С0₂

4. Физ минутка для снятия напряжения глаз - диаграмма.

5. Биологическое значение углерода.

(рассказ учителя биологии, с использованием рисунка «Углерод в природе»)

В природе углерод встречается в свободном состоянии (алмаз, графит - демонстрация) и в форме соединений, главным образом карбонатов. Основным карбонатным минералом является кальцит СаСО₂,который образует известняк, мел и мрамор (демонстрация).

В атмосфере содержится оксид углерода - СО₂ - углекислый газ.

На столе лежит волшебная шкатулка. Разгадайте загадку и вы узнаете, что в ней.

«Черен как ворон, а греет как солнце». Правильно - каменный уголь.

Вспомните из курса биологии, какой период в истории Земли носит название каменноугольного. К какой эре принадлежит этот период?

Каково происхождение каменного угля?

Углерод - основная часть каменного угля. Углерод - «рождающий уголь»

Латинское название - карбонеум, в основе содержит корень карбо - уголь.

Нефть является смесью соединений углерода, главным образом с Н. Их так и называют - углеводороды. Они являются главной составной частью природного газа.

Углерод - особый химический элемент.

Он основа многообразия органических соединений, из которых построены все живые организмы на нашей планете.

Все перечисленные источники С участвуют в круговороте его в природе. Демонстрация. Что происходит в процессе дыхания у живых организмов? (при дыхании высвобождается С в виде СО₂)

- Что происходит с углекислым газом в процессе фотосинтеза? (превращается в органические соединения)

Из атмосферы и природных вод СО₂ поглощается зелеными растениями (фотосинтез), а в результате процесса дыхания, брожения, гниения СО₂ снова поступает в атмосферу и воды морей и океанов.

Всего за 7-8 лет живые организмы пропускает через свои тела весь С, содержащийся в атмосфере. В океане (в основном в составе фитопланктона) 40 1012 кг С в год фиксируется в процессе фотосинтеза в виде СО_2; На суше фиксируется в год 35 1012 кг С при фотосинтезе в виде СО_{2 ;} 5 1012 кг С в год высвобождается при сжигании топлива.

При разрушении горных пород содержащиеся в них металлы при действии атмосферного СО₂ образуют осаждающиеся карбонаты. Большие количества СО₂ выделяются при извержении вулканов.

В последнее время поступление С в атмосферу вследствие деятельности человека резко возросло. Что может привести к серьезным последствиям для биосферы. Что может произойти? (парниковый эффект).

2. Применение углерода.

(ученики по очереди читают вслух по учебнику применение углерода. Используется рисунок, аналогичный схеме в учебнике «Применение углерода») (беседа)

Углерод применяется в качестве адсорбента, в производстве сахара, для приготовления черной краски, для очистки спирта, в производстве синтетического бензина, в качестве наполнителя при получении резины, для получения карбида кальция, для получения искусственных алмазов, в медицине, составная часть крема для обуви.

IV. Закрепление полученных знаний

Тестовое задание: (самостоятельная работа на компьютерах)

1. А1₄С₃ - это соединение называется:

а) карбонат алюминия б) карбид алюминия в) кальцит

2. CaС0₃ - это соединение называется:

а) углекислый газ б) карбид кальция в) мел, мрамор, известняк

3. Способность поглощать газы и растворенные вещества - это явление:

а) аллотропия б) адсорбция в) флотация г) демеркуризация

4. Аллотропные модификации углерода:

а) сажа, алмаз, уголь, графит б) сажа, мрамор, уголь, графит

в) сажа, алмаз, торф, графит г) сажа, алмаз, уголь, мел

5. Нефть - это смесь:

а) углерода с азотом б) углерода с кислородом в) углерода с водородом.

V. Вывод по уроку: Углерод - это особый химический элемент. Он основа многообразия органических соединений, из которых построены все живые организмы на нашей планете.

VI. Домашнее задание: Химия - п. 28, упр. № 8. Биология - 221-223