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
Методика построения структуры модуля.
Название модуля. Подгруппа кислорода:
а) инвариантные элементы модуля.
б) вариативные элементы модуля.
Информационное обеспечение (рекомендации учащимся).
Образцы решения типовых задач по теме: «Подгруппа кислорода».
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° + H2S04Pa36= Zn2S04 + Н°2|
сульфат цинка
Восстановителем в этой реакции является цинк, окислителем ионы водорода Н+ концентрированная серная кислота при нагревании взаимодействует со многими 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415металлами, 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)
Перманганата калия 2КМп04 = К2МnО4 + Мп02 + 02
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 Н20растворяется 0,04г 02С 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
2H2S + 02= 2S + 2H2O
S02+C = S+C02
Химические свойства: 1. окислитель Fe + S= FeS
2. восстановитель S + 02= S02
S (+6) SQ3 Получение:
4 FeS2 + 11O2 = 2 Fe2 Оз + 8 SO2.
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
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 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Химические 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)
5л в . 22% - 1л (02) или 5л 0.2 = 1л (02) 100%
V (SO.) = V(02) = 1 л
Задача Сколько оксида сера (IV) можно получить из 40г серного колчедана, содержащего 40% примесей Решение
1) 4FeS2 + 1 lO22Fe203 + 8S02
4 моль 8 моль
М= 120 г/моль Vm = 22,4 л/моль
М= 64 г/моль
m FeS2 = 40г 0,6 = 24г
v FeS2 = m = 24r = 0,2 моль
М 120г/моль
v FeS2 = 4 vS02 8
V SO2 = vFeS, 8 = О,?. -Я = 0,4 моль
4 4
v (SO2) = vm v = 22,4 л/моль 0,4 моль = 8,96 л
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
V NaOH = m/M = 10г/40г/моль = 0,25 моль
m H.S04 - m р-ра-W - 30г-0,3 = 9г
V H2S04 = m/M = 9г/ 98г/моль = 0,09 моль
По условию задачи:

NaOH 0,25 1 .е гидроксид натрия взят в
H2S04 0,09 избытке следовательно образуется
средняя соль.
V Na2S04 = V H2S04 = 0,09 моль
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
V FeSО4-7Н2О=т/М=27,8г/278г/моль=0,1 моль
V FeS04=V FeSO4-7H2O=0,l моль
V FeS04=М*V=2г/моль-0,1 моль=15,2г
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 + H20H2S04
1 моль 1 моль М=80г/моль М= 18г/моль
m H2S04=m р-ра*w=50г*0,955=47,5г
m Н2О= m р-ра - m H2SO4=50 г - 47,75г=2,25г
V Н2О= m /М=2,25г/18г/моль=0,125 моль
V SO3 = V Н2О = 0,125 моль
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.
Положение элементов главной подгруппы VI группы в периодической системе Д.И. Менделеева.
Строение атомов кислорода и серы.
Состав (общая формула) водородных соединений, образованных кислородом и серой:
а) тип химической связи в молекулах воды исероводорода;
б) почему вода - жидкость, а сероводород -газ?
4. Состав (формула) оксидов серы,характеристика их кислотно-основных свойств.
Элемент 2 Строение простых веществ. Аллотропия.
Что называется аллотропией?
Причина аллотропии кислорода?
Причина аллотропии серы?
Какие еще аллотропные соединения вы знаете?
Запишите термохимическое уравнение превращение кислорода в озон.
Дайте сравнительную характеристику некоторых физических свойств кислорода и озона.
Назовите аллотропные видоизменения серы.
Охарактеризуйте строение устойчивой модификации серы.
Элемент 3. Химические свойства элементов подгруппы кислорода (на примере кислорода и серы).
От чего зависят свойства вещества?
Докажите, что кислород - окислитель (напишите уравнение химических реакций).
Докажите, что сера проявляет свойства восстановителя и окислителя (приведите уравнения реакций).
Напишите уравнения реакций, подтверждающих общие химические свойства простых веществ - кислорода и серы.
Напишите уравнения реакций, подтверждающих различия в свойствах простых веществ - кислорода и серы.
Составьте электронный баланс к уравнениям реакций, в 4, 5 вопросах.
Какие уравнения называются термохимическими?
Каков тип химической связи в соединениях серы с кислородом и кислорода с водородом?
Элемент 4. Химические свойства водного раствора серной кислоты.
Физические свойства серной кислоты.
Ступенчатая диссоциация водного раствора серной кислоты. Отношение водного раствора серной кислоты к индикаторам.
Отношение водного раствора серной кислоты к металлам: цинку, меди.
Отношение водного раствора серной кислоты к основным оксидам: оксиду меди (II).
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.
Отношение водного раствора серной кислоты к солям: карбонату натрия, нитрату бария.
Приведенные в п. 3-6 уравнения реакций представить в ионной форме.
Назовите окислитель в реакции Zn+H2S04(p-P) -
·? + ?.
Вариативные элементы модуля.
Элемент 5. Радиус атомов элементов подгруппы
кислорода.
Как с увеличением радиуса атома изменяются неметаллические свойства элементов подгруппы кислорода?
Как изменяется электроотрицательность элементов подгруппы кислорода?
Каков характер высших оксидов элементов подгруппы кислорода?
Как доказать, что водный раствор оксида серы (VI) имеет кислотный характер?
Зная строение атомов кислорода, серы и селена, оцените какое соединение (Н2О,H2S,H2Se)является более полярным почему?
Какие степени окисления могут проявлять элементы подгруппы кислорода? Какими особенностями обладает кислород?
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 простыхвеществ;
б) переход одного аллотропноговидоизменения в другое?
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?
Причины многообразия простых веществ?
Элемент 7. Окислительно-восстановительные свойства элементов подгруппы кислорода.
Причина инертности серы при обычной температуре.
От чего зависит скорость реакций взаимодействия кислорода с простыми и сложными веществами.
Напишите формулы соединений кислорода, в которых он имеет степени окисления -2,+2,-1.
Напишите формулы соединений серы, в которых она имеет степени окисления -2,+4,+6
Объясните причину окислительно-восстановительной двойственности серы.
Сероводородная вода при хранении мутнеет. Почему? Является ли это помутнение сероводородной воды окислительно-восстановительной реакцией?
Составьте уравнения реакций взаимодействия серы с кислородом, водородом, металлами. Составьте электронный баланс к уравнениям реакций.
Элемент 8. Физические и химические свойства концентрированной серной кислоты.
Физические свойства концентрированной серной кислоты.
Охарактеризуйте, приведя соответствующие уравнения, химические свойства концентрированной серной кислоты.
Приведите уравнения реакций, в которых водный раствор и концентрированная серная кислота - окислители.
Назовите окислитель в разбавленной и в концентрированной серной кислотах. Составьте электронный баланс и подберите стехиометрические коэффициенты в приводимых уравнениях реакций.
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.
Предложите способы качественного обнаружения раствора серной кислоты. Напишите соответствующие уравнения химических реакций.
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
15