Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

Аллотропия кислорода | образовательная социальная сеть

Урок разбора нового материала

Тема:  Диеновые углеводороды.

План урока:

  1. Запись темы и основных вопросов (3 мин.)
  2. Изучение нового материала (15 мин.)
  3. Просмотр кинофрагментов «Природный и синтетический каучук» (7 мин.)
  4. Закрепление материала по инструкции (20 мин.)
  5. Домашнее задание.

Оборудование: Реактивы: раствор брома в бензине, резиновый клей, бутадиен, раствор перманганата калия.

        Набор стержней и шариков для изготовления моделей молекул. Набор «Каучуки». Кинофильм «Природный и синтетический каучуки». Электронные уроки и тесты «Химия в школе».  

Ход урока:

  1. Изучение нового материала. Демонстрация опыта.
  2. Состав и строение диеновых углеводородов.

I.        Природный каучук, его строение и свойства.

Для ознакомления со свойствами натурального каучука извлекаем его из сока фикуса.

При помощи пресса до урока (соковыжималкой) выжимаем мельчайший сок из двух-трёх листов фикуса. Сок разбавляем в воде и добавляем 1 г. Хлорида кальция. Смесь взболтать и чуть-чуть подогреть.

По каплям в смесь добавляем спирт до появления хлопьев каучука. При помощи стеклянной палочки каучук извлекают и демонстрируют его эластичность, непредельность, растворимость в бензине.

— К диеновым углеводородам относятся органические соединения с общей формулой,

СnH2n – 2 в молекулах, которых имеются двойные связи.

СТРОЕНИЕ

Атомы углерода при двойных связях находятся в состоянии sp2 – гибридизации.

Различают:

а) изолированные двойные связи

        H2C=CH-CH2-CH=CH2        пентадиен-1,4;

б) сопряжённые двойные связи

        H2C=CH-CH=CH-CH3        пентадиен-1,3;

в) кумулированные двойные связи

        H2C=C*=CH-CH2-CH3        пентадиен-1,2;

Наибольший интерес представляют молекулы с сопряжёнными двойными связями. Длина всех связей приблизительно одинакова, что объясняется перераспределением электронной плотности  π- связи (сопряжением).

  1. Изомерия диенов.
  1. Изомерия углеродного скелета:

а) H2C=CH-CH=CH-CH3        пентадиен – 1,3;

                    СH3        Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

б) H2C= CH — C=CH2        2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)

  1. Изомерия положения кратных связей:

а) H2C = CH – CH = CH2        бутадиен – 1,3;

б) H2C = C = CH – CH3        бутадиен – 1,2;

  1. Пространственная изомерия;

Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

H              CH2—                                     H                    H                                Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

              C = C                                                 C = CАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

— CH2              H                                        -CH2                    CH2

                                         n                                                           n

        трансположение                                        цисположение

        бутадиен-1,3;                                                бутадиен-1,3;

  1. межгрупповая изомерия (с алкинами).
  1. Номенклатура диенов.

В названии цифрами указываются атомы углерода, после которых стоит двойная связь. Перед суффиксом – ен

частица ди-, например:

              1          2        3         4        5

        а) Н2С = СH – CH2 – CH = CH2                 пентадиен-1,4;

                  1     2    3         4         5        6

        б) H2C = C – CH2 – CH2 – CH = CH2        2-метил-гексадиен-1,5; Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                   СH3

IV.                Химические свойства диенов.

        — Вступают в реакции присоединения за счёт разрыва R-связей.

Реагенты к диенам присоединяются по концевым группам, имеющим свободные валентности за счёт разрыва R-связей.

                                      t

H2C = CH – CH = CH2  Cl:Cl          [H2C–CH=CH–CH2] [Cl] [Cl]       Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

Бутадиен -1,3;

H2C–CH = CH – CH2Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                        Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

         Сl                     Cl

1,4-дихлорбутен-2                                                                                                                                      

— Вступают в реакции полимеризации:  

nCH2 = CH – CH = CH2               (- CH2 – CH = CH – CH2 -) nАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                                       мономер полибутадиена

Диеновые легко полимеризуются, образуя каучуки.

                                                Каучуки делятся        

Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                                    Природные                Синтетические

                                 Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                        Это полимер на основе                Получают путём полимеризации

                        Изопрена                                на катализаторах диеновых.

                        Углеводородов,

                        (2-метилбутадиен – 1,3;).

  1. Синтез каучука впервые был разработан С. В. Лебедевым в 1932 г. на основе бутадиена – 1,3.

nCH2 = CH – CH = CH2               (- CH2 – CH = CH – CH2 -) nАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

  1. Наивысшей эластичностью обладают каучуки стереорегулярного строения (цис-формы):

Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

СH3              CH2—                                                         Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

              C = C                         мономер изопрена. Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

— CH2              СH2                                        

                                      n        

  1. из каучуков путём нагревания с серой получают резину (вулканизация каучука).

 В данном процессе происходит разрыв связей на некоторых участках макромолекулы и присоединение серы.

                                     Sn1, t

2…-СH2 – CH = CH –CH2— …               …CH2 – CH – CH – CH2  …Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                                                        Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                                                        S

Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сетьАллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                                                        S

Аллотропия кислорода | Образовательная социальная сеть

                                        … CH2 – CH – CH- CH2  ….

Образуется сетчатая структура полимера (резина) за счёт сливания нескольких макромолекул каучука дисульфидными связями.

  1. Закрепление материала.
  1. Запишите формулы трёх представителей сопряжённых диенов.

Сравните их структурные формулы со структурой алкенов и сделайте вывод:

а) о пространственном строении их молекул.

б) возможных изомерах диеновых углеводородов.

  1. Составьте формулы изомеров пентадиена, отличающихся:

а) по положению двойной связи;

б) по строению углеродного скелета;

  1. Запишите уравнения реакций, характерные для диенов:

а) гидрогенизации;

б) галогенирования;

в) присоединение галогеноводородов;

г) полимеризации;

  1. Составьте уравнения реакций горения бутадиена – 1,3;
  1. Рассмотрите образцы натурального и синтетического каучуков. Убедитесь в эластичности каучуков.
  1. Проведите эксперимент, подтверждающий непредельный характер каучуков.

К 1 мл. раствора Br2 в бензине прибавить 1 мл. резинового клея (раствор каучука в бензине), смесь хорошо встряхните. Что наблюдаем? (обесцвечивание окраски брома).

  1. Запишите уравнения реакции получения каучуков на основе:

а) дивинила (бутадиен-1,3);

б) изопрена (2-метилбутадиен – 1,3);

  1. Изобразите фрагменты макромолекул стереорегулярного строения.

а) поливинила;

б) полиизопрена;

  1. Заслушивание докладов извлечения натурального каучука из млечного сока гевеи. (подводная работа).
  1. Заслушивание доклада о решении проблемы синтеза каучука в нашей стране (подводная работа).

VI.        Домашнее задание. Ознакомление с текстом учебника.

Аллотропия кислорода | презентация к уроку по химии (9 класс) по теме: | образовательная социальная сеть

Слайд 1

Ахрамович Наталья Михайловна учитель химии ГБОУ СОШ № 450 Курортного района Санкт – Петербурга Аллотропия кислорода. 2022 год

Слайд 2

Оглавление Аллотропия . Аллотропные модификации кислорода . История открытия кислорода и озона. Нахождение в природе . Строение молекулы . Физические свойства. Химические свойства. Получение в природе . Значение кислорода и озона в природе . Проверь себя. Литература .

Слайд 3

Аллотропия (от греческих слов allos – другой и tropos – образ, способ) Способность атомов одного элемента образовывать несколько простых веществ.

Слайд 4

Аллотропные модификации кислорода. О 2 кислород (простое вещество) К. В. Шееле 1772 г. Дж. Пристли 1774 г. А. Лавуазье 1777г. «рождающий кислоты» О 3 озон (простое вещество) Х. Ф. Шёнбейн 1839 г. «пахнущий»

Слайд 5

1772 год. Карл Вильгельм Шееле (шведский учёный) хотел раскрыть загадку огня и при этом неожиданно обнаружил, что воздух — не элемент, а смесь двух газов, которые он называл воздухом «огненным». Однако приоритет открытия кислорода принадлежит Джозефу Пристли, который описал его в 1774 г. независимо от Шееле. ( 1742–1786 ) В 1777 г. был опубликован труд Шееле «Химический трактат о воздухе и огне».

Слайд 6

1774 год. Джозеф Пристли , изучая состав воздуха, пытался выяснить, какие его составляющие могут выделиться из химических веществ при их нагревании. Нагревая оксид ртути (II), он получил газ и назвал его «дефлогистированным воздухом». Исследуя свойства полученного газа, Пристли обнаружил, что зажженная свеча горела в нем ослепительно ярко и что он поддерживает дыхание. (1733-1804) Прибор для получения кислорода ( Д.Пристли ) Позднее А.Лавуазье назвал этот газ кислородом.

Слайд 7

Впервые количественный состав воздуха установил французский ученый Антуан Лоран Лавуазье ( 177 5 г . ) По результатам своего известного 12-дневного опыта он сделал вывод, что весь воздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота, неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Ученый предложил «жизненный воздух» переименовать в « кислород », поскольку при сгорании в кислороде большинство веществ превращается в кислоты, а «удушливый воздух» – в « азот », т.к. он не поддерживает жизнь, вредит жизни. ( 1743-1794 ) Опыт Лавуазье

Слайд 8

Впервые озон обнаружил в 1785 голландский физик М. ван Марум по характерному запаху (свежести) и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр. Однако как новое вещество он описан не был, ван Марум считал, что образуется особая «электрическая материя».

Слайд 9

( 1799 – 1868 ) Кристиан Фридрих Шёнбей Термин озон предложен немецким химиком X.Ф. Шёнбейном в 1840 г., вошёл в словари в конце 19-ого века. Многие источники именно ему отдают приоритет открытия озона в 1839 г .

Слайд 10

Нахождение в природе. О 2 Воздух – 21% по объёму 23% по массе. О 3 Атмосфера (верхний слой) – озоновый экран Земли.

Слайд 11

Строение молекулы. О 2 О 3 О = О неполярная полярная M r = 32 M r = 48 устойчив неустойчив

Слайд 12

Физические свойства. Свойства(н.у.) Кислород Озон Агрегатное состояние газ газ Цвет бесцветный голубой Запах без запаха запах свежести Плотность 1,43 г / л 2,14 г / л Растворимость в воде малораство -рим хорошо растворим Токсичность нетоксичен токсичен

Слайд 13

Химические свойства О 2 Сильный окислитель, но не окисляет Au и Pt, окисляет многие металлы, образуя оксиды. 2Cu O 2 = 2CuO Взаимодействует со всеми неметаллами, кроме галогенов, за исключением F S O 2 = SO 2 Горение сложных веществ: 2H 2 S 3O 2 = 2H 2 O 2SO 2 О 3 Очень сильный окислитель, более реакционноспособнее, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия). 2Ag O 3 = Ag 2 O O 2 (комнатная температура) Окисляет многие неметаллы. C 2O 3 = CO 2 2O 2 Окисление сложных веществ 2KI O 3 H 2 O = 2KOH I 2 O 2

Слайд 14

Получение в природе. О 2 6СО 2 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 6О 2 Процесс фотосинтеза. О 3 3О 2 ⇄ 2О 3 Грозовые разряды.

Слайд 15

Значение кислорода и озона в природе. О 2 дыхание (животные) О 2 гемоглобин Н 2 О СО 2 хлорофилл фотосинтез (растения) Равновесие всего живого в природе. О 3 Озоновый слой поглощает солнечные излучения, губительные для всего живого на ЗЕМЛЕ. О П А С Н О !!! «озоновые дыры»

Слайд 16

Проверь себя! 1. Что такое аллотропия? 2. Назовите фамилии трех ученых, открывших кислород. 3. В результате какого процесса в природе образуется кислород? 4. Какая химическая реакция происходит при грозовых разрядах? 5. Газ, образующий защитную оболочку Земли. 6. В чём одна из причин многообразия веществ?

Слайд 17

Литература, интернет-ресурсы. О.С.Габриелян « Химия. 9 кл.» М. Дрофа, 2022 г.. Ю.М.Малиновская «Химия. 6 кл.» (пропедевтический курс) С-Пб ТОО фирма Икар, 1999г. Н.Г.Назина «Введение в химию» С-Пб, изд-во НИИХ С-ПбГУ, 2006г. http://www.newsland.ru/ http//www.alhimik.ru/ http://www.xumuk.ru/spravochnik/

Слайд 18

Спасибо за внимание!

Нахождение в природе кислорода и серы

Кислород занимает первое место среди элементов по
распространенности в земной коре. Содержится
он главным образом в силикатах и составляет около 47 % массы твёрдой земной
коры. В больших количествах связанного кислорода содержится в воде — 85,82 % по
массе.

Сера встречается в виде самородной серы, сульфатов (CaSO4∙2H2O, CaSO4∙H2O, Na2SO4∙10H2O, MgSO4∙7H2O), сульфидов (FeS2, CuS, CuFeS2, PbS, ZnS, HgS) и в промышленных газах.

Самородная сера встречается в местах
вулканической активности совместно с сернистыми фумаролами и сернистыми водами
(с содержанием > 25 %).

Общая характеристика элементов 6 группы главной подгруппы

От O к Po (сверху вниз в
периодической таблице)

Увеличивается

  • атомного радиуса,
  • металлических, основных,
    восстановительных свойств,

Уменьшается

  • электроотрицательность,
  • энергия ионизация,
  • сродство к электрону.

Электронные конфигурации
у данных элементов схожи, все они содержат 6 электронов на внешнем слое ns2np4:

O – 2s2 2p4;

S – 3s23p4;

Se – 4s2 4p4;

Te – 5s2 5p4;

Po – 6s2 6p4

Электронное строение кислорода и серы

Способы получения кислорода

В
природе

Кислород образуется в процессе фотосинтеза:

mCО2 nH2O → mO2 Сm(H2O)n

Промышленный способ

  • Разделение жидкого воздуха на О2 и N2 (ректификация);

2H2O → 2Н2↑ О2↑

Лабораторный
способ

  • термическое окислительно-восстановительное разложение солей:

2КСlO3 = 3О2↑ 2KCI

2КМпO4 = О2↑ МпО2 К2МпО4↑

2KNO3 = О2↑ 2KNО2

2Cu(NO3)O2 = О2↑ 4NО2↑ 2CuO

2AgNO3 = О2↑ 2NО2↑ 2Ag

2H2O2 = 2H2O O2 (kt — MnO2)

2HgO = 2Hg O2

  • Для автономного дыхания кислород получают в герметически замкнутых помещениях и в аппаратах при помощи реакции:

2Na2O2 2СO2 = О2↑ 2Na2CO3

Способы получения серы

Промышленный способ

  • Извлечение самородной серы из ее месторождений или
    вулканов
  • Получение серы из серной руды с помощью пароводяного,
    фильтрационного, термического, центрифугального и экстракционного методов.
  • Переработка природных газов, содержащих H2S и их окисление при недостатке О2.

Лабораторный
способ

  • Взаимодействие SО2 и H2S в водном растворе:

SО2 2H2S = 3S↓ 2H2О

  • Неполное окисление сероводорода:

2H2S SO2 → 3S 2H2O

Физические свойства кислорода

При обычных условиях молекулярный кислород O2 – это малорастворимый в воде газ без цвета, запаха
и вкуса.

При сильном охлаждении под давлением переходит в бледно — голубую жидкость с Ткип = — 183°С. При Т = -219°С образует сине — голубые кристаллы.

Физические свойства серы

Сера — твердое хрупкое
вещество желтого цвета. Не смачивается водой и практически нерастворимо в ней.
Имеет несколько аллотропных модификаций. См. аллотропные модификации серы.

Химические свойства кислорода

Кислород — сильный окислитель, уступающий по химической активности только фтору.

Вступает во
взаимодействия со всеми элементами, кроме инертных газов (Не, Ne и Аг). Со
многими простыми веществами реагирует непосредственно при обычных условиях или
при нагревании или в присутствии катализаторов (кроме Au, Pt, Hal2, благородные газы).

Большинство реакций с участием О2 экзотермичны, часто часто сопровождаются горением, иногда — взрывом.

Взаимодействие с простыми веществами

С металлами

  • Кислород взаимодействует с металлами, с образованием оксидов металлов:

Me О2 = МеxOy оксиды

4Li О2 = 2Li2O оксид лития

2Na О2 = Na2О2 пероксид натрия

К О2 = КО2 супероксид калия

  • С железом образуется смесь оксидов:

3Fe 2O2 =
Fe3O4 (Fe2O3*FeO)

  • С марганцем образуется диоксид марганца:

Mn O2 = MnO2

С неметаллами

При
взаимодействии с неметаллами (кроме фтора и инертных газов) образуются оксиды,
со степенью окисления кислорода – 2:

Si O2 = SiO2 (t=400-5000С)

С О2(изб) = СО2; С О2(нед) =
СО

N2 О2 = 2NO — Q

S О2 = SО2;

4Р 5О2 = 2Р2О5

Окисление сложных веществ

Горение сульфидов

4FeS2  11O2 = 2Fe2O3  8SO2

Горение водородных соединений

4HI О2 = 2I2 2Н2O

2H2S 3O2 = 2SO2 
2H2O

CH4 
2O2 = CO2  2H2O

Окисление
оксидов

Кислород окисляет
входящие в оксид элементы до более высокой степени окисления:

4FeO О2 = 2Fe2О3

2SО2 О2 = 2SО3

4NО2 О2 2H2O = 4HNО3

Окисление гидроксидов и солей

Окисление гидроксидов и солей в водных растворах происходит, если исходное вещество неустойчиво на воздухе:

2HNO2  O2 = 2HNO3

4Fe(OH)2  O2  2H2O
= 4Fe(OH)3

Окисление аммиака

В отсутствие катализатора при окислении аммиака кислородом образуется азот, а в присутствии катализатора — оксида азота(II):

4NH3 3О2 =2N2 6Н2O

4NH3 5О2 = 4NO 6Н2O

Окисление
фосфина

На
воздухе самопроизвольно воспламеняется:

2PH3 4О2 = P2О5 3Н2O

Окисление
силана

На воздухе он самовоспламеняется (часто
со взрывом) с образованием SiO2 и H2O:

SiH4 2О2 = SiО2 2Н2O

Окисление органических веществ

CxHy О2 = CО2 Н2O

Продукты
окисления различных элементов, входящих в молекулы органических соединений:

С → CO2

Н → Н2O

Hal → Hal2

N → N2

P → P2O5

S → SO2

Например:

2C2H5 4О2 = 4CО2 5Н2O

C2H5Сl 3О2 = 2CО2 2Н2O HCl

2C2H5NH2 8,5О2 = 4CО2 7Н2O N2

Кроме горения возможны также реакции неполного окисления:

СН3-СН2-СН2-СН3  3O2 → 2СН3-СOOH 2H2O

  • окисление первичных спиртов до альдегидов, вторичных – до кетонов:
  • окисление альдегидов до кислот:

Химические свойства серы

При
обычных температуре и давлении химическая активность серы небольшая. При
нагревании сера довольно активна, и проявляет свойства как окислителя, так и восстановителя.

Свойства окислителя сера проявляет при взаимодействии с элементами, расположенными ниже и левее в Периодической системе, а свойства восстановителя — с элементами, расположенными выше и правее в Периодической системе.

Непосредственно сера не взаимодействует с азотом и йодом.

Взаимодействие с простыми веществами

С
кислородом

Горение серы на воздухе с образованием оксида серы (IV):

S O2 → SO2

В присутствии
катализаторов:

2S 3O2 = 2SO3

С водородом

С водородом сера вступает
в реакцию при нагревании, образуя сероводород:

S H2 → H2S

С
галогенами

При
взаимодействии со всеми галогенами, кроме йода образуются галогениды:

S Cl2 → SCl2 (S2Cl2)

S 3F2 → SF6

С
фосфором

Взаимодействие серы с фосфором приводит к образованию сульфидовфосфора

2P 3S → P2S3

2P 5S → P2S5

С углеродом

В реакции серы суглеродомобразуется сероуглерод:

2S C → CS2

С металлами

При
взаимодействии с металлами сера выступает
в качестве окислителя, образуя сульфиды.

Щелочные металлы реагируют с серой без нагревания, остальные металлы (кроме золота Au и платины Pt) –при нагревании:

S Fe → FeS

S Hg → HgS

3S 2Al → Al2S3

S Сu = CuS

S 2Ag = Ag2S

Взаимодействие со сложными веществами

С водой

Сера вступает в реакцию диспропорционирования
с перегретым паром:

S H2O (пар) → 2H2S SO2

С окислителями

В реакциях с окислителями сера окисляется до оксида серы (IV) SO2 или до серной кислоты H2SO4 при протекании реакции в растворе:

S 2HNO3(разб.) = H2SO4 2NO↑

S 6HNO3(конц.)  → H2SO4 6NO2↑ 2H2O

S 2H2SO4(конц.)→ 3SO2↑ 2H2O

S 2KClO3 → 3SO2↑ 2KCl

S К2Сr2O7 = Сr2O3 K2SO4

S Na2SO3 → Na2S2O3

С щелочами

При взаимодействии с щелочами сера диспропорционирует до сульфита и сульфида:

S NaOH → Na2SO3 Na2S H2O

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий