Беззубова Галина Ивановна, учитель химии, МБОУ «Хорновар-Шигалинская СОШ имени Героя Советского Союза Юхвитова П.С.» с. Хорновар-Шигали Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан. 
Урок проходит в форме работы над мини- проектом. Урок способствует формированию навыков групповой деятельности, т.к. в ходе работы над проектом ребятам приходится устанавливать социальные контакты, соединять знания из разных областей и применять их на практике.

Дата публикации: 31.05.2018

Урок в 9 классе. Кремний и его соединения.

Урок проходит в форме работы над мини- проектом, способствует формированию навыков групповой деятельности, т.к. в ходе работы над проектом ребятам приходится устанавливать социальные контакты, соединять знания из разных областей и применять их на практике

Тип урока: изучение новой темы с применением ИКТ и элементами интегрирования

Цели:

Образовательные: дать понятие о силикатной промышленности; химизме производства; составе различных сортов стекла, их практическом значении и применении;

Воспитательные: воспитывать чувство гордости за своих соотечественников, воспитывать бережное отношение к стеклу;

Развивающие: развивать творческие способности, речь учащихся, умение работать с дополнительной литературой; развивать интерес к декоративно- прикладному искусству (художественное стекло);

Формировать навыки составления проектных работ.

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, экран, школьная коллекция “Стекло”, коллекция «Минералы и горные породы», коллекция посуды из различного сорта стекла, презентация, изделия из бисера, зеркало.

Метод: проектно-исследовательский, самостоятельный поиск учащимися информации

Структура урока:

1.Мотивационный этап.

2.Исследовательский этап:

3.Обобщение и систематизация.

4.Рефлексия

5.Домашнее задание.

Ход урока

Мотивационный этап.

Более 300 лет назад на небосклоне российской науки зажглась маленькая звезда, которой суждено было стать звездой первой величины. Ему принадлежат слова

«Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие… Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются перед очами нашими успехи ея прилежания ».

Кому принадлежат эти слова? (М.В. Ломоносову)

В своей поэме   «Письмо о пользе стекла» М.В.Ломоносов пишет                                      

«Неправо о вещах те думают Шувалов

Которые стекло чтут ниже минералов».

-Как вы думаете, что прославляет М.В.Ломоносов в своей поэме?

-как стекло связано с темой кремний? (элемент кремний входит в состав стекла).

Начиная с древних времен и кончая современностью стекло имеет огромное значение в жизни человека.

Не зря М.Ломоносов пишет оду стеклу:

“Пою перед Тобой в восторге похвалу
Не камням дорогим, не злату, но стеклу”
М.В. Ломоносов

1. II.Исследовательский этап:

1)Перед домохозяйкой прошлого века извечный вопрос.

                             Какой посудой пользоваться?

-Конечно чугунной, скажут одни и будут правы: Почему? Они прочные, выдерживающие большую температуру, не бьются.

-Конечно алюминиевой, скажут другие и будут правы. Почему? Легкие, удобные, не бьются.

-А почему не стеклянной, скажем мы. Могут треснуть? Разбиться? Хрупкие?

-Перед домохозяйкой 21 века стоит вопрос такой:

в какой посуде готовить не вредно? А мы проверим.

2)Основная часть

Проведем проектно – исследовательскую работу о стекле

1)Цель: Исследовать стекло как предмет широкого использования.

2)Задачи: 1. Изучить свойства стекла как материала.

               2. Изучить действие кислот на стекло.

               3. Изучить экологическую характеристику: действие стекла на

                   продукты питания, на организм человека.

               4. Сравнить посуду из стекла с   бытовой   посудой из алюминия,

                     чугуна.

Гипотеза:

Стекло- вещество будущего и настоящего. Посуда из стекла гигиенична и экологически чиста.

Откроем лаборатории по изучению стекла:

1) лаборатория химическая: изучает кремний и его соединения, получение, химические свойства.

2) лаборатория – историческая: История появления стекла, собирает информацию о стекле, о физических свойствах,   нахождении в природе,

3) лаборатория –литературно - эстетическая: изучает поэму М.В.Ломоносова «…письмо о пользе стекла» по применению изделий из стекла.

4) лаборатория – информационная: Изучает состав стекла, виды и их практическое использование в современной жизни.

5)лаборатория - экспериментальная: изучает устойчивость стекла к действию кислот

Отчеты лабораторий будут в виде кластеров.

3)Лаборатории приступают к работе.

В составе стекла один из главных элементов – это кремний

Лаборатория химическая:

Кремний в отличие от углерода в природе не встречается в свободном виде, только в виде соединений, в минералах и горных породах

Кремний получен в 1811 г.французскими химиками Ж.Гей-Люссаком и Л.Тенаром. Кремний   Si («силекс» – кремень)         «Кремнос» – утес, скала

Соединения в природе: SiO₂ - кремнезем, кварцевый песок, горный хрусталь, аметист, топаз. коллекция «Минералы и горные породы»

Силикаты:     каолинит(глина), полевой шпат, слюда и т.д.

Кремний получают в промышленности из оксида кремния

Химические свойства

Кислородные соединения: оксиды , силикаты

Оксид кремния входит в состав стекла.

Лаборатория   историческая:

Встречается ли стекло в природе?

Примерные ответы учащихся: Стекло в природе не встречается в готовом виде. По легенде это вещество появилось неожиданно: «… много сотен лет назад финикийские купцы плыли по морю и вышли на остров отдохнуть. Для приготовления пищи на песчаном берегу они сложили костер. За неимением камней для устройства очага воспользовались глыбами соды, когда костер остыл, в золе купцы обнаружили маленькие блестящие кусочки стекла». Это было первое стекло по легенде.

Но стекло было найдено еще в гробнице египетской царицы 3,5 тысяч лет назад – бусины из зеленого стекла.                                         (презентация)

На Русь стекольное производство пришло из Византии. Первый стеклянный завод открыт в 1635 году. Вначале стеклоделием занимался Петр I, а затем заинтересовался М.В. Ломоносов, особенно созданием цветных мозаичных картин из стекла.

Много вложил труда М.В. Ломоносов в научное производство стекла.

Он провел около 2000 плавок стекла. Получил много новых видов окрашенных стекол и восстановил многие утраченные рецепты прошлых.

Художественное цветное стекло. Цветное стекло, по словам М. В. Ломоносова, было главным его увлечением. Он сварил более четырех тысяч опытных стекол. Эти работы легли в основу заводских методов получения прозрачных и непрозрачных цветных стекол. В своей мастерской Ломоносов с помощниками создал около 40 мозаик (сохранились 23 мозаики), из которых наиболее знамениты: “Нерукотворный Спас”, портрет Петра I, “Полтавская баталия” (42м²)

Если в природе стекло не встречается в готовом виде, как же его получают?

       Лаборатория информационная. Стекло изготавливают из речного песка, известняка и соды. Промышленность, занимающаяся производством стекла, а также цемента и керамических изделий, называют силикатной.   Варят стекло в течение нескольких часов в три стадии: провар шихты, осветление (удаление мелких пузырьков газа),студка–осторожное охлаждение.                           Расплавленное стекло при охлаждении твердеет не сразу, а постепенно, образуя вязкую послушную массу. Благодаря этому свойству стекло подвергается формовке.

   Для формовки стеклянных изделий применяют: выдувание (ручным способом или стеклодувные машины), прессование (пуговицы, тарелки); прокатка (зеркальное стекло); вытягивание (листовое стекло). Посмотрите, как в свое время казанские ученые (в частности Арбузов) получали выдуванием приборы для своих опытов.

   Вспомните, на какие группы делятся вещества по строению? (кристаллические и аморфные)

Молекулы в любой жидкости расположены беспорядочно. При охлаждении стекло сохраняет неупорядоченную структуру, какая была в расплаве. С точки зрения физики стекло – это “твердая жидкость”.

Если без других добавок, то это обычное оконное стекло, но добавляя разные металлы можно изменить свойство стекла.

   Какие химические процессы протекают при варке стекла при температуре 1300 С

Сырье: смесь исходных веществ (шихта): песок SiO₂ , сода Na₂CO₃ (либо поташ - K₂CO₃), известняк CaCO₃ .

Сода, известняк, сплавляются с речным песком                       (презентация)

Na₂C0₃ + Si0₂ --- Na₂Si0₃ + С0₂|

K₂C0₃ + Si0₂ --- K₂Si0₃ + С0₂|

СаС0₃ + Si0₂ ----- CaSi0₃ + С0₂|

Na₂Si0₃ + CaSi0₃ + 4Si0₂ --- Na₂0 *CaO *6Si0₂        

                                                 Стекло

Реакцию получения стекла можно показать одним уравнением

Nа₂СО₃ + СаСО₃ +6SiO₂ ^t= Nа₂О + СаО +6SiO₂ + 2СО₂                                                          

   Как меняют состав стекла?

Вводя добавки из оксидов разных элементов можно получить разные виды стекол. Добавление оксида хрома дает желтый цвет,

оксида кобальта – синий, голубой                                       (презентация)

оксида железа – зеленый

оксида никеля - фиолетовый

соли золота и селена дают рубиновое стекло (красное, из такого стекла изготовлены рубиновые звезды Кремля)

Можно сделать стекло прочнее стали.

Сделать стойкими к температуре добавляя барий,   титан. Бор вводят против перепадов температуры.

Хрустальное стекло получают введением оксида свинца, калия.

Можно получить легкие византийские стекла, или наоборот прочные массивные богемские стекла. Итак, стекло это сплав веществ. (Na₂O · CaO · 6SiO_2., вещество аморфного строения)

Сорта силикатного стекла (по назначению):

-Оконное (натриевое) стекло Na₂O·CaO·6SiO₂.

-Бутылочное или посудное стекло Na₂O·CaO·6SiO₂ с примесью Al₂O₃

-Химическое тугоплавкое K₂O·CaO·6SiO₂, твердое и не такое пластичное, но  зато обладает сильным блеском.

-Медицинское кварцевое стекло (из чистого песка SiO₂). Посуду, изготовленную из него можно накалить добела, бросить в холодную воду и оно не потрескается, пропускает УФ лучи.

-Хрустальное стекло (свинцовое стекло) K₂O·PbO·6SiO₂ (весьма тяжелое, сильно преломляет свет и хорошо полируется). Красота хрустальных изделий зависит от мастерства их отделки

-Оптическое стекло (состав такой же, как у хрустального) для изготовления линз и призм, в котором недопустимы пузырьки газа. Оптическое стекло – окуляры телескопов, линзы микроскопов.

-Фотохромное стекло с добавлением оксода В₂О₃ и кристалликов хлорида серебра. Из них изготавливают защитное стекло (защищает от УФ, инфракрасных, чрезмерно ярких видимых лучей). Используется при сварочных работах, в металлургии.

-Зеркальное стекло – покрытие серебром, обладающим большой светоотражательной способностью

   Литературная лаборатория

Ломоносов приводит примеры применения стекла   в своей поэме

   (презентация)

Стекло как зеркало

«…Но было б ваше все старанье без успеху

Когда б вы в зеркале не видели себя

Вы вдвое пригожи. Стекло употребя…

Стекло – очки:

«…Одно лишь нам стекло в сей бедности отрада….

   Подать нам зрение умеет чрез очки!...»

Важнейшие детали всех оптических приборов изготовлены из стекла, с помощью которых произошли крупнейшие открытия в физике.

Теория строения атома, квантовая теория, теория гравитации, лазерные стекла, оптические, фотохроника.

Этому Ломоносов посвящает слова

«…НЕ наблюдал ли звезд тогда сквозь Телескопы

что ныне воскресил труд щастливой   Европы»

-«…Но в нынешних веках нам Микроскоп открыл

Что бог в невидимых животных сотворил»

-«Из чистого стекла мы пьем вино и пиво

Стекло в напитках нам не может скрыть примесу…»

   Предвидя будущее стекла Ломоносов говорит»

…Сие твоих достоинств лишь начало

Которы мастерство тебе с природой дало».                   (презентация)

   Экспериментальная лаборатория

4 лаборатория - экспериментальная: Изучает устойчивость стекла к действию кислот и сравнивает с посудой, сделанной из другого материала.

В пробирку с соляной кислотой внесли стекло, из которого состоит посуда, и оставили на некоторое время, в другую пробирку внесли железо, из которого состоит чугунок, в третью пробирку алюминий, из которого состоит алюминиевая кастрюля.

   Во втором опыте и в третьем опытах видим, как эти металлы энергично реагируют с кислотой, выделяется газ, образуется соль.

Представьте, что это органическая кислота, содержащаяся в капусте, свекле.

-Так что мы употребляем вместе со свежими   щами? Продукты взаимодействия этих металлов: А это вредно для организма!

Посмотрим на стекло в первом опыте – никаких изменений. Так и с продуктами, которые в стеклянной посуде – никаких вредных взаимодействий.

   Литературная лаборатория

То, что в стеклянной таре можно долго хранить вещества узнала

литературная лаборатория из поэмы Ломоносова.

«…Лекарства, что в стекле хранят и составляют

В стекле одном они безвредно пребывают

Мы должны здравия и жизни часть стеклу

Какую надлежит ему принесть хвалу…»

Доказательством тому, и то,   что многие впервые полученные казанскими учеными Бутлеровым А.М., Н.Н.Зининым и другими учеными   вещества до сих пор хранятся в неизменном виде, так как они были помещены в стеклянные пузырьки. Если вы посетите при КФИ музей института химии имени Бутлерова, то в этом удостоверитесь.

(презентация «Бутлеров, Зинин, лекарства в пузырьках»)

Так в чем готовить пищу не вредно? -

В стеклянной. А не разобьется? А как в духовку ставить стекло? Спросите вы? Об этом позаботились химики.

Но если мы все-таки приготовили в алюминиевой, быстрее переносим в стеклянную посуду. А нет стеклянной! А что же, у нас нет фарфоровой, глиняной? Они все покрыты стеклянной глазурью, которая защитит продукты питания от разрушения.

Посетим Васильевский стекольный завод. Производство стеклянных изделий становится все шире и шире . (презентация «завод стеклянных изделий»)

   Лаборатория эстетическая « Прикоснемся к прекрасному»

Ломоносов создал из цветных стекол 40 мозаичных картин, сохранились 23. А мы из цветных капелек – бисера, можем создать своими руками красивые бусы, ожерелье.

«Так в бисере стекло, подобяся жемчугу.

   Любимо по всему земному ходит кругу».          М.Ломоносов.

(Демонстрация изделий из бисера, изготовленных на кружковых занятиях по бисероплетению)

Заключение:        (презентация)

Когда-то хрупкий, прозрачный материал стал неизменным материалом в жизни человека, начиная от маленьких линз,

кончая домами с огромными стеклянными окнами на всю стену, прозрачными стенами и лифтами на всю высоту дома, с потолками подвесными, полами подсвечивающими, с зеркалами, столами.

От мебели простой до архитектуры сложной. (презентация)

Не зря Ломоносов писал:

«Пою перед тобой в восторге похвалу

Не камням дорогим, не злату, но стеклу!»

Подведение итогов урока

Мы завершили работу над проектом. Представим наш проект в кластерах (представители лабораторий демонстрируют свои работы).

Какое дадим название проектной работе? Выслушивается мнение каждой лаборатории

«Гимн стеклу»                                                         (презентация)

300 лет назад М.В.Ломоносов начал свой тернистый путь к звезде. Сегодня мы сделали первый шаг к нашим звездам.     (презентация)

Домашнее задание: Подготовить проект на тему «Силикатная промышленность». 1 группа «Цемент. Бетон »;

                             2 группа «Керамика»

Осуществить схему превращений:

SiO_{2 -------} Si------ SiO_2------- Nа₂ SiО_3-------- H ₂SiO_3-------- SiO₂