Урок "Кислород- элемент жизни"

Цель урока: углубить знания учащихся о кислороде как элементе, с помощью виртуальной химической лаборатории получить кислород и озон и рассмотреть их химические свойства.

Оборудование: компьютер, проектор, экран, диск «Виртуальная химическая лаборатория» Мар ГТУ, 2005., презентация.

1.Положение кислорода в периодической системе

Слайд № 1. Кислород - родоначальник главной подгруппы 6 группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Элементы этой подгруппы - O , S , Se , Te , Po - имеют общее название «халькогены», что означает «рождающие руды». (На экране демонстрируется таблица элементов Д.И.Менделеева и подгруппа кислорода). Рассмотрим строение атома кислорода. Атом кислорода, как и все элементы этой подгруппы, содержит на внешнем электронном уровне шесть электронов. Это второй по электроотрицательности элемент и, поэтому почти во всех соединениях проявляет степень окисления -2 и валентность равную двум.

Слайд №2. Исключениями являются фторид кислорода и пероксиды - , и т.д. Валентность же кислорода в пероксидах равна 2: H - O - O - H . А может ли кислород проявлять другие валентности?

Вы знаете, что при диссоциации кислот происходит образование иона гидроксония H 3 . В этом ионе образуется связь между атомом кислорода воды, имеющим 2 неподеленные электронные пары, и положительным ионом водорода по донорно-акцепторному механизму. В ионе гидроксония валентность кислорода равна 3.

2. Нахождение элемента кислорода в природе

(Сообщение учащегося) Кислород - самый распространенный элемент на нашей планете. Он входит в состав воды (88,9% по массе), многочисленных минералов литосферы (49% по массе), является органогеном, т.е элементом, образующим органические вещества. Важнейшими из них являются белки, жиры, углеводы. Кислород образует два простых газообразных вещества - кислород и озон.

3. Аллотропия кислорода.

Слайд №3. Кислород O 2 - вторая по количеству и первая по значению для жизни составная часть воздушной оболочки Земли- атмосферы, где на его долю приходится 21% по объему.

Это газ без цвета, запаха и вкуса. В жидком состоянии кислород имеет светло- голубую окраску, в твердом - синюю. В воде газообразный кислород растворим лучше, чем азот и водород.

Слайд №4. Озон O 3 (от греческого - «пахнущий») - газ синего цвета с резким «металлическим» запахом, в полтора раза тяжелее воздуха. Растворим в воде в 10 раз лучше, чем кислород. Конденсируется в жидкость при температуре -122°, при -193° кристаллизуется в сине- фиолетовые кристаллы. Находится в атмосфере на высоте 20- 25 км, образуя озоновой пояс Земли. Задерживает губительные УФ - лучи, которые разрушительно действуют на клетки живых организмов. Важно сохранить этот весьма чувствительный к действию различных химических веществ «озоновый щит» планеты от разрушения. На озоновый слой губительно действуют оксиды азота, но наиболее опасны некоторые хлорфторуглероды. Их применяют в холодильниках, аэрозольных баллончиках, для вспенивания пластиков, создания пены при тушении пожаров.

Озон образуется в верхних слоях атмосферы из кислорода под действием коротковолнового УФ - излучения Солнца,

а также при сварке, работе электрических трансформаторов, ксероксов, при разряде молнии.

Озон сильно ядовит. ПДК его в воздухе составляет 0,1 мкг/л. Он относится к первому классу опасности, и даже опаснее хлора.

4. Получение кислорода и изучение его свойств.

В промышленности кислород получают перегонкой сжиженного воздуха, который охлаждают до -200°. Кислород в лаборатории можно получить разложением некоторых кислородосодержащих веществ - хлората калия ( KCIO 3 ), пероксида водорода( H 2 O 2 ), нитратов калия и натрия ( KNO 3 и NaN О 3 ). Посмотрим фрагмент, демонстрирующий разложение перманганата калия. (Слайд №5)

Запишем уравнение реакции:

Учащиеся на компьютерах проделывают виртуальную лабораторную работу «Свойства кислорода». Работа состоит из двух опытов.

Опыт 1. Взаимодействие кислорода с углем. Проверка оксида углерода ( IV ) известковой водой.

Опыт 2. Взаимодействие кислорода с серой.

Проверка среды раствора оксида серы ( IV ) лакмусом.

Учащиеся записывают в лабораторный журнал уравнения реакций:

Затем учащимся предлагается фрагмент из виртуальной лаборатории «Взаимодействие кислорода с простыми веществами» (Слайд №6)

Следующий фрагмент «Взаимодействие кислорода со сложными веществами» (Слайд №7).

Учитель подводит итог: кислород образует соединения со всеми химическими элементами, кроме He , Ne , Ar . С большинством элементов он взаимодействует непосредственно (кроме галогенов, золота и платины). Многие реакции соединения с кислородом протекают с выделением теплоты и света. Такой процесс называется горением. Горение в чистом кислороде происходит гораздо энергичнее, чем в воздухе.

5.Получение озона в лаборатории.

Учащиеся выполняют виртуальную лабораторную работу «Получение озона в лаборатории и изучение свойств озона».

На экране прибор озонатор, в который подается кислород. Под действием тихого электрического разряда кислород превращается в озон. Учащиеся пишут уравнение реакции:

Образовавшийся озон по трубке пропускается через синий раствор индиго. Раствор обеспечивается. Затем учащиеся получают в другом стакане осадок PbS белого цвета и подают туда озон. Осадок чернеет. Учащиеся записывают уравнение реакции в лабораторных журналах и расставляют коэффициенты методом электронного баланса:

Учащиеся делают вывод: озон - один из сильнейших окислителей. Он окисляет все материалы, кроме Au и Pt , а так же большинство неметаллов. Он переводит низшие оксиды в высшие, а сульфиды металлов в их сульфаты. Обесцвечивает красители, расщепляет кратные углерод – углеродные связи в органических веществах.

(Слайд №8) На экране уравнение реакции, являющейся качественной на озон - посинение йодкрахмальной бумаги под его воздействием:

6. Применение кислорода и озона.

Воздух и чистый кислород применяются в промышленности для получения искусственного жидкого топлива, азотной и серной кислоты, в металлургии для обжига руд и для окисления примесей в расплавленном металле. Так же его используют для сварки и резко металлов. При некоторых заболеваниях чистый кислород используют для дыхания.

При участие кислорода совершается один из важнейших жизненных процессов - дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. В сутки человеку нужно 20-30м 3 воздуха. Огромная потребность в кислороде ставит перед человечеством серьезную экологическую проблему сохранения его запасов в атмосфере. Единственный источник, пополняющий атмосферу кислородом- зеленые растения. Из них 80%-водоросли, 20%-наземные растения. Важно следить, чтобы их количество на Земле не уменьшалось.

Озон используется в смеси с воздухом или O 2 для дезинфекции водопроводной воды, отбеливания тканей, минеральных масел, как бактерицидное средство. Также озон используется в органическом синтезе для получения карбонильных соединений, в лабораторной практике – для установления положения кратных связей С=С

Элемент кислород образует такие два разных вещества - кислород О 2 и озон О 3 .

Можно ли назвать его элементом жизни?

Учащиеся отвечают, что по биологической роли химические элементы имеют двойственный характер. С одной стороны, при уменьшении содержания кислорода в воздухе может начаться кислородное голодание и даже наступить смерть. С другой стороны, повышенная концентрация кислорода оказывает общее токсическое воздействие, вызывает поражение ЦНС, судороги, нарушения обмена, воспалительные явления в легких.

Также и озон. В пределах ПДК и ниже, защищает живые организмы планеты от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей Солнца. Оказывает стимулирующее влияние на организм (повышает устойчивость к холоду, гипоксии, действию токсических веществ). При повышенных концентрациях вызывает раздражение верхних дыхательных путей, спазм бронхов, легких. Но все же, кислород - это наиболее жизненно важный химический элемент таблицы Д.И.Менделеева.

8.Решение программированного теста «Хорошо ли вы знаете элемент кислород?» Учащиеся отвечают на пять вопросов.

Тест «Знаете ли вы кислород?»

1. Сколько процентов составляет кислород в земной коре?

2.Сколько процентов составляет кислород в массе тканей растений и животных?