Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №24/2007

Я ИДУ НА УРОК

Сера, ее физические
и химические свойства

Методическая разработка

Чтобы познать невидимое,
смотри внимательно на видимое.
(Древняя мудрость.)

Цели и задачи урока. Обучающие: дать общую характеристику халькогенов, рассмотреть физические и химические свойства серы, нахождение ее в природе и применение.

Развивающие: продолжить развитие умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы, наблюдать и объяснять результаты демонстрационного эксперимента.

Воспитательные: продолжить формирование таких качеств личности, как ответственное отношение к порученному делу, умение объективно оценивать результаты своего труда.

Методы и методические приемы. Выполнение упражнений, фронтальная беседа, самостоятельная работа учащихся с учебником (Габриелян О.С. Химия-9. М.: Дрофа, 2005), демонстрация опытов, заслушивание сообщений, решение задач.

Оборудование и реактивы. Пробирки, стаканчик, штатив, спички, спиртовка, ступка с пестиком, фарфоровые тигли; сера, ацетон, сероуглерод.

Подготовка к уроку. За неделю до урока учащимся было дано задание найти материал о сере.

ХОД УРОКА

В начале урока проверяется домашнее задание по предыдущей теме.

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Учитель. Сегодня мы будем изучать новую подгруппу веществ, в состав которых входит и тот элемент, о котором есть такая загадка: «Возьмите первый слог названия “лунного элемента” и прибавьте к нему первый слог радиоактивного металла, открытого супругами Кюри в 1898 г. Вы получите название элемента, которое в переводе на русский язык обозначает светло-желтый».

Кто из вас догадался, что это за элемент? (Сера.)

Общая характеристика элементов
главной подгруппы VI группы

Учитель. Рассмотрим элементы, которые относятся к главной подгруппе VI группы. Эти элементы наываются халькогены. Название происходит от греческих слов «chalkos» – медь и «genos» – рожденный, т.е. «рождающие медные руды».

Заполните таблицу, в которой необходимо указать строение атомов, электронной оболочки, характерные степени окисления.

Один ученик работает у интерактивной доски, заполняя таблицу, остальные выполняют работу в тетрадях.

Таблица

Символ элемента

Строение атома

Строение внешней
электронной оболочки

Характерные степени
окисления

O

     

S

     

Se

     

Учитель. Сравните по строению кислород и серу. Дайте краткую характеристику атома серы.

Ученик. У серы, как и у кислорода, на внешнем энергетическом уровне 6 электронов, 2 из которых неспаренные. По сравнению с атомами кислорода атомы серы имеют больший радиус, меньшее значение электроотрицательности, поэтому при взаимодействии с кислородом проявляют выраженные восстановительные свойства. С окислителями сера образует соединения со степенями окисления +2, +4, +6. По отношению к менее электроотрицательным элементам (водород, металлы) сера проявляет окислительные свойства и приобретает степень окисления –2.

Учитель. Назовите соединения, в которых сера проявляет различные степени окисления.

Ученик. Н2S, SCl2, SO2, SO3.

Нахождение в природе и получение серы

Учитель. Серу получают на ее природных месторождениях. Давайте послушаем учащегося, который расскажет, что интересного он нашел об этом элементе.

Ученик (рассказывает материал, который подготовил самостоятельно дома). Залежи свободной серы имеются в Западной Украине, в Туркмении – в пустыне Каракум, в Узбекистане, по берегам Волги.

Кроме самородной серы, в природе много соединений, в состав которых входит сера:

цинковая обманка ZnS,

киноварь HgS,

свинцовый блеск PbS,

медный колчедан Cu2S,

железный колчедан (пирит) FеS2,

глауберова соль Na2SO410H2O,

гипс CaSO42H2O,

барит BaSO4.

Сера содержится не только в земной коре, но и в водах Мирового океана, например, в виде сульфатов натрия, калия, магния.

Учитель. Чтобы получить серу, в ее подземные отложения под давлением нагнетают перегретую воду, которая расплавляет серу; затем подают сжатый воздух, заставляющий жидкую серу подниматься на поверхность по специально проложенным трубам. Получаемая сера имеет высокую степень чистоты (95%).

Существует своеобразный способ определения качества твердой серы, описанный в русской инструкции XIX века: «Если ты хочешь испытать серу, хороша она или нет, то возьми кусок серы в руку и поднеси к уху. Если сера трещит так, что ты слышишь ее треск, значит, она хороша; если же сера молчит и не трещит, то она не хороша...» Этот способ не устарел и сейчас: «трещит» только сера, содержащая не более 1% примесей.

Сера – простое вещество

Учитель. Для серы, как и для кислорода, характерна аллотропия. Известно много модификаций серы с циклическим или линейным строением молекул. Прочитайте учебник и составьте схему. В обычных условиях сера существует в виде ромбической модификации. Ее молекулы содержат по восемь атомов серы, соединенных одинарными ковалентными связями в замкнутый цикл. Ромбическая сера – твердое кристаллическое вещество желтого цвета, практически нерастворимое в воде, но хорошо растворимое в сероуглероде и ацетоне.

Ученик проводит опыты, подтверждающие физические свойства серы: растворение серы в сероуглероде* и ацетоне, нерастворимость в воде.

Ученик. Из проделанных опытов можно сделать вывод, что сера не растворяется в воде, но хорошо растворяется в других растворителях.

Учитель. При температуре более 95 °С ромбическая сера превращается в моноклинную. Если закипевшую серу вылить в стакан с холодной водой, то получится еще одна модификация серы – пластическая. (Демонстрация опыта.)

Чем можно объяснить, что сера – вещество твердое при обычных условиях, а хлор – газообразное?

Ученик. Атомы серы образуют более крупные молекулы.

Учитель. Какого типа кристаллическая решетка у серы?

Ученик. Молекулярная.

Учитель. Как практически можно определить тип кристаллической решетки?

Ученик. Нужно расплавить вещество.

Ученик делает отчет о проделанном заранее опыте. В фарфоровых чашках он нагревал йод, серу и графит. Делает вывод, что у серы так же, как и у йода, молекулярная кристаллическая решетка.

Химические свойства

Учитель. На основании строения атомов сделайте предположения о химических свойствах серы.

Ученик. Можно предположить, что сера будет взаимодействовать с металлами, водородом, кислородом.

Учитель. Действительно, сера взаимодействует с перечисленными веществами. Химические свойства серы подразделяются на окислительные и восстановительные.

Взаимодействие с металлами:

2Na + S = Na2S, Zn + S = ZnS.

Взаимодействие с кислородом:

S + O2 = SO2.

Горючесть серы, легкость, с которой она соединяется с металлами, объясняет причину, почему она обязательная составная часть металлических руд.

Наивное представление алхимиков о сере выражено в небольшом стихотворении:

Семь металлов создал свет,
По числу семи планет:
Дал им Космос на добро
Медь, железо, серебро,
Злато, олово, свинец…
Сын мой! Сера им отец!..

(Н.А.Михайлов.)

Взаимодействие с водородом:

H2 + S = H2S.

Взаимодействие с галогенами:

S + Cl2 = SCl2.

Взаимодействие со сложными веществами:

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O.

Применение серы

Учитель. Давайте заслушаем небольшой рассказ. Постарайтесь запомнить, где применяется сера.

«Огнедышащий дракон» (сообщение учащегося)

Ученик. Я – Сера. Нахожусь в периодической системе Д.И.Менделеева под номером 16. Мои соседи – Фосфор и Хлор. У Фосфора заморочка вспыхивать и светиться, а Хлор все время что-то отбеливает. Ну а я много какими свойствами обладаю. Ой, подождите, кажется, ко мне пришли мои соседи.

– Привет, Фосфор! У меня лампочка перегорела, может, посветишь пока тут? А ты, Хлор, постирай, пожалуйста, мою любимую белую футболочку.

– Хорошо, мы все сделаем. Только расскажи о себе, может, и мы что в тебе углядим, будешь тоже нам помогать! – закричали соседи.

– Ну что ж, пошли в комнату на диваны. Слушайте…

Люди начали меня использовать уже за две тысячи лет до н.э. в Древнем Египте для приготовления красок и изготовления косметических средств, а в Древней Греции меня сжигали в целях дезинфекции вещей и воздуха в помещениях. Одна из причин этой известности – распространенность самородной серы в странах древнейших цивилизаций. Меня сжигали при различных церемониях и ритуалах. С моей помощью боролись с насекомыми.

Я нужна везде. Бумага, резина, эбонит, спички, ткани, лекарства, косметика, пластмассы, взрывчатка, краска, удобрения и ядохимикаты – вот далеко не полный перечень вещей и веществ, для которых нужен элемент № 16.

Название мое идет от санскритского слова «сира», что значит светло-желтый.

А алхимики изображали меня в виде огнедышащего дракона.

Я содержусь в бобовых растениях, овсяных хлопьях, яйцах.

Мой брат – Сероводород. После его посещений мне приходится неделю проветривать свое жилище. Он к тому же обладает ядовитыми свойствами.

Ох, зря я вам все это рассказала про себя. Сейчас дадите кучу поручений. И кто меня за язык тянул?!

– Да ладно тебе жалеть! Подумаешь! Нас-то ты сколько уже в своих целях используешь? А?

– Да, повезло людям с нами! Такими элементами!

(А.Полякова, 9-й класс.)

Учитель. Скажите мне, пожалуйста, где же применяется сера.

Ученик. Это медицина, производство удобрений, резины, спичек, взрывчатки, пластмассы, красок и т.д.

Учитель. Примерно половина добываемой в мире серы идет на производство серной кислоты. Чтобы получить 1 т серной кислоты, нужно сжечь более 300 кг серы. Чтобы произвести 1 т целлюлозы, нужно затратить более 100 кг серы.

В Канаде изготовлен серный пенопласт, который применяется в строительстве шоссейных дорог и при прокладке трубопроводов в условиях вечной мерзлоты. В Монреале построен одноэтажный дом, состоящий из необычных блоков: 70% песка и 30% серы.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАНИЙ

Учитель. Мы с вами сегодня познакомились с элементами, носящими название «халькогены». Дайте краткую характеристику этих элементов.

Ученик дает характеристику.

Упражнения

Задания заранее заготовлены на интерактивной доске. Учащиеся выполняют задания в тетрадях. Каждое задание проверяется. Ответы демонстрируются на интерактивной доске.

Задание 1. Из данного перечня веществ выберите те, с которыми взаимодействует сера: вода, цинк, водород, железо, магний, кислород, соляная кислота. Напишите уравнения реакций.

(Ответ. S + Zn = ZnS, S + H2 = H2S,
S + Fe = FeS, S + Mg = MgS,
S + O2 = SO2.)

Задание 2. Вычислите массу железа и массу серы, которые потребуются для получения сульфида железа(II) массой 22 г.

(Ответ. m(Fe) = 14 г, m(S) = 8 г.)

Задание 3. Вычислите массу серы, которую надо сжечь, чтобы получить сернистый газ объемом
56 л (н.у.). Какой объем кислорода для этого потребуется?

(Ответ. m(S) = 80 г, V(O) = 56 л.)

Задание 4. Напишите возможно большее количество уравнений реакций, которые можно осуществить, располагая только серой и водой. (Можно использовать различные аппараты и катализаторы.)

(Ответ. H2O = Н2 + O2, S + Н2 = H2S,
S + О2 = SО2.)

В заключение урока учащиеся выполняют тест и осуществляют самопроверку.

1. Строение атома серы:

2. Для атома серы наиболее характерны степени окисления:

а) –2, +2, +4, +6; б) –2, +4, +5, +6;

в) –2, +1, +3, +6; г) –2, +2, +4.

3. Какой модификации серы не существует:

а) ромбической; б) тетраэдрической;

в) моноклинной;  г) пластической?

4. Сера не растворяется в:

а) ацетоне;  б) воде;

в) сероуглероде;  г) толуоле.

5. При комнатной температуре без первоначального нагревания сера реагирует с:

а) железом;  б) цинком;

в) алюминием;  г) ртутью.

6. В каком виде сера практически не встречается в природе:

а) самородная;  б) сульфидная; 

в) сульфатная;  г) сульфитная?

Ответы. 1 – в; 2 – а; 3 – б; 4 – б; 5 – г; 6 – г.

Домашнее задание. Прочитать § 21, выполнить упражнение 3 по учебнику О.С.Габриеляна «Химия-9» (М.: Дрофа, 2005).


* Сероуглерод ядовит и легко воспламеняется, поэтому его не выдают на руки даже студентам. – Прим. ред.

Л и т е р а т у р а

Власов Л., Трифонов Д. Занимательно о химии. М.: Молодая гвардия, 1968; Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Настольная книга учителя химии. М.: Дрофа, 2002; Малышкина В. Занимательная химия. Серия «Нескучный учебник». СПб.: Тригон, 1998.

О.П.ТИШКИНА,
учитель химии школы № 41
(г. Калининград)