Сравнительная характеристика галогенов

Сравнительная характеристика галогенов

Цели

- расширить знания учащихся по теме «Неметаллы»: дать сравнительную характеристику строения атома, химической активности, свойств, биологического значения и применения галогенов; учить школьников применять полученные знания и умения на практике;

- воспитывать самостоятельность, творческое отношение к учебе, интерес к предмету, прививать потребность в здоровом образе жизни, экологической культуре, воспитывать у учащихся уверенность в себе;

- развивать мышление, стимулировать творческую активность, развивать умение работать с дополнительной литературой, компьютером, способствовать в приобретении навыков ориентации в изобилии информации, экспериментальных исследований.

Ход урока.

Девиз: « Незнающие пусть научатся,

А знающие вспомнят еще раз.»

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний. Разминка (проводит ученик): 1. Какова формула соляной кислоты? 2. Что является качественным реактивом на хлорид-ион? 3. Что такое окислитель? 4. Какие степени окисления проявляет хлор? 5. Какие продукты образуются при взаимодействии магния с соляной кислотой? 6. Какая соль железа образуется при взаимодействии хлора с железом?

3. Вступительное слово учителя. На сегодняшнем уроке мы завершим изучение темы «Галогены». Сегодня нам предстоит дать сравнительную характеристику этих элементов. Задача нашего урока – составить полное представление об элементах 7 группы на основе знаний о строении атома, химических свойствах. Также мы познакомимся с применением галогенов, их биологическим значением. Тип урока – урок- презентация. Все учащиеся поделены на 4 группы. 1-я группа готовит сообщение о положении галогенов в ПСХЭ, строении атома и об их физических свойствах. 2-я группа расскажет об открытии и применении галогенов. 3-я - предоставит информацию о химических свойствах, а 4-я расскажет о медико-биологическом и экологическом значении галогенов.

Во время урока вы зафиксируете полученные сведения в таблице.

Время подготовки 10 минут. В это время два ученика работают по карточкам:

№1

1. С какими из веществ реагирует соляная кислота? BaO, Cu, RbOH, Mg, H2SO4, CaCO3 , NaCl. Напишите уравнения возможных реакций.

2. Осуществите превращение: H2O → H2 → X → KCl → AgCl Определите вещество Х

№2

1. Допишите уравнения реакций:

а) Cl2 + H2 → в) Na2CO3 + HCl → б) Ca(OH)2 +HCl → г) Fe + HCl →

2.Составьте формулы: хлорида магния, хлорида железа (III), соляной кислоты, водорода, хлора.

План урока.

1. Положение галогенов в ПСХЭ, строение атома. Физические свойства. Распространение в природе.

2. Открытие галогенов.

3. Химические свойства галогенов.

4. Применение галогенов.

5. Медико-биологическое и экологическое значение галогенов и их соединений

1. Положение в ПСХЭ и строение атомов галогенов.

Элементы главной подгруппы VII группы – типичные неметаллы. Это и понятно, ведь их атомы содержат на внешнем энергетическом уровне семь электронов, и им не достает лишь одного электрона, чтобы завершить его. Атомы галогенов при взаимодействии с металлами принимают электрон от атомов металлов. При этом возникает ионная связь и образуются соли. Отсюда и происходит общее название подгруппы «галогены», т. е «рождающие соли».

Галогены – очень сильные окислители. Фтор в химических реакциях проявляет только окислительные свойства, и для него характерна только

степень окисления -1 в соединениях. Остальные галогены могут проявлять и восстановительные свойства при взаимодействии с более электроотрицательными элементами - фтором кислородом, азотом. Восстановительные свойства галогенов усиливаются от хлора к иоду, что связано с увеличением радиусов их атомов: атомный радиус хлора примерно в полтора раза меньше, чем атомный радиус иода.

2.Открытие галогенов.

Фтор в свободном виде получил впервые в 1886 г. французский химик Анри Муассан, который был удостоен за это Нобелевской премии. Свое название элемент получил от греческого фторос – «разрушающий».

Хлор открыт шведским химиком К. Шееле в 1774 г. Элемент получил название за свой цвет (греч. хлорос – желто – зеленый ). В жидком состоянии его впервые получил Майкл Фарадей.

Бром открыт 1826 г. французским химиком А. Баларом. Элемент назван так за свой запах ( греч. бромос – «зловонный»). Кроме того А. Балар назвал данный элемент мурид.

Иод получен в 1811 г. французским ученым Б. Куртуа, а название получил за цвет своих паров (греч. иодэс – фиолетовый). Академик А. Е. Ферсман назвал его «вездесущий».

3. Химические свойства галогенов.

Химическая активность галогенов, как неметаллов, от фтора к иоду ослабевает. Каждый галоген является самым сильным окислителем в своем периоде. Окислительные свойства галогенов отчетливо появляются при их взаимодействии с металлами. При этом, как вы уже знаете, образуются соли.

а) отношение галогенов к металлам.

Так, фтор уже при обычных условиях реагирует с большинством металлов, а при нагревании – и с золотом, серебром, платиной, известными своей химической пассивностью. Алюминий и цинк в атмосфере фтора воспламеняются.

Zn + F2 = ZnF2

Остальные галогены реагируют с металлами в основном при нагревании. Если в тугоплавкой трубке нагревать кусочек натрия в атмосфере хлора, то

трубка изнутри покроется белым налетом. Это образуются кристаллы поваренной соли NaCI – хлорида натрия.

2Na + CI2 = 2NaCI

В колбе, наполненной хлором, красиво вспыхивают и сгорают кристаллики измельченной сурьмы, образуя при этом смесь двух хлоридов сурьмы (III) и (II):

2Sb + 3CI2 = 2SbCI3

В парах брома сгорает раскаленная медная проволока:

Cu + Br2 = CuBr2

Иод окисляет металлы медленнее, но в присутствии воды, которая является катализатором, реакция иода с порошком алюминия протекает очень бурно:

2AI + 3 I2 = 2 AI I3

б) отношение галогенов к водороду.

С водородом соединяются все галогены, но при разных условиях.

H2 + F2 = 2HF реакция идет даже в темноте со взрывом.

H2 + CI2 = 2 HCI реакция идет при горении спокойно, смесь на свету реагирует со взрывом.

H2 + Br2 = 2HBr реакция идет при горении водорода в парах брома при нагревании.

H2 + I2↔ 2HI реакция обратимая, идет при нагревании иода и горении в его парах водорода.

в) отношение галогенов к сложным веществам.

Фтор с водой реагирует так энергично, что происходит возгорание. Вода горит во фторе!

2F2 + 2Н2О → 4HF + О

Хлор растворим в воде, при этом образуется хлорная вода, которая обладает отбеливающим и обеззараживающими свойствами.

CI2 +H2O = 2HCI + O (атомарный кислород- сильный окислитель). Здесь кислород выступает в непривычной для себя роли восстановителя. Об уменьшении окислительных и увеличении восстановительных свойств галогенов от фтора к иоду можно судить и по их способности вытеснять друг друга из растворов солей. Так, хлор вытесняет бром и иод из растворов их солей, например: CI2 + 2 KI = 2 KCI + I 2

(демонстрация опыта). (Для фтора эта реакция не характерна, так как она протекает в растворе, а фтор взаимодействует с водой). Если к хлориду калия прилить р-р иода, то мы не заметим никаких признаков реакции. (демонстрация опыта)

г) качественная реакция на галогенид-ион. Лабораторный опыт

Качественным реактивом на все галогенид-ионы является ион серебра. При этом выпадает творожистый осадок, интенсивность цвета которого усиливается сверху вниз.

NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3 белый осадок

NaBr + AgNO3 → Ag Br↓ + NaNO3 желтоватый осадок

KI + AgNO3 → AgI↓ + KNO3 желтый осадок

Иод способен возгоняться. Возгонка – это превращение твердого вещества при нагревании в газообразное, минуя жидкое. Этим свойством иода пользуются при его очистке (демонстрация). (качественная реакция на иод – крахмал – синее окрашивание)

Гимнастика для глаз. Ребята, какие степени окислениия принимают галогены в соединениях? (-1, 0, +1, +3, +4, +5, +6, +7.) Нарисуйте эти числа глазами в воздухе.

4. Применение галогенов и их соединений.

Галогены и их соединения широко применяют в промышленности и сельском хозяйстве.

Фтор используют в производстве химически стойких пластмасс – фторопластов. Тефлон (- CF2 – CF2 -) используется как химически стойкий материал при строительстве космических кораблей, и для производства кухонной посуды. Но фтор, входящий в состав тефлона может негативно сказаться на деятельности щитовидной железы, поэтому в последнее время

сковороды с керамическим покрытием вытесняют тефлоновые. Фторкаучук применяется для производства износостойких автомобильных шин. Из фторполимеров делают протезы кровеносных сосудов. В пищевой промышленности фреон (CF4, CCI2F2) используют для производства воздушного фруктового мороженого. Фреон также является хладагентом для холодильных установок и веществом-распылителем в аэрозольных упаковках: дезодорантов, освежителей воздуха и т.д. По мнению ученых, применение фреонов губительно действует на озоновый слой. Хлор используют как отбеливающее средство в производстве бумаги и тканей, а также для обеззараживания сточных вод. Много хлора расходуется для получения соляной кислоты в промышленности. Гексахлоран используют как инсектицид. Хлоропреновый каучук устойчив к едким веществам. Полихлорвинил –заменитель кожи – идет на производство обуви и одежды. Хлорат калия необходим в пиротехнике. Соляную кислоту применяют для очистки поверхности металлов при проведении сварочных работ. Всем известно применение поваренной соли – хлорида натрия NaCI. Но ее используют не только в пищу, а как сырье для получения Na, хлора, щелочи. Бром используют в производстве красителей. Бромиды натрия и калия успокаивающе действуют на нервную систему, поэтому их применяют в психиатрии для лечения бессоницы, эпилепсии, неврастении, коклюша. Бромид серебра применяется для приготовления фоточувствительных эмульсий. Иод применяется в медицине в виде 10-%-ного раствора в спирте. Пары иода добавляют в лампы накаливания, что увеличивает яркость света и срок службы «галогенок».

5. Биологические свойства галогенов.

Все галогены – токсичные вещества. Но между тем это – элементы, важные для жизни и здоровья человека.

Фтор входит в состав волос, ногтей, костей, зубной эмали, придавая ей прочность. Одна из зубных паст названа «Фтородент». Препаратами, содержащими химический элемент фтор, защищают зубную эмаль от кариеса. Фтор попадает в организм с водой. Повышенное содержание фтора

приводит к флюорозу, который проявляется в образовании коричневых пятен на зубах , а в дальнейшем в их разрушении.

Жидкий хлор вызывает серьезные ожоги кожи. Газообразный хлор оказывает сильное раздражающее действие, особенно на глаза и дыхательную систему. Он реагирует с водой, содержащейся в глазах, легких и слизистых оболочках органов дыхания, образуя соляную кислоту и хлорноватистую кислоту. Симптомами отравления хлором являются жжение глаз и органов дыхания, непрекращающийся кашель и, в тяжелых случаях, кровяная мокрота. В легких, отравленных хлором, может развиваться бронхиальная пневмония. В состав желудочного сока входят хлорид-ионы в виде соляной кислоты, которая уничтожает микробы, попавшие в организм с пищей.

Некоторые растения накапливают бром, иод. Это бобовые (горох, фасоль), а также морские водоросли. Бром и иод есть в теле рыб и других морских животных. Атомы брома есть в мозге человека. При переутомлении, бессоннице врачи назначают лекарства, содержащие атомы брома, например бромид натрия( NaBr) понижающий возбуждение нервной системы.

Химический элемент иод играет важную роль в обмене веществ в организме. Иод накапливается в щитовидной железе. При ее заболевании назначают иодосодержащие препараты. Если деятельность щитовидной железы приостановится в детстве, то может развиться кретинизм. Нарушение функции щитовидной железы приводит к базедовой болезни. Морская капуста, креветки – продукты, поставляющие иод в организм человека.

Экологическое действие галогенов.

Большинство ученых считают причиной образования озоновых дыр фреоны, или фторхлоруглеводороды. Широкое использовании е их в холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях привело к тому, что миллионы тонн этих веществ поступает в нижние слои атмосферы в виде бесцветных газов. Под действием УФ-излучения фреоны распадаются на ряд соединений, из которыхоксид хлора (I) наиболее интенсивно разрушает озон.

Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также страдают растения и животные.

Применение пестицидов и инсектицидов, содержащих хлор, может привести к гибели полезных насекомых и мелких животных, загрязнению водоемов и гибели рыб.

Симптомы и первая помощь при отравлениях галогенами.

Фтор вызывает воспаление слизистых оболочек и сильные долго незаживающие ожоги кожи При отравлении фтористым натрием наблюдаются следующие признаки: рвота, иногда кровью, понос, сильное возбуждение, парезы мышц, судороги, паралич дыхательного центра .Оказание первой помощи: промывание желудка, солевое слабительное, известковая вода, и обратится к врачу! При вдыхании пары хлора вызывают ожог слизистых дыхательных путей, кашель, удушье, боли в груди и в глазах, слезотечение, отёк легких, ослабление сердца. При приеме внутрь- рвота боли в желудке, мокрота, спазм голосовой щели. Первая помощь: вдыхание кислорода, вдыхать тёплые водяные пары с нашатырьным спиртом. Полный покой, постельный режим. При попадании в глаз – промывание 2% раствором соды и обратится к врачу. При вдыхании паров брома: насморк, кашель, удушье, явление бронхита и бронхопневмонии, слезотечение, конъюнктивит. Слизистая рта и языка имеет коричневый цвет. При внутреннем приеме: боли в животе, рвота и понос. Первая помощь: вдыхать водяные пары с небольшой примесью нашатырного спирта. Ингаляции с содовым раствором. Симптомы острого отравлении иодом: бурое окрашивание языка и слизистой оболочки рта, рвота бурыми и синими массами, понос, головная боль, насморк, кожная сыпь. В тяжелых случаях судороги, коматозное состояние. Помощь при отравлениях: промывание желудка 0,5% раствором тиосульфата натрия. Внутрь 20- 30г активированного угля в водной взвеси. Промывать, прополоскать, нос, рот, глотку 2% раствором соды. 4. Закрепление.

Ребята, сегодня мы работали с очень опасным веществом –хлором. Предельно допустимая концентрация (ПДК) этого галогена в воздухе= 1мг/м3. Давайте решим задачу и выясним, не превысили ли мы это содержание. Рассчитайте концентрацию хлора в воздухе (мг/м3), выделившегося при взаимодействии 0,3 г MnO2 c раствором, содержащим 0,73 г соляной кислоты.

Дано: Решение

m (MnO2)= 0,3г MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 Н2О

m(HCl)=0,73г υ (MnO2)= 0,3г/87г/моль = 0,00034 моль

υ (HCl) = 0,73г/36,5г/моль = 0,02 моль

m(Cl2) -? υ (MnO2) : υ (HCl) = 1:4 HCl в избытке, расчет ведем от

М (MnO2)= 87г/моль (MnO2)

М (HCl) = 36,5 г/моль υ (Cl2) = υ (MnO2) = 0,00034 моль

М(Cl2) = 71г/моль m(Cl2) = 0,00034 моль ×71г/моль = 0,024г V (класса)= 10× 6× 3 =180 м3 0,024г /180 м3 = 0,00013 г/ м3 = 0,13мг/ м3

Сравните с ПДК хлора в воздухе и сделайте вывод.

1. Каким дезодорантом советуют пользоваться экологи?

а) аэрозольным

б) шариковым.

2. Какой элемент назван «зловонным»?

3. Кто открыл иод?

4.Что общего в строении атомов галогенов?

5. Как изменяются окислительные свойства галогенов в группе сверху вниз?

6. Что является качественным реактивом на галогенид-ион?

7. К какому заболеванию приводит нехватка фтора в организме?

8. Какое соединение вызывает образование озоновых дыр?

9. Какие продукты являются поставщиком иода в организм?

Домашнее задание: §50 упр.1-6 Задача с.172