Урок подготовила учитель химии высшей квалификационной категории Давыдова Наталья Георгиевна.
Урок по теме "Химические свойства и применение алканов". 10 класс. Базовый уровень. Цели: Образовательная: изучение химических свойств алканов, опираясь на строение. Развивающая: продолжить формирование умения составлять уравнения химических реакций, умений анализировать, сравнивать делать собственные выводы. Воспитательная: воспитание патриотизма на примерах значительных вкладов в химическую науку русских и советских ученых, показать использование алканов и их производных в мирных целях
Задачи: Изучить важнейшие химические свойства алканов и показать их зависимость от особенностей строения предельных углеводородов. Совершенствование составления структурных формул гомологов, изомеров, номенклатуры, уравнений химических реакций. Раскрыть важнейшие области практического применения алканов ^ Урок изучения нового материала с использованием компьютерных технологий
Используемые учебники и учебные пособия: Н.Е. Кузнецова. Химия. 10 класс. Базовый уровень. Вентана Граф. Москва. 2009. .. . Н.Е. Кузнецова. Химия. Методическое пособие. 10 класс. Базовый уровень. Вентана Граф. Москва. 2008 Н.Е. Кузнецова.А.Н. Лёвкин. Задачник по химии 10 класс. Вентана Граф. Москва. 2011.
Используемое оборудование: Компьютер, проектор, презентация «Химические свойства алканов» ^ : Видеоопыт «Взрыв метана с кислородом» http://school-collection.edu.ru/catalog/res/76f609e3-5da6-7559-4264-68d3548bb069/view/ ^ http://school-collection.edu.ru/catalog/res/5e8f612a-b762-9f6b-de63-c5dc1d3e64c5/view/ «Горение жидких углеводородов» http://school-collection.edu.ru/catalog/res/47cbac0d-2c6b-46bc-d57f-4b250cfa0e07/view/
«Химические свойства алканов» http://www.youtube.com/watch?v=CnJnT9tXzaQ
^ | Деятельность учителя | Деятельность обучающегося | 1.Организационный | Приветствует учащихся, проверяет готовность класса к уроку. Объявляет тему. Направляет учащихся для правильной постановки цели.
| Записывают в тетради тему урока. Ставят цель урока | 2.Актуализация знаний | Работа с таблицами “Строение метана” и “Строение этана» Что общего в строении молекул метана, этана, бутана вы видите? Чему равны валентные углы в молекулах гомологов метана? Почему углеродный скелет у молекулы бутана имеет зигзагообразную форму? Виды химической связи в молекулах этана, бутана?
| Смотрят, отвечают на поставленные вопросы. Проанализировав информацию, учащиеся делают выводы. Для гомологов метана характерно: тетраэдрическое строение атома углерода (SP3-гибридизация); одинаковое значение всех валентных углов; наличие С – С и С – Н химических связей.
|
| Фронтальная беседа с учащимися Предлагает вопрос: Почему алканы называют “предельными” или “насыщенными” углеводородами? Предельные углеводороды характеризуются малой реактивной способностью. Их называют инертными, химически стойкими, парафинами (от латинского parum affinis – “мало сродства”).
| Отвечают на поставленные вопросы, дают определение алканам. |
| Предлагает вопрос: Каковы физические свойства алканов? Плавно переходит к изучению химических свойств алканов.
| Дают характеристику физических свойств алканов. | 3.Изучение нового материала
| Рассматриваются химические свойства алканов и области их применения Низкая реакционная способность алканов обусловлена очень малой полярностью связей С-С и С-Н в их молекулах вследствие почти одинаковой электроотрицательности атомов углерода и водорода. Предельные углеводороды в обычных условиях не взаимодействуют ни с концентрированными кислотами, ни со щелочами, ни даже с таким активным реагентом как перманганат калия. Окисление Горение При поджигании на воздухе алканы горят, превращаясь в двуокись углерода и воду и выделяя большое количество тепла. CH4 + 2O2 ––пламя> CO2 + 2H2O C5H12 + 8O2 ––пламя> 5CO2 + 6H2O Показывает видеоопыт: «Горение метана и изучение его физических свойств» http://school-collection.edu.ru/catalog/res/5e8f612a-b762-9f6b-de63-c5dc1d3e64c5/view/ Смесь метана с кислородом или воздухом при поджигании может взрываться. Наиболее сильный взрыв получается при объёмных отношениях 1 : 2 (с кислородом) или 1 : 10 (с воздухом), т.к. метан и кислород вступают в реакцию полностью. Подобные смеси опасны в каменноугольных шахтах. Чтобы обеспечить безопасность работы в шахтах, там устанавливают анализаторы, сигнализирующие о появлении газа, и мощные вентиляционные устройства. Горение пропан-бутановой смеси можно продемонстрировать на примере газовой зажигалки. При горении алканов выделяется много теплоты, что позволяет использовать их в качестве источника энергии. Но большая часть их используется в качестве сырья для получения других продуктов. «Горение жидких углеводородов» Подводит учащихся к выводу, что данные химические реакции сопровождаются полным разрушением молекулы алкана | Отвечают на вопросы (вспоминают об инертности класса углеводородов, приводя в пример их старое название – парафины (от лат. parum affinis - малое сродство).
Объясняют видеоопыт, записывают уравнения химических реакций: 1 вариант Горение метана 2 вариант Горение пентана
Лабораторный опыт «Горение нефти» | Проблемный вопрос: Какие из связей в алканах углерод-углеродные или углерод-водородные будут разрываться легче? Рассматривает возможность протекания реакций алканов, идущих с разрывом С_Н связей. Какие условия необходимы для протекания этих реакций? Какой тип разрыва связей имеет место? По какому механизму протекают данные реакции? ^ (протекают с галогенами и другими окислителями при определённых условиях: свет, температура). Галогенирование СН4 + Cl2 CH3Cl + HCl СН3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl СН2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl СНCl3 + Cl2 CCl4 + HCl Механизм цепных реакций достаточно сложен, объяснение ему было дано русским учёным Н.Н. Семёновым, за что он в 1956 г. был удостоен Нобелевской премии. 2.Нитрование. Несмотря на то, что в обычных условиях алканы не взаимодействуют с концентрированной азотной кислотой, при нагревании их до 140°С с разбавленной (10%-ной) азотной кислотой под давлением осуществляется реакция нитрования – замещение атома водорода нитрогруппой (реакция М.И.Коновалова). СН4 + HO-NO2 = CH3-NO2 + H2O Эта реакция была проведена в 19 веке и про учёного говорили, что он сумел оживить «мертвецов» 3.. Изомеризация. Под влиянием катализаторов при нагревании углеводороды нормального строения подвергаются изомеризации - перестройке углеродного скелета с образованием алканов разветвленного строения. C H3-CH2-CH2-CH3 AlCl3 CH3-CH-CH3 CH3 n-бутан 2-метил пропан
| Смотрят презентацию, слушают, отвечают на вопросы, делают выводы Записывают уравнения реакций | Рассматривает возможность протекания реакций алканов, сопровождающихся отщеплением части молекулы. Как называются подобные реакции? При нагревании до температуры выше 500° в молекулах алканов происходит разрыв связей между атомами углерода. И могут образоваться углеводороды с меньшей молярной массой. Не только алканы, но и алкены. Этот процесс называется термическим крекингом (от англ. tocrack– «колоть, расщеплять»). C 10H22---------C5H12+C5H10 C10H22---------C4H10+C6H12 В результате крекинга образуется смесь алканов и алкенов с меньшим количеством атомов углерода в молекулах, чем у исходного углеводорода. Чем выше температура крекинга, тем более легкие углеводороды образуются в результате. В настоящее время в промышленности крекинг проводят чаще всего, используя катализаторы. В качестве катализаторов обычно применяют алюмосиликаты. Каталитический крекинг протекает при более низких температурах, чем термический, и при этом происходит не только простое расщепление углеводородов, но и перестройка их углеродного скелета или изомеризация. В результате образуются углеводороды с более разветвлённым скелетом, чем исходные. (каталитический крекинг – схема) Это важно для повышения качества топлива. Каталитический крекинг углеводородов нефти – один из промышленных способов повышения октанового числа бензина. При увеличении температуры можно достичь такой степени протекания реакции, при которой органические вещества – углеводороды – полностью разлагаются на углерод и водород. Такой процесс называется пиролизом. С Н4 С+2Н2 При пропускании нагретого алкана над платиновым или никелевым катализатором может отщепиться водород. Этот процесс называется дегидрированием. C 3H8 C3H6 + H2 В результате этой реакции получаются непредельные углеводороды - алкены. Есть еще один важный процесс, при котором алканы, содержащие более 6 атомов углерода, нагревают над сложным катализатором. Этот катализатор обычно состоит из алюмосиликатов с добавкой платины. В результате отщепляется водород и образуются ароматические углеводороды – арены. Такой процесс называют риформингом Его, так же, как и крекинг, используют в промышленности для получения бензина с высоким октановым числом. Есть еще важная для промышленности реакция алканов – конверсия. С Н4+Н2O CO+3H2 Так называют взаимодействия алканов, из которых чаще всего используют природный газ с парами воды. При высокой температуре около 1000 образуется смесь оксида углерода – угарного газа и водорода. Эту смесь называют синтез газ. Часто ее не разделяют, а используют для получения разных органических веществ.
| Смотрят презентацию, слушают, отвечают на вопросы, делают выводы (отмечают причину термической устойчивости метана в достаточной прочности С – Н связей) | Закрепления знаний | Найдите в учебнике области применения хлорзамещённых алканов и запишите в тетрадь. По презентации: «Проверь себя» | Работают с учебником Отвечают на тесты | Рефлексия | Какую бы выделили реакцию, которая самым главным образом характеризует алканы, как предельные углеводороды? Назовите самые важные области применения алканов. Творческое задание по желанию: Составить генетическую цепь, используя полученные знания химических свойств (3-4 звена) Подготовить сообщение о хлороформе. | Отвечают на вопрос, определяют, что химические свойства алканов зависят от их строения | Домашнее задание | Объяснение домашнего задания. По задачнику решить задачи: 2-16 и 2-20
| Записывают в дневнике домашнее задание: §8, вопрос 3 Дополнительно, химические свойства алканов http://www.youtube.com/watch?v=CnJnT9tXzaQ | Подведение итогов | Объявление итогов урока | Слушают учителя | |