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
| |
