Урок химии в 11 классе Тема урока: «Физические и химические свойства алканов» Цели урока: Образовательные: 1. Обеспечить усвоение особенностей физических и химических свойств у алканов; 2. Отработать навыки составления уравнений химических реакций, характеризующих свойства алканов; 3. Добиться усвоения механизма галогенирования алканов и прогнозирования протекания реакций замещения у различных атомов углерода. Развивающие: 1. Развитие аналитического и синтезирующего мышления; 2. Развитие познавательных умений. Воспитательные: 1. Воспитание мотивов учения и дисциплинированности; 2. Содействовать становлению нравственных и экологических устоев личности. Тип урока: изучения нового учебного материала. Методы: монологические, диалогические, эвристической беседы. Оборудование: 1. Доска; 2. Мультимедийное оборудование; 3. Компьютерная презентация «Физические и химические свойства алканов»; 4. Видеоролики: «Взаимодействие метана с перманганатом калия и бромной водой», «Пространственное строение этана», «Реакция замещения», «Горение метана», «Горение алканов», «Взрыв метана»; 5. Экран; 6. Карточки с заданием (тест); 7. Карточки с дозированной помощью; 8. Учебник Оформление доски: 13.12.11 Физические и химические свойства алканов. План урока: 1. 2. 3. 4. 5. Организация начала урока………………………………..2 мин.; Актуализация знаний……………………………………..7 мин.; Изучение нового материала……………………………....20 мин.; Этап проверки понимания и закрепления знаний………9 мин.; Подведение итогов на рефлексивной основе……………2 мин. Ход и содержание урока: I. Организационный момент. Цели урока. (слайд 1) Учитель: На сегодняшнем уроке мы продолжим изучение органических веществ. Перед нами стоит задача – изучить физические и химические свойства предельных углеводородов. Вспомнить понятия «Углеводороды», «Алканы», «Гомологи». II. Подготовительный этап. Актуализация знаний Давайте с вами вспомним. -Какие вещества называются углеводородами? (слайд 2) -Органические вещества, состоящие из атомов углерода и водорода. - Какие углеводороды называются алканами? (слайд 3) -Органические вещества, состоящие из атомов углерода и водорода, имеющие в своем строении между атомами углерода только одинарные связи, с общей формулой CnH2n+2. - Как называется первый представитель алканов и какую он имеет формулу? (слайд 4) -Метан; Молекулярная формула молекулы метана CH4 - Какое же пространственное строение будут иметь гомологи метана? (слайд 5) - Строение молекул других алканов. (слайд 6) -Какие вещества называют гомологами? (слайд 7) -Соединения, сходные по строению, а значит, и по химическим свойствам и отличающиеся друг от друга на одну или несколько групп CH2, называются гомологами. III. Рассмотрение нового материала урока. Мы вспомнили состав, строение алканов. Сейчас нам предстоит изучить физические и химические свойства данного класса веществ. Тема нашего урока «Физические и химические свойства алканов» (слайд8) 1. Физические свойства алканов (слайды 9-10) 1)Температуры плавления и кипения увеличиваются с молекулярной массой и длиной главной углеродной цепи При нормальных условиях неразветвлённые алканы с CH4 до C4H10 — газы; с C5H12 до C15H32 — жидкости; после C16H34 — твёрдые тела. Температуры плавления и кипения понижаются от менее разветвленных к более разветвленным. Так, например, при 20 °C н-пентан — жидкость, а неопентан — газ. Все алканы легче воды, в ней не растворимы, однако растворимы в неполярных растворителях (например, в бензоле) и сами являются хорошими растворителями. 2)МЕТАН – газ, без цвета и запаха, почти в 2 раза легче воздуха, мало растворим в воде. Он образуется в природе в результате разложения без доступа воздуха остатков растительных и животных организмов. Поэтому может быть обнаружен в заболоченных водоемах, где появляется в виде пузырьков газа, или накапливается в каменноугольных шахтах, куда выделяется из угольных пластов. В значительном количестве (80-97%) метан содержится в природном газе и в попутных нефтяных газах. (слайд 11) 3)ЭТАН, ПРОПАН И БУТАН входят в состав природного и попутного нефтяного газов. АЛКАНЫ содержатся в нефти. С ростом относительной молекулярной массы наблюдается переход количественных отношений в качественные: изменяется агрегатное состояние, возрастают температуры плавления и кипения. (слайд 12) 1. Химические свойства алканов. В обычных условиях алканы химически инертны. Они устойчивы к действию многих реагентов: не взаимодействуют с концентрированными серной и азотной кислотами, с концентрированными и расплавленными щелочами, не окисляются сильными окислителями – перманганатом калия KMnO4 и т. п. (слайды 13 - 14) Насыщенные или предельные и поэтом алканы химически малоактивны и могут вступать в реакции замещения и отщепления, горения при создании необходимых условий. (слайд 15) 1)Реакции замещения: (слайды 16 – 21) А) Реакции галогенирования, т.е. замещения галогенами (за исключением фтора) CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl (на свету) Теперь мы познакомимся с Вами с тем, каким образом протекает данная реакция, т.е. узнаем ее механизм. На первой стадии – инициировании происходит гомогенный распад молекул галогена на свету на радикалы: Cl2 = 2Cl· На второй стадии – росте цепи, радикалы атакуют молекулы, находящиеся в системе. Cl· + CH4 = CH3· + HCl CH3· + Cl2 = CH3Cl + Cl· Третья стадия приводит к взаимодействию радикалов между собой и называется – обрыв цепи. CH4· + Cl· = CH3Cl CH3· + CH3· = CH3-CH3 2Cl· = Cl2 Таким образом, механизм данной реакции принято считать цепным свободнорадикальным. Данная реакция может протекать в молекулах алканов до тех пор, пока не будут замещены все атомы водорода. В случае галогенирования метана и этана не возникает вопрос о том, где же произойдет замещение, т.к. все атомы водорода равноценны, но как же быть в случае с алканами более сложного строения? На этот вопрос можно ответить, если рассмотреть взаимное влияние в углеводородных радикалах (первичных, вторичных и третичных). Было установлено, что реакции замещения легче протекают у третичных атомов углерода, чуть сложнее – у вторичных, еще сложнее – у первичных. С-С-С С-С-С С-С С третичный атом углерода вторичный атом первичный атом Б) реакция нитрования по Коновалову (с раствором азотной кислоты при 120ºС). RH + HNO3 = R NO2 + HOH (слайд 22) B) Сульфирование – замещение атома водорода сульфогруппой. При нагревании конц. серная кислота («дымящаяся») дает с высшими парафинами сульфокислоты. R-H + H2SO4 → R-SO3H + H2O (слайд 22) Запомните! (слайд 23) Для алканов характерны реакции замещения атомов водорода на другие атомы или группы атомов. В этих реакциях водород никогда не выделяется, а образуется галогеноводород или вода. Замещение у алканов идет в первую очередь по менее гидрогенизированному атому углерода. 2).Реакции отщепления. (слайд 24) А) дегидрирования – отщепления водорода (нагрев; катализатор) CnH2n+2 = CnH2n + H2 Б) крекинг алканов (при 400-500 ºС) – разрушение цепи с образованием алкана и алкена. Например: C4H10 = C2H4 + C2H6 Или CnH2n+2 = CmH2m+2 + CbH2b В) термического разложения (нагрев до 1000ºС). CnH2n+2 = n C+ (n+1)H2 Г) пиролиз метана (нагрев до 1500 ºС) 2CH4 = C2H2 + 3 H2 3). Реакции изомеризаци (слайд 25) Изомеризация – образования изомеров (катализатор – AlCl3) (начиная с С4). C-C-C-C-C = C-C-C-C C н-пентан 2-метилбутан 4).Реакции окисления. (слайд 26 - 31) А) горение CnH2n+2 + (1.5n+0.5) O2 = nCO2 + (n+1) H2O Запомните! (слайд 32) Аланам характерны следующие химические реакции: 1. Реакции замещения; 2. Реакции отщепления; 3. Реакции изомеризации; 4. Реакции окисления (горение). IV. Первичная проверка понимания и закрепления знаний 1)Составить уравнения химических реакций, характеризующих свойства гептана (работа на доске вместе с учащимися, они диктуют, учитель – записывает). 2)Вопросы для самотестирования (слайды 33 – 37) 1. Назовите по систематической номенклатуре алкан строения: а) 1-метил-2-этилбутан б) 2-метил-3-этилбутан CH3 – CH – CH – CH3 в) 2-этил-3-метилбутан г) 2, 3-диметилпентан CH3 C2H5 2. Укажите формулы гомологов метана: а) C3H8 б) C4H8 в) C4H!0 г) C7H8 3. Каким соединениям даны неправильные названия? а) 2-метилпентан б) 2-этилбутан в) 1-метилпентан г) диметилбутан 4. Какое вещество имеет наибольшую температуру кипения? а) бутан б) пропан в) 2-метилбутан г) пентан 5. Какие характеристики применимы для описания реакции хлорирования этана? а) цепная б) свободнорадикальная в) протекает в темноте без нагревания г) сопровождается гомолитическим разрывом связей 6. Для алканов невозможны реакции: а) замещения б) полимеризации в) присоединения г) изомеризации 7. В отличие от пропана бутан вступает в реакцию: а) горения в кислороде б) хлорирования при освещении в) разложения на простые вещества при сильном нагревании г) изомеризации 8. Как изменяется массовая доля углерода в алканах с возрастанием их молярной массы: а) не изменяется в) уменьшается б) возрастает г) изменяется немонотонно - проверка теста (слайды 38 -39) - выставление оценок учащимися за тест (слайды 40) 3)Выводы по уроку: (слайд 41) 1. При нормальных условиях неразветвлённые алканы с CH4 до C4H10 — газы; с C5H12 до C15H32 — жидкости; после C16H34 — твёрдые тела. 2. В обычных условиях алканы химически инертнты. При создании необходимых условий для них характерны реакции замещения, отщепления, изомеризации. окисления (горение). V. Подведение итогов. Рефлексия. (слайд 42) В заключение – рефлексивный тест. 1. Узнал(а) много нового. 2. Мне это пригодится в жизни. 3. Было над чем подумать. 4. На возникшие вопросы я получил(а) ответ. 5. Поработал(а) добросовестно, цель достигнута. На доске два рисунка с рожицами (с улыбкой и без). Предлагается выбрать вариант ответа в рефлективном тесте и зарисовать рисунок рожицы, который отражает отношение ученика к проведенному уроку на листах с кроссвордом. Учитель благодарит учащихся за работу на уроке, комментирует полученные оценки за урок. (слайд 43)
