Урок "Ацетилен – представник алкінів" (9 клас)

Тема. Ацетилен – представник алкінів.

Мета:

навчальна: сформувати поняття про гомологічний ряд алкінів; ознайомити учнів зі складом, будовою, фізичними та хімічними властивостями, застосуванням ацетилену, розглянути його електронну та структурну формули; порівняти властивості алканів, алкенів, алкінів; закріпити вміння розв’язувати розрахункові задачі.

розвивальна: розвивати пізнавальні вміння та вміння застосовувати теоретичні знання на практиці.

виховна: формувати інтерес до вивчення хімії.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Форми роботи: фронтальна, індивідуальна, робота в групах.

Методи навчання: словесні, пояснювально-ілюстративні, репродуктивні, частково-пошукові, практичні, інтерактивні.

Обладнання: комп’ютер, проектор, мультимедійна презентація до уроку, дидактичні картки, набір для збирання кулестержневих моделей молекул.

Хід уроку

І. Організаційний етап

Добрий день! Сідаємо зручно за парти. За дверима залишаємо напруження! Посміхаємось, адже на вулиці весна, і з гарним настроєм розпочнемо урок!

Бажаю успіху!

ІІ. Актуалізація опорних знань

Ми розпочали вивчати найважливіші органічні сполуки і сьогодні на уроці продовжимо знайомство із вуглеводнями.

Сьогодні я пропоную вам  познайомитися  із ацетиленом ( інша назва – етин) як найпоширенішим представником групи вуглеводнів – алкінів.

Тема уроку. Ацетилен – представник алкінів.  (Записуємо в зошити).

Спочатку пригадаємо основні поняття.

Бліц-опитування

1.     Які речовини називають вуглеводнями?

2.     Який тип хімічного зв’язку характерний для вуглеводнів?

3.     Як називаються вуглеводні, в молекулах яких є лише прості (одинарні ) зв’язки?

4.     Назвіть загальну формулу насичених вуглеводнів.

5.     Як називаються вуглеводні, в молекулах яких є один подвійний зв'язок?

6.     Назвіть загальну формулу етиленових вуглеводнів.

7.     Як називають сполуки, що мають подібну будову молекул, подібні властивості, але відрізняються за складом на одну або кілька груп –СН₂ ?

8.     Які реакції найтиповіші для алканів?

9.     Які реакції найтиповіші для алкенів?

10.            Які реакції називаються реакціями гідрування?

11.            Які реакції називаються реакціями галогенування?

12.            Які реакції називаються реакціями гідрогенгалогенування?

ІІІ. Мотивація пізнавальної діяльності

Ацетилен в природі майже не трапляється. Але астрономи виявили ацетилен на поверхні Титана, супутника планети Сатурн. Науковці вважають, що на Титані падають ацетиленові дощі, хоча атмосфера Титану в основному метанова.

Ацетилен широко застосовується людьми. Світова продукція його обчислюється мільйонами тонн за рік.

Пояснити ці та інші особливості ацетилену ми зможемо після того, як вивчимо його склад, будову та властивості.

ІV. Визначення теми, мети і завдань уроку

Мета нашого уроку - познайомитися із алкінами, особливостями їх складу, будови, фізичними та хімічними властивостями на прикладі ацетилену, розглянути галузі його застосування.

План

1.                Склад і будова молекули ацетилену

2.                Гомологічний ряд алкінів

3.                Добування ацетилену

4.                Фізичні властивості ацетилену

5.                Хімічні властивості ацетилену

6.                Застосування ацетилену

Ваше завдання на уроці:

-         Навчитися складати молекулярну, електронну та структурну формули ацетилену;

-         Збирати моделі молекули ацетилену;

-         Характеризувати структуру, фізичні та хімічні властивості ацетилену;

-         Ілюструвати властивості та методи добування ацетилену рівняннями хімічних реакцій;

-         Розрізняти алкіни;

-         Визначати ацетилен дослідним шляхом;

-         Наводити приклади застосування ацетилену;

-         Пояснювати застосування ацетилену його властивостями.

VІ. Вивчення нового матеріалу

1.     Склад і будова молекули ацетилену.

Аналіз показав, що в ацетилені міститься 92,3 % Карбону, а густина ацетилену за воднем дорівнює 13. Визначити його молекулярну формулу.

Самостійна робота.

Дано:                                       Розв’язування

W (С) = 92,3%=                    М=Д _Н2 М (Н₂)

= 0, 923                                  М = 13 . 2 = 26 г/моль

Д _Н2 = 13                                М = Мr;  Мr = 26. 

Формула-?                             С_хН_у

                                              W (Е) = Аr (Е)  n / Мr ,

                                                n = W (Е)  Мr / Аr (Е).

х = 0.923 26 / 12 = 2.

W (Н) = 1- 0,923 = 0,077.

у = 0,077  26 / 1 = 2. 

Відповідь: Шукана формула – С₂Н₂

С₂Н₂ – молекулярна формула ацетилену.

На слайді бачимо масштабну модель молекули ацетилену.

Розглянемо хімічну будову молекули ацетилену.

Користуючись набором для моделювання молекул, в парах  виготовте кулестержневу модель молекули ацетилену, пам’ятаючи, що валентність Карбону завжди 4.

Ми одержали кулестержневу модель молекули ацетилену.

З’ясуємо:

-         Як сполучені між собою два атоми Карбону? (потрійний зв’язок)

-         Скільки всього ковалентних зв’язків у молекулі ацетилену? ( 5)

-         Чи можливе вільне обертання атомів навколо потрійного зв’язка? (ні)

-         Яку просторову форму має молекула ацетилену? (лінійну)

Записати на дошці структурну та електронну формули ацетилену.

(2 учні)

2.     Гомологічний ряд алкінів.

Крім ацетилену відомі інші вуглеводні , які мають подібну будову, тобто один потрійний зв'язок між атомами Карбону. Вони утворюють гомологічний ряд ацетиленових вуглеводнів – алкіни, які, як і алкени, належать до ненасичених вуглеводнів.

Самостійна робота.

-         Пригадайте, що таке гомологічна різниця і складіть молекулярні формули двох наступних за ацетиленом членів гомологічного ряду.

-         Висловіть припущення, який суфікс має бути в назвах гомологів ацетилену. (Назви алкінів утворюють із назв відповідних алканів заміною суфікса –ан на суфікс –ин(-ін))

С₃Н₄ – пропін       С₄Н₆  - бутин

-         Давайте разом виведемо загальну формулу алкінів.(С_nH_2n-2)

Зробимо висновок. Які вуглеводні називають алкінами? ( Алкіни- ненасичені вуглеводні, у молекулах яких є один потрійний зв'язок і мають загальну формулу  С_nH_2n-2)

Зіграймо у гру «Хрестики-нулики»

Виграшний шлях складають формули, які відповідають алкінам. Назвіть їх.

С5Н8	С4Н8	С8Н18
С6Н12	С8Н14	С7Н12
С4Н6	С7Н14	С6Н10

3.     Добування ацетилену

Добування ацетилену можливо здійснити в декілька способів.

Наприклад, вперше ацетилен був відкритий в 1836 р. Едмундом Деві в продуктах розкладу метану під дією електричних розрядів.

А в 1860р.  Марселін Бертло добув його різними способами із різних речовин ( спиртів, етилену і ін.) і саме він назвав добутий газ ацетиленом.

Всі ці методи синтезу мали лише теоретичне значення і ацетилен був рідкісним і дорогим газом, аж поки не був розроблений дешевий спосіб одержання ацетилену із кальцій карбіду.

Довгий час ацетилен для технічних потреб ( наприклад, на будівництві) одержували «гасінням» карбіду водою.

 Кальцій карбід це сполука, яку отримують, прожарюванням вугілля і кальцій оксиду при 2500º С:  СаО  + 3С = СаС₂ + СО.

В промисловості та лабораторії ацетилен добувають карбідним способом – дією води на кальцій карбід.

Суміш ацетилену з киснем вибухонебезпечна, тому скористаємося для демонстрації відео-дослідом.

Добування ацетилену (відео-дослід)

Кальцій карбід енергійно взаємодіє з водою. Зразу ж виділяється газ. Це ацетилен. Другий продукт реакції – кальцій гідроксид.

 Запишемо рівняння реакції на дошці.

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂

Завдання групам:

Скласти генетичний ланцюжок добування ацетилену з кальцій карбонату.

На сьогодні у промисловості ацетилен добувають дешевшим способом – термічним розкладанням метану при 1500º С – утворюється ацетилен і водень.

Завдання:

Записати  рівняння реакції та назвати суму коефіцієнтів в ньому.

                    (    2СН₄ → С₂Н₂ + 3Н₂     Сума 6.     )           

Етилен і ацетилен належать до ненасичених вуглеводнів і мають подібну будову.

Оскільки будова речовини зумовлює її властивості, тоді можна передбачити, що фізичні та хімічні властивості етилену і ацетилену дуже схожі.

Висловте припущення про фізичні та хімічні властивості ацетилену як ненасиченого вуглеводню.

Самостійна робота в групах.

4.     Фізичні властивості ацетилену.

1 група. Заповнити та прокоментувати табличку «Фізичні властивості ацетилену» та дати відповідь на запитання.

Агрегатний стан	Газ
Колір	Прозорий, без кольору
Запах	Із слабеньким фруктовим запахом
Розчинність у воді і органічних розчинниках	Малорозчинний у воді, але добре розчинний у органічних розчинниках.
Відносна густина за повітрям	Трохи легший за повітря (молярна маса ацетилену 26 близька до молярної маси повітря 29 г/ моль, Д (пов.) = 0,9 )
Температури плавлення (-81,8 С) і кипіння ( -83,6)	Зріджується і твердне за низьких температур.

Запитання:

-         яким способом доцільніше збирати ацетилен у посудину: витісненням повітря чи витісненням води?

5.     Хімічні властивості ацетилену

2 група. Заповнити та прокоментувати схему «Хімічні властивості ацетилену» та дати відповідь на запитання.

Запитання:

-         Які продукти реакції повного окиснення ацетилену?

-         як довести хімічним шляхом ненасиченість ацетилену?                                          ( використати розчини калій перманганату чи бромну воду)

Для підтвердження скористаємось відео-дослідами.

Доповнення вчителя ( розповідь і демонстрація відео)

Горіння ацетилену (відео-дослід).

До кальцій карбіду додали води, утворився газ – ацетилен. Подивимось як він горить. Полум’я ацетилену дуже яскраве тому, що вміст Карбону в газі дуже високий (92%). Частинки вуглецю, які не встигають згоріти, розжарюються і збільшують світність полум’я, а потім осідають у вигляді сажі. Полум’я кіптяве.

При горінні в чистому кисні температура полум’я досягає близько 3000ºС, що дає змогу використовувати цю реакцію для автогенного  зварювання і різання металів.

Напишемо рівняння реакції горіння ацетилену.

Заповнюємо пропуски в таблиці в стрічці «окиснення» .

Для І групи - назвати коефіцієнт біля кисню;(5)

Для ІІ групи – коефіцієнт біля вуглекислого газу.(4)

Заповнити пропуски в таблиці «Хімічні властивості ацетилену»

Тип реакції	Назва реакції	Рівняння реакції	Продукти реакції
……………	Повне (……)	………………………..	……………….
	…………….	Знебарвлення розчину калій перманганату	Щавлева кислота і інші
Приєднання	…………….	С2Н2 + Br2 → ……… С2Н2 + 2Br2 → ………	Дибромоетен Тетрабромоетан
	…………….	С2Н2 + Н2 → ……… С2Н2 + 2Н2 → ……….	………………. ……………….
	…………….	С2Н2 + НCl →……… С2Н2 + 2НCl → ……	……………….. ………………..

Взаємодія ацетилену із розчином калій перманганату (відео-дослід).

Подивимось як ацетилен буде взаємодіяти із калій перманганатом. В розчині калій перманганату відбувається окиснення ацетилену, потрійний зв’язок рветься і утворюється продукт окиснення – щавлева кислота. Знебарвлення розчину калій перманганату доводить ненасиченість ацетилену і є якісною реакцією на ненасичені вуглеводні.

Взаємодія ацетилену із бромною водою (відео-дослід).

Подивимось як ацетилен буде діяти на бромну воду. Бромна вода – це розчин брому в воді. Молекула брому руйнує  потрійний зв’язок і приєднується до ацетилену. Утворюється тетрабромоетан. Бром витрачається на утворення тетрабромоетану, бромна вода знебарвлюється. Знебарвлення бромної води доводить ненасиченість ацетилену і є також якісною реакцією на ненасичені вуглеводні.

Ацетилен як ненасичена сполука вступає у реакції приєднання за місцем потрійного зв’язку, які, на відміну від етилену, відбуваються у дві стадії. Спочатку бром  приєднується за місцем одного зв’язку з утворенням похідних алкенів:

НС ≡ СН + Br- Br → BrНС = СНBr   дибромоетен

Далі  - за місцем іншого зв’язку приєднується друга молекула брому з утворенням похідних алканів:

BrНС = СНBr + Br- Br → Br₂НС - СНBr₂ тетрабромоетан

Рівняння повного бромування ацетилену:

НС ≡ СН + 2 Br₂ → Br₂НС - СНBr₂

Робота з таблицею: заповнити всі пропуски.

Запишіть рівняння реакцій:

І група: а) приєднання до молекули ацетилену однієї молекули  водню;    б) приєднання до молекули ацетилену двох молекул водню.

 Назвати продукти реакції та тип реакції.

ІІ група: а) приєднання до молекули ацетилену однієї молекули  хлороводню;    б) приєднання до молекули ацетилену двох молекул хлороводню. Назвати продукти реакції та тип реакції.

Чи можемо ми тепер пояснити, чому в природі немає ацетилену? (причина в високій реакційній здатності цієї сполуки).

А чому на Титані падають ацетиленові дощі, хоч в атмосфері його теж немає? ( він утворюється із метану під дією УФ-променів).

6.     Застосування ацетилену.

1.     Ацетилен має велике промислове значення. Його використовують як сировину для синтезу різноманітних органічних речовин.

Гра «Скарб із скрині»

Що ж добувають та виготовляють із ацетилену? (учні по черзі виймають картинку та озвучують її).

Застосування ацетилену:

-         Хлорпохідні (розчинники);

-         Оцтова кислота (парфумерія);

-         Вінілацетат (клей ПВА);

-         Синтетичний каучук ( шини);

-         Поліхлорвініл (пластмаси);

-         Акрилонітрил (синтетичні волокна).

2.     Ацетилен використовується для автогенного різання і зварювання металів.

Виконаємо усно розрахунки:

Внаслідок спалювання ацетилену утворюється вуглекислий газ об’ємом 8 л (н. у.). Обчислити:

І група. Об’єм (н. у.) ацетилену, що згорів. (4 л)

ІІ група. Об’єм (н. у.) кисню, який витрачений в цій реакції (10 л).

3.     В 19 ст. широко застосовували для освітлення ацетиленові або карбідні ліхтарі, які і досі використовують для підземних мандрівок в печерах та тунелях. Які реакції лежали в основі принципу дії цих світильників? ( в світильник, заповнений кальцій карбідом, поступала вода і ацетилен, який утворювався, поступав в пальник і горів).

4.     Велика кількість ацетилену використовується для одержання полівінілхлориду. Полімерний матеріал полівінілхлорид (ПВХ),  що використовується для виготовлення пластику, виробляють із мономеру хлороетену (вінілхлориду).

               Завдання:

І група. У схемі реакції полімеризації хлороетену вкажіть мономер, полімер, ступінь полімеризації, структурну ланку:

            nH₂C=CHCl → ( -H₂C-CHCl-)_n

                     хлороетен              полівінілхлорид (ПВХ)

                 ( вінілхлорид)  

ІІ група. Встановіть генетичний ланцюжок добування полівінілхлориду із метану :

А хлороетен;   Б метан;     В полівінілхлорид;   Г ацетилен.

VІІ. Узагальнення і закріплення знань

Вправа «Так-ні»

Вибрати вірні твердження і прочитати слово.

А	Ацетилен входить до складу природнього газу.
М	Ацетилен належить до алкінів.
О	Ацетилен і бутин – гомологи.
С	Ацетилен одержують дією води на кальцій карбонат.
Л	Ацетилен збирають витісненням води.
Р	Реакція добування ацетилену із метану екзотермічна.
О	Ацетилен горить кіптявим полум’ям.
К	Для ацетилену типовою є реакція заміщення.
Д	Реакції приєднання для ацетилену відбуваються у дві стадії.
О	Реакція із бромною водою та розчином калій перманганату допомагає відрізнити ацетилен від етилену.
Е	Ацетилен широко використовується у виробництві пластмас і гуми.
Ц	Реакцію горіння ацетилену використовують для автогенного зварювання і різання металів.

Отримали слово «молодец». А для «ь» придумайте самостійно вірне твердження.

VІІІ. Підсумки уроку

Рефлексія.

1.     Чи досягли ми мети уроку?

2.     Який етап був найцікавішим?

3.     На якому етапі ви відчули труднощі?

4.     Оцініть свою роботу на уроці.

Оцінювання учнів.

Домашнє завдання

Вивчити § 26, виконати тестові завдання № 1-8 (усно), задачу №10 (ст. 182)

Скласти генетичний ланцюжок, який відображає генетичні зв’язки між рядами вуглеводнів (високий рівень).

Підготувати повідомлення «Полівінілхлорид – друг чи ворог?» (за бажанням)