Методическая разработка открытого занятия по химии на тему «Получение алкинов»

План

открытого урока

Барнаул 2021

Тема: Получение алкинов

Методическая идея: на уроке усвоения новых знаний организовать самостоятельную работу обучающихся с использованием системно-деятельностного подхода в обучении.

Цели урока/занятия: создать условия для:

– изучения способов получения алкинов;

– формирования предметных результатов у обучающихся;

– развития логического мышления, памяти, наблюдательности, умения составлять план и пользоваться им, правильно обобщать теоретический материал и делать выводы;

– овладения необходимыми навыками самостоятельной учебной деятельности, формирования у обучающихся навыков самоконтроля, взаимоконтроля.

– понимания значимости принятия решения в стандартных и нестандартных ситуациях, умения работать в команде.

Задачи урока/занятия:

Провести самостоятельный поиск информации с использованием учебников и дополнительного раздаточного материала.

Изучив теоретический материал, составить краткую схематичную опорную запись (кластер) по каждому изучаемому вопросу.

Презентовать результаты работы в группе.

Тип урока/занятия: урок усвоения новых знаний

Методы обучения (традиционные, активные, наглядные, интерактивные): беседа, кластеры, технология сотрудничества, демонстрация видео-опытов.

Планируемые результаты (метапредметные, предметные):

метапредметные:

- использование различных видов познавательной деятельности и основных интеллектуальных операций (постановки задачи, формулирования гипотез, анализа и синтеза, сравнения, обобщения, систематизации, выявления причинно-следственных связей, поиска аналогов, формулирования выводов) для решения поставленной задачи, применение основных методов познания (наблюдения, научного эксперимента) для изучения различных сторон химических объектов и процессов, с которыми возникает необходимость сталкиваться в профессиональной сфере;

- использование различных источников для получения химической информации, умение оценить ее достоверность для достижения хороших результатов в профессиональной сфере;

предметные:

- сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;

- владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой;

- владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдением, описанием, измерением, экспериментом; умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных опытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;

- сформированность умения давать количественные оценки и производить расчеты по химическим формулам и уравнениям;

- владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ;

- сформированность собственной позиции по отношению к химической информации, получаемой из разных источников.

Оснащение

Оборудование: мультимедийный проектор

Программное обеспечение: ОС Windows XP, текстовый редактор Word, презентация Microsoft Office Power Point.

Методическое обеспечение: карточки с заданиями по теме занятия.

Оценочный лист группы № ___

Критерии оценки работы обучающегося в группе

2 – не участвовал в работе группы

3 – не активно участвовал в работе группы

4 – активно участвовал, допускал ошибочные решения

5 – активно участвовал, предлагал верные решения

Таблица перевода баллов теста в оценку

Приложение 1

Предлагаемый набор слов:

Правильный вариант ответа: алкины – непредельные (ненасыщенные) углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь и имеющие общую формулу CnH2n-2.

Приложение 2

Рисунок 1 – Шаростержневая и масштабная модели молекулы ацетилена

Приложение 3

Группа № 1.

1. Изучите материал по вопросу «Получение ацетилена пиролизом метана».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Получение ацетилена пиролизом метана

Пиролиз – это термохимический процесс распада органических веществ при отсутствии кислорода под воздействием высоких температур. В процессе пиролиза связи в больших молекулах разрываются, и образуются молекулы меньшего размера.

Одним из способов получения ацетилена в промышленности является пиролиз метана.

Реакцию проводят, очень быстро пропуская метан между электродами (электродуговой способ) – примерно 0,1-0,01 секунды при температуре 1500оС.

Получение ацетилена данным методом осложняется побочной реакцией его разложения на углерод и водород. Она становится заметной при 1000°С и достигает значительной скорости при 1200-1600°С, т.е. при температуре, требуемой для получения ацетилена.

В результате наблюдается система последовательных реакций, при которой образующийся ацетилен разлагается на водород и углерод (сажу):

Как и в других подобных случаях, регулирование выхода промежуточного продукта (ацетилена) может быть достигнуто уменьшением степени конверсии исходного углеводорода в результате снижения времени контакта.

Степень конверсии – это отношение количества реагента, вступившего в реакцию к его исходному количеству.

Найдено, что хороший выход ацетилена при небольшом образовании сажи можно получить при степени конверсии исходного углеводорода 50 % и времени его пребывания в зоне реакции 0,01 с.

Во избежание дальнейшего разложения ацетилена необходима быстрая «закалка» реакционных газов (впрыскивание воды), при этом температура резко снижается до такой величины, при которой распада ацетилена не происходит.

Группа № 2.

1. Изучите материал по вопросу «Получение ацетилена карбидным методом».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Получение ацетилена карбидным методом

Ацетилен впервые карбидным способом был получен Фридрихом Вёлером в 1862г. Появление карбидного способа положило начало широкому применению ацетилена, в том числе и в качестве сырья в органическом синтезе. Данный метод получения ацетилена использовался раньше как промышленный, но из-за высокой пожаро- и взрывоопасности сегодня используется только в лаборатории.

Метод получения ацетилена состоит из двух стадий:

1) предварительное сплавление оксида кальция и угля в электропечах при температуре 2500-3000˚С:

СаО+3С → СаС2 + СО

2) Обработка карбида кальция водой с получением ацетилена и гидроксида кальция (известкового молока):

CaC2 + 2H2O → CH≡CH + Ca(OH)2

Это так называемый «мокрый» способ получения ацетилена карбидным методом. При «мокром» способе в качестве отхода образуется известковое молоко. Более экономичным считается «сухой» способ, в котором образуется сухая известь. Производительность «сухих» ацетиленовых генераторов достигает 2,5 тонны в час ацетилена.

Недостатками карбидного метода являются высокий расход электроэнергии (10-11 тыс. кВт/ч на 1 тонну ацетилена), громоздкость установок и образование обременительных отходов. Тем не менее, этот метод не утратил своего значения и широко используется в России и за рубежом. Это объясняется высокой чистотой ацетилена, получаемого карбидным методом (99,9 % после очистки его от примесей), кроме того карбид кальция легко транспортируется.

Группа № 3.

1. Изучите материал по вопросу «Реакция горения ацетилена».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Реакция горения ацетилена

На воздухе алкины горят коптящим пламенем. Копоть – частицы раскалённого углерода, который не успевает окислиться до углекислого газа. Чем больше массовая доля углерода в углеводороде, тем больше коптит пламя.

Таблица 1 – зависимость наличия копоти в пламени горящего углеводорода от массовой доли углерода в нём

В кислороде ацетилен горит бледно-голубым пламенем. Данная реакция экзотермическая (протекает с выделением тепла), поэтому температура пламени достигает 3100 ˚С. Это свойство используют в ацетиленовых горелках для сварки и резки металлов.

При горении ацетилена образуется углекислый газ и вода.

2СН≡СН + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О

Если в пламя горящего ацетилена внести пробирку, то ней оседает сажа/копоть. При недостатке кислорода ацетилен не успевает полностью сгорать и выделяет углерод в виде сажи. Светимость пламени объясняется большим процентным содержанием углерода в ацетилене и высокой температурой его пламени, в котором раскаляются несгоревшие частицы углерода.

Группа № 4.

1. Изучите материал по вопросу «Взаимодействие ацетилена с бромной водой».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Взаимодействие ацетилена с бромной водой

Ацетилен относится к алкинам, то есть к непредельным углеводородам, поэтому его химические свойства обусловлены, прежде всего, наличием в молекуле тройной связи HC≡CH.

Бромная вода имеет типичный жёлто-коричневый цвет и неприятный запах. Ее температура замерзания равняется -22˚С. Бромная вода является окислителем. Вызывает коррозию и выделяет опасные пары. С её помощью легко отличить предельные углеводороды (например, алканы) от непредельных (например, алкинов).

Молекула ацетилена содержит тройную связь, поэтому бромная вода, являясь окислителем, разрушает её и присоединяется к ацетилену. При этом образуется терабромэтан. Бром расходуется на образование тетрабромэтана. Бромная вода (жёлтая) – обесцвечивается.

Эта реакция протекает с меньшей скоростью, чем в ряду этиленовых углеводородов, так как вначале происходит разрыв тройной связи (при этом образуется 1,2-дибромэтан), а затем разрыв двойной связи с образованием 1,1,2,2-тетрабромэтана. Происходит обесцвечивание бромной воды.

Реакция проходит ступенчато:

Br Br

H C≡CH + Br2 → CH=CH + Br2 → CH–CH

Br Br Br Br

ацетилен → 1,2-дибромэтан → 1,1,2,2-тетрабромэтан

Обесцвечивание бромной воды доказывает непредельность ацетилена.

Группа № 5.

1. Изучите материал по вопросу «Взаимодействие ацетилена с раствором перманганата калия».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Взаимодействие ацетилена с раствором перманганата калия

Ацетилен относится к алкинам, то есть к непредельным углеводородам, поэтому его химические свойства обусловлены, прежде всего, наличием в молекуле тройной связи HC≡CH.

Перманганат калия KMnO4 – сильный окислитель. Концентрированные растворы перманганата калия окрашены в интенсивно-фиолетовый цвет, а разбавленные – в розовый.

В растворе перманганата калия происходит окисление ацетилена, при этом происходит разрыв молекулы по месту тройной связи, наблюдается быстрое обесцвечивание раствора.

Реакция имеет вид:

3НC≡СН + 10KMnO4 + 2H2O → 6CO2 + 10КОН + 10MnO2

Эта реакция является качественной реакцией на непредельные углеводороды (то есть на двойную и тройную связь).

Группа № 6.

1. Изучите материал по вопросу «Взаимодействие ацетилена с солями меди (I)».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Взаимодействие ацетилена с солями меди (I)

Ацетилен относится к алкинам, то есть к непредельным углеводородам, поэтому его химические свойства обусловлены, прежде всего, наличием в молекуле тройной связи HC≡CH.

Атомы водорода в молекуле ацетилена обладают большой подвижностью. Поэтому они легко могут быть замещены металлами. Пропустим через аммиачный раствор хлорида меди (I) ацетилен. Выпадает красный осадок ацетиленида меди (I).

СН≡СН + 2CuCl → CuC≡CCu↓ + 2HCl

Ацетилениды металлов – неустойчивые соединения. Во влажном состоянии ацетиленид меди (I) устойчив, но легко разлагается, если его высушить. Если к сухому ацетилениду меди (I) поднести тлеющую лучинку – он взорвётся. При этом появляется пламя, окрашенное в зеленый цвет.

Поэтому получать и разлагать можно только небольшие количества ацетиленида меди (I). Высушенный ацетиленид меди (I) – опасное взрывчатое вещество. Ацетилениды уничтожают обработкой концентрированной соляной кислотой.

Группа № 7.

1. Изучите материал по вопросу «Взаимодействие ацетилена с раствором серебра».

2. Составьте краткую опорную схематичную запись (кластер).

Взаимодействие ацетилена с раствором серебра

Ацетилен относится к алкинам, то есть к непредельным углеводородам, поэтому его химические свойства обусловлены, прежде всего, наличием в молекуле тройной связи HC≡CH.

Атомы водорода в молекуле ацетилена обладают большой подвижностью. Поэтому они легко могут быть замещены металлами. Пропустим через аммиачный раствор оксида серебра ацетилен. Выпадает осадок ацетиленида серебра.

СН≡СН + 2[Ag(NH3)2]OH → AgC≡CAg↓ + 4NH3↑ + 2H2O

или

СН≡СН + Аg2O → AgC≡CAg↓ + H2O

Ацетилениды металлов – неустойчивые соединения. Во влажном состоянии ацетиленид серебра устойчив, высушенный он легко взрывается. Если к сухому ацетилениду серебра поднести тлеющую лучинку – он взорвётся.

Поэтому получать и разлагать можно только небольшие количества ацетиленида серебра. Высушенный ацетиленид серебра – опасное взрывчатое вещество. Ацетилениды уничтожают обработкой концентрированной соляной кислотой.