Презентация к уроку химии «Обобщение по теме спирты» (10 класс)

План открытого урока в профильном 10  классе.

Автор: учитель химии  МОУ Лицея №15 г.Саратова Сафарова М.А.

Тема урока: «Обобщение по теме спирты»

Цель урока: Обобщение и закрепление знаний по теме спирты и фенолы, активизация познавательного интереса по теме, развитие творческого мышления, привлечение внимания к экологической проблеме и проблемы здоровья населения.

Ход урока.

Урок проводится в форме ролевой игры, обучающимся раздаются задания подготовить сообщения по данной тематике различных направлений. Проблема «Спирты» рассматриваетсяс точки зрения 1) технологии производства (Инженер производства спирта), 2) химических свойств (Химик-технолог), 3) экологического воздействия различных представителей спиртов и фенолов (Эколог ), 4) перспективы применения спиртов (Биотехнолог), 5) воздействия спиртов на организм человека (Врач) и т.д.

1. Организационный момент. Учителем объясняется правила проведения урока. Обобщение и повторение материала проводится в рамках телепередачи «Честный понедельник» по схеме: номенклатура, изомерия спиртов, применение, получение лабораторное и промышленное, свойства, проблемы.

2. Повторение номенклатуры, названий спиртов.

Учителем задается вопрос: вспомните определение и классификацию спиртов. Высвечивается слайд с химическими формулами спиртов, ученикам предлагается назвать спирты, определить гомологи, первичный, вторичный, третичный спирт, одно-, двух-, трехатомные спирты.

В это время 1 обучающимся разбирается задача у доски на нахождение формулы спирта.

3. Учитель опрашивает детей об областях применения спиртов, выводит таблицу с применением спиртов.

Вызываем экспертов.

Главный инженер: Известны несколько способов получения спиртов. В лабораторных условиях используют щелочной гидролиз галогенсодержащих углеводородов. В промышленности гидратацию алкенов проводят в присутствии фосфорной кислоты при повышенном давлении (200 атм) и температуре (300*С). Это общий способ получения синтетических спиртов. Процесс гидратации протекает по правилу Марковникова.

Гидрирование альдегидов и кетонов так же приводит к получению спиртов и применяется в промышленности для их получения.

Существуют также индивидуальные способы получения конкретных представителей спиртов (специфические способы получения спиртов), так метанол получают из синтез-Газа, этанол брожением глюкозы, сложных эфиров. В общем виде реакции получения спиртов можно записать следующим образом.

Щелочной гидролиз галогеналканов (лабораторный способ): C2H5Cl + NaOH = C2H5OH + NaCl.

Гидратация алкенов: C2H4 + H2O = C2H5OH.

Брожение глюкозы : C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2

Синтез метанола: CO + 2H2 = CH3OH

Гидратации алкена происходит в присутствии катализатора – ацетата ртути.

Применение спиртов.

Области применения спиртов обширны, так в химической промышленности спирты служат сырьем для получения различных классов соединений (таблица). Задание ученикам. Напишите в тетради реакции получения эфиров, алкадиенов, уксусной кислоты. Задание с проверкой по парам.

«Применение спиртов»  

Слово фармацевту. Освещаются физические свойства спиртов, образование им водородных связей и за счет этого неограниченное растворение низших спиртов в воде. Энергия водородных связей 25 кДж/моль. (энергия связи Н-О  460 кДж/моль). Этим объясняется жидкое агрегатное состояние низших спиртов.

Вопрос классу: распределите спирты по увеличению растворимости в воде: пропанол, глицерин, бутанол, гексанол. Почему?

Именно полярностью молекул спиртов объясняется применение спиртов, а именно этилового спирта как растворителя. Особое место среди лекарственных форм занимают спиртосодержащие препараты разного фармакологического действия. Хорошим спросом пользуются настойки валерианы, пиона и пустырника, содержащие 40% этилового спирта высокой очистки, применяемые в качестве успокоительных средств. Настойка календулы применяется как желчегонное и дезинфицирующее средство, а настойка прополиса снимет воспаление дыхательных путей. Многие препараты наружного применения содержат 70% этанола. Одни разогревают, снимают мышечные боли, другие применяются как антисептики. Медицинский спирт незаменим в медицине как дезинфицирующее средство. В конце XIX — начале XX века, когда органический синтез делал свои первые шаги, было синтезировано и испытано фармакологами множество сложных эфиров. Они стали основой таких лекарственных средств, как салол, валидол и др. Как местнораздражающее и обезболивающее средство широко использовался метилсалицилат, в настоящее время практически вытесненный более эффективными средствами.

Парфюмер. Действительно, без спиртов невозможно создание хорошей косметики. Так одноосновные спирты выступают в роли основы для туалетной воды и духов. Глицерин и его производные  - обязательные компоненты кремов и гелей. Глицерин применяется для смягчения сухой кожи, придает коже мягкость и эластичность. Простейший трехатомный спирт впитывает влагу из воздуха и удерживает её в эпидермисе. Предохраняет кремы от высыхания. Продолжительное использование раствора может вызвать  потемнение кожи.

Вопрос: Какие товары, содержащие глицерин вам известны?

Какие свойства заложены в эти товары исходя из характеристик глицерина? А производные спиртов– душистые вещества (сложные и простые эфиры) позволяют нам наслаждаться использованием косметики. Даже мыла являются ничем иным, как продуктами взаимодействия спиртов с органическими кислотами.

Рассмотрим функциональность некоторых производных спиртов:

Эфиры муравьиной кислоты

HCOOCH3 — метилформиат, tкип = 32 °C; растворитель жиров, минеральных и растительных масел, целлюлозы, жирных кислот; ацилирующий агент; используют в производстве некоторых уретанов, формамида.

HCOOC2H5 — этилформиат, tкип = 53 °C; растворитель нитрата и ацетата целлюлозы; ацилирующий агент; отдушка для мыла, его добавляют к некоторым сортам рома, чтобы придать ему характерный аромат; применяют в производстве витаминов B1, A, E.

HCOOCH2CH(CH3)2 — изобутилформиат несколько напоминает запах ягод малины.

HCOOCH2CH2CH(CH3)2 — изоамилформиат (изопентилформиат) растворитель смол и нитроцеллюлозы.

HCOOCH2C6H5 — бензилформиат, tкип = 202 °C; имеет запах жасмина; используется как растворитель лаков и красителей.

HCOOCH2CH2C6H5 — 2-фенилэтилформиат имеет запах хризантем.

Эфиры уксусной кислоты

CH3COOCH3 — метилацетат, tкип = 58 °C; по растворяющей способности аналогичен ацетону и применяется в ряде случаев как его заменитель, однако он обладает большей токсичностью, чем ацетон.

CH3COOC2H5 — этилацетат, tкип = 78 °C; подобно ацетону растворяет большинство полимеров. По сравнению с ацетоном его преимущество в более высокой температуре кипения (меньшей летучести).

CH3COOC3H7 — н-пропилацетат, tкип = 102 °C; по растворяющей способности подобен этилацетату.

CH3COOCH(CH3)2 — изопропилацетат, tкип = 88 °C; по растворяющим свойствам занимает промежуточное положение между этил- и пропилацетатом.

CH3COOC5H11 — н-амилацетат (н-пентилацетат), tкип = 148 °C; напоминает по запаху грушу, применяется как растворитель для лаков, поскольку он испаряется медленнее, чем этилацетат.

CH3COOCH2CH2CH(CH3)2 — изоамилацетат (изопентилацетат) напоминает по запаху бананы.

CH3COOC8H17 — н-октилацетат имеет запах апельсинов.

Реакция этерификации

СН2ОН –  СНОН – СН2ОН + 3НNO3 =  СН2NO2 – СН NO2 – СН2 NO2 + 3Н2О

Что нам известно про нитроглицерин?

 Его получают реакцией этерификации глицерина, взрывное действие реакции разложения нитроглицерина объясняется образованием большого объёма газов из небольшого количества исходного вещества. Нитроглицерин – бризантное взрывчатое вещество, он легко взрывается от удара или детонации. Для безопасности его используют в виде динамита – смеси с инфузорной землёй. Открыл его Альфред Нобель. А в медицине применяется однопроцентный спиртовой раствор нитроглицерина как сосудорасширяющее средство.

Предлагается ученикам написать уравнения реакции цепи превращений.

Выступление биотехнолога. Как известно, сейчас перед человечеством стоит серьезная проблема поиска альтернативных источников энергии. В этом случае особое внимание стоит обратить на использование в качестве топлива этилового спирта.

Что же это за топливо такое?

В идеале, речь идет о продукте, который более эффективен, чем бензин, керосин и дизельное топливо. Технология его производства должна быть максимально простой, это топливо должно быть доступным по цене, экологичным, а его запасы неистощимы на много лет вперед. Реально ли это на самом деле? И правда ли, что биотопливо и есть тот самый идеал?

БИО ПРОТИВ БЕНЗИНА. КТО КОГО?

Биотопливо – высокотехнологичный продукт, получаемый в результате переработки сельскохозяйственных культур или отходов растительного и животного сырья. Одно из главных преимуществ биотоплива — сокращение выбросов парниковых газов. Это, однако, не означает, что при сгорании биотоплива образуется меньше диоксида углерода. При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным. Традиционное топливо — совсем другое дело: углерод в его составе миллионы лет оставался «законсервированным» в земных недрах, и когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается. Еще одни «плюс» в пользу биотоплива заключается в том, что оно не требует специальной перестройки заправочных станций и может заливаться в баки традиционным способом. Если рассмотреть суть биотоплива беспристрастно, становится понятно, что ничего принципиально нового в этой альтернативе нет. Оно использовалось тысячелетиями и для многих остается единственным источником тепла и средством приготовления пищи. К слову сказать, с древних времен и до сих пор используется, пожалуй, главное биотопливо человечества — дрова. Не смотря на то, что этот вариант топлива имеет существенный недостатков — вырубку и уничтожение лесов — во многих деревнях нашей страны до сих пор активно пользуют именно этот вид биотоплива. Однако, вернемся к автомобилям. Варианты замены традиционного горючего основываются на использовании биомассы. Это и биогаз — метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые виды топлива, но самыми популярными вариантами остаются этанол и «биодизель».

Этанол

Использование спиртов в качестве топлива для автомобильных двигателей — давно не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым моторам не меньше внимания, чем бензиновым. Спирты можно изготавливать из различных сельскохозяйственных культур: сахарного тростника, пшеницы, кукурузы и даже картофеля. Спирты имеют высокие октановые числа — более 100 единиц, но меньшую по сравнению с нефтяными топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается). Начало крупномасштабной добычи нефти сделало применение спирта в качестве моторного топлива невыгодным. Однако на спиртовом топливе работают двигатели мотоциклов для спидвея и многих спортивных каров. Спиртовое автомобильное горючее пользуется популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта. В США сахарный тростник не растет, поэтому главным источником биоэтанола является кукуруза, а также, картофель, пшеница и различные органические отходы. Бензиновые двигатели, в общем случае, не годятся для использования спиртового топлива, хотя конструктивные изменения для перевода их на спирт минимальны. Часто удается ограничиться использованием стойких к спиртам материалов и установкой элементов для отделения водяного конденсата. В настоящее время многие ведущие автопроизводители выпускают универсальные двигатели, способные работать на бензине, спирте или их смесях. При использовании смесей бензина с небольшим количеством спирта (до 10%) топливо, как правило, подходит и для обычных бензиновых двигателей. Именно смесевое топливо сейчас наиболее популярно в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (от слова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах. Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений на применение в бензине эфиров. В странах Евросоюза доля спиртов в общем объеме топлива к 2010 году должна увеличиться до 8%, а, например, в Бразилии этиловой спирт, получаемый из сахарного тростника, уже сегодня — основной вид топлива.

Биодизель

Еще один популярный и перспективный вариант альтернативного топлива — метиловый эфир жирных кислот, который получают из растительного масла. Например, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. Сейчас биодизельное топливо часто отождествляют с рапсовым маслом, которое действительно стало основным сырьевым источником «биосоляры» в Европе. Помимо биотоплива рапс используется и как кормовое растение для всех сельскохозяйственных животных, а также для производства маргарина. Однако биодизельное топливо можно получать и из других масел, например, подсолнечного, пальмового или соевого, что и делают за пределами Европы. Важно иметь в виду, что сами по себе растительные масла в качестве топлива не используются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Растительные масла и их эфиры, как и спирты, отличаются агрессивностью ко многим материалам, традиционно используемым в двигателях и топливной системе автомобилей. В последние годы большинство европейских производителей выпускают машины, допускающие использование смесей нефтяного топлива с «биосолярой» в количестве 5—20%, а иногда и 100% биотоплива. Добавление биокомпонента в количестве до 5% обычно считается приемлемым для любых двигателей, неадаптированных к биотопливу. Достаточно активно биодизельное топливо внедряется и в США, где в качестве сырья используют чаще всего соевое масло. Еще один перспективный источник биотоплива — отработанные пищевые масла. И в Соединенных Штатах, и в Европе политики рассматривают биотопливо как способ сократить выбросы углекислого газа в атмосферу и уменьшить зависимость от импортируемой нефти. Несмотря на очевидные выгоды использования биотоплива, есть и определенные проблемы. Критики полагают, что из-за биологического топлива, получаемого из зерновых, взлетят цены на продукты питания. По мнению экспертов, возможность производить дизельное топливо из пальмового масла или этанол из кукурузы заставляет фермеров переходить на выращивание только этих культур, что незамедлительно отразится на самых незащищенных слоях населения. Остается надеяться, что производители биотоплива примут во внимание, что существующие сегодня технологии позволяют изготовлять биологическое топливо из ряда непищевых материалов, включая древесину, сорняки и даже пластиковые пакеты.

Биотопливо в России

В России биотопливо для двигателей внутреннего сгорания остаются экзотикой. Этому способствует как наличие значительных запасов нефти и газа, так и объективные трудности, связанные с получением и использованием топлив из природного сырья. Россия — это не Европа, не США и, тем более, не Бразилия. У нас более суровый климат, и получать дешевый спирт или масло, снимая по нескольку урожаев в год, не получается. Климат заметно ограничивает и применимость биотоплива. Например, биодизельное топливо на основе рапсового масла застывает при температуре около -15°С. Проблема застывания существует и для традиционного нефтяного топлива, но она успешно решается технологическими методами или добавлением присадок. Для растительных топлив такие присадки еще только разрабатываются. Другая проблема — поглощение влаги из атмосферы, при низких температурах грозящее расслоением топлива, коррозией и образованием льда. Нельзя забывать и об огромном парке устаревшей техники, которая не только эксплуатируется, но и выпускается в России. Для нее топливо с высоким содержанием биокомпонента непригодны. Топлива с высоким содержанием этанола не годятся для России и по другой причине. Если за 20—30 рублей можно купить литр топлива, на 70% состоящего из спирта, быстро найдутся желающие выделить спирт у себя в гараже или организовать подпольное производство суррогатных напитков.

Выступление врача.

Алкоголизм – серьезное заболевание, обусловленное пристрастием к алкоголю. Сущность воздействия этилового спирта на организм следующая: во-первых, токсичен и сам алкоголь, и продукты его окисления, а наибольшей токсичностью обладает уксусный альдегид. Во-вторых, алкоголь воздействует на центры положительных эмоций. При этом на короткое время снимается напряжение, исчезает чувство тревоги и страха.

Болезнь развивается по стадиям. На начальной стадии появляется влечение к алкоголю, для достижения состояния опьянения требуется все большая доза спиртного, употребление алкоголя становится систематическим. Средняя стадия характеризуется нарастающим влечением к алкоголю, частичной потерей памяти, потерей контроля над собой. Появляется состояние похмелья, начинаются изменения в функционировании органов. Поражается головной мозг, сердце, печень, желудок, почки. Постепенно разрушается сознание, воля, появляется озлобленность, агрессивность. Кроме того, возможны серьезные органические изменения: ослабление мышечной системы, паралич, расстройство зрения, нарушение сердечного ритма – вот далеко не полный перечень заболеваний, сопутствующих алкоголизму. На последней стадии наступает полная психологическая и физиологическая зависимость от алкоголя, необратимые изменения организма, происходит деградация личности.

По оценкам международной медицинской общественности, алкогольная ситуация в России отличается высокой напряженностью. По статистике среднедушевое потребление алкогольных напитков в России в настоящее время составляет 13 л в год. Это грозит вырождением нации, разрушением генофонда. Ведь предрасположенность к потреблению алкоголя передается по наследству с нарастанием генетических дефектов.

О вреде алкоголя нам подробно рассказал врач-нарколог. Но самое ужасное в этой ситуации, что алкоголь употребляют и подростки. Они относятся к спиртному как к лимонаду, не понимая в силу своего юного возраста, что возможное привыкание к алкоголю приводит к тяжелейшим хроническим заболеваниям.

Подростковый алкоголизм протекает особенно тяжело. По данным медицинских работников школ, у таких детей нередко наблюдаются заболевания печени, поджелудочной железы и желудочно-кишечного тракта. Подросток становится озлобленным, агрессивным, теряет интерес к учебе, склонен к правонарушениям. С начала учебного года в нашей школе зафиксировано четыре случая потребления спиртного подростками. Эту проблему решает социальный педагог в сотрудничестве с родителями, психологом, инспектором по делам несовершеннолетних.

Представляется небольшая презентация о вреде алкоголя и его влиянии на организм человека.

Выводы. О вариативности применения спиртов в жизни и промышленности. О существующей остро стоящей проблеме избыточного потребления спиртосодержащих жидкостей молодежью.

4. Подведение итогов урока. Рефлексия. Запись домашнего задания.

5. Тестирование по теме спирты.