Алканы
методическая разработка по химии (10 класс) на тему

3. Габриелян О.С. – Химия: пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы.

№

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

t

1

Организационный момент

- Здравствуйте, ребята. Присаживайтесь. Все ли присутствуют на уроке?

Ученики здороваются. Дежурный называет отсутствующих.

2

Актуализация чувственного опыта т опорных знаний учащихся.

Что называется органической химией?

Правила и особенности классификации.

— раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства, методы синтеза  Органическими называют соединения углерода с другими элементами. Наибольшее количество соединений углерод образует с так называемыми

элементами-органогенами: H, N, O, S, P.

В основе классификации лежит структура органических соединений. Основа описания структуры — структурная формула. Атомы элементов обозначаются латинскими символами, как они обозначены в периодической таблице химических элементов

3

Мотивация

 Значение органических соединений огромно уже потому, что жизнь на Земле связана с их возникновением и превращениями. В любом живом организме протекают миллионы химических реакций, обеспечивающих процессы дыхания, пищеварения, размножения, функционирования каждой клетки, органов и ткани.

4

П ервичное восприятие и осознание нового материала

Алканы, или парафины — алифатические предельные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой простой s-связью. Оставшиеся валентности углеродного атома, не затраченные на связь с другими атомами углерода, полностью насыщены водородом. Поэтому предельные углеводороды содержат в молекуле максимальное число водородных атомов.

Что такое изомеры?

Характерна изомерия углеродного скелета (структурная изомерия).

Что такое номенклатура?

Номенклатура.

Для названия предельных углеводородов применяют в основном систематическую и рациональную номенклатуры. Названия первых четырех членов гомологического ряда метана тривиальные: метан, этан, пропан, бутан. Начиная с пятого названия образованы от греческих числительных с добавлением суффикса –ан. Общее название предельных углеводородов — алканы. По рациональной номенклатуре алканы рассматривают как производные метана, в молекуле которого один или несколько водородных атомов замещены на радикалы

Получение алканов.

Для получения алканов используют в основном природные источники. Газообразные алканы получают из природного и попутных нефтяных газов, а твердые алканы — из нефти. Природной смесью твердых высокомолекулярных алканов является горный воск — природный битум.

1. 500 °С, оксиды железа nC+2nН2→СnН2n + 2

2 лабораторные методы:

1.Гидрирование этиленовых и ацетиленовых углеводородов в присутствии катализатора (Pt, Pd, Ni): H2C=CH2+H2→H3C—CH3 

2.Действие металлического натрия на галогенопроизводные алканов (галогеналкилы) — реакция А.Вюрца:

Н3С—I + 2Na + I—СН3→Н3С—СН3 + 2NaI

3. Сплавление солей карбоновых кислот со щелочами:

Н3С—СOONa + NaOH→СН4 + Na2CО3

4. Восстановление галогенопроизводных (Pt):

Н3С—С1+Н2→CH4+НС1

Физические свойства.

Первые четыре члена гомологического ряда метана — газообразные вещества, начиная с пентана — жидкости, а углеводороды с числом углеродных атомов 16 и выше — твердые вещества (при обычной температуре). Алканы — неполярные соединения и трудно поляризуемые. Они легче воды и в ней практически не растворяются. Не растворяются также в других растворителях с высокой полярностью. Жидкие алканы — хорошие растворители для многих органических веществ. Метан и этан, а также высшие алканы не имеют запаха. Алканы — горючие вещества. Метан горит бесцветным пламенем.

Химические свойства.

Предельные углеводороды характеризуются малой реактивной способностью. Их называют инерционными, химически стойкими, парафинами (от латинского parum affinis – “мало сродства”).

Сегодня на уроке познакомимся со взаимодействием алканов с кислородом, галогенами, термическим разложением, изомеризацией.

1. Горючесть алканов.

При поджигании (t = 600oС) алканы вступают в реакцию с кислородом, при этом происходит их окисление до углекислого газа и воды.

СnН2n+2 + O2 → CO2 + H2O + Q

например:

СН4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q

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.

С3Н8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O + Q

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.

2. Разложение алканов.

СnН2n+2 C + H2↑

СН4  C + 2H2↑

С4Н10  4C + 5H2↑

Метан в термическом отношении более устойчив, чем другие алканы. Причина этого в достаточной прочности С – Н связей.

3. Реакции замещения (протекают с галогенами и другими окислителями при определённых условиях: свет, температура).

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.

4. Реакции изомеризации характерны не для всех алканов. Обращается внимание на возможность превращения одних изомеров в другие, наличие катализаторов.

С4Н10 C4H10

Уравнение вызывает недоумение, т.к. учащиеся не встречались с реакциями, при которых состав молекул не изменялся. Значит, химические реакции могут сопровождаться не только изменением состава веществ, но и изменением их строения, что часто встречается в органической химии. Чтобы выразить такое превращение, надо пользоваться структурными формулами.

Структурно это выглядит следующим образом:

СН3 – СН2 – СН2 –СН3   СН3 –СН – СН3  СН3               

бутан                                        СН3                                                                                               

                               изобутан

присоединение (гидрирование):

C6H12 + H2 →C6H14 

(при нагревании под давлением в присутствии Ni-катализатора)

разложение (дегидрирование, крекинг, пиролиз):

C6H12 →C6H6 + 3H2 (при нагревании с катализатором).

- химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по строению и свойствам.

- это совокупность терминов, названий, употребляемых в какой-либо специальной области знаний или деятельности

5

Осмысление внутренних закономерностей, связей между изучаемыми предметами в процессе мыслительной работы и выполнения познавательных заданий

Составьте структурные формулы:

1. 2,2-диметилнонан
2. 2,2,3,3-терахлорбутан
3. 2,3-диметилбутан
4. 3,3-дифторпентан

6

Обобщение и систематизация изученных на уроке понятий и ранее усвоенных знаний

1. Укажите ошибочное определение алканов:

а) предельные углеводороды;
б) карбоциклические соединения (в молекулах имеются циклы);
в) насыщенные углеводороды;
г) парафиновые углеводороды.

2. Общая формула алканов:

а) СnH2n;
б) СnH2n+1;
в) СnH2n+2;
г) СnН2n-2.

3. Признаки, характеризующие строение алканов:

а) SP3-гибридизация, плоская форма молекул 120о, и -связи;
б) SP-гибридизация, линейная форма молекул 180о, и -связи;
в) SP3-гибридизация, форма молекул – тетраэдр 109о28', -связи.

4. Невозбуждённый атом углерода имеет электронную конфигурацию:

а) 1S22S12P3;
б) 1S22S22P2;
в) 1S22S22P3;
г) 1S22S22P4.

5. Возбужденный атом углерода имеет электронную конфигурацию:

а) 1S22S22P3;
б) 1S22S22P2;
в) 1S22S22P4;
г) 1S22S12P3.

7

Подведение итогов урока. Оценка работы всего класса.

В конце урока учащиеся записывают выводы, вытекающие из содержания изученного  материала .

     Алканы (предельные углеводороды) характеризуются общими свойствами, на основании которых объединяются в гомологические ряды:

имеют общую формулу СnH2n+2;

все атомы углерода находятся в них в состоянии SP3-гибридизации;

имеют прочные ковалентные (сигма) связи;

на основе их свойств алканы широко используются в различных сферах деятельности человека.

Свойства алканов находятся в зависимости от электронно-пространственного строения, прочных химических связей.

8

Домашнее задание.

параграф 11,составить задание по пройденной теме – творч. задание.

учащиеся записывают