Открытый урок на тему: Природный каучук, 10 класс
план-конспект урока по химии (10 класс)

ОТКРЫТЫЙ УРОК ПО ХИМИИ

в 10 классе

на тему:

«Природный каучук»

                                                                                                    Выполнил

учитель химии

Архипова Т.Н.

г.Курск

Ноябрь 2019г.

Урок по химии в 10-м классе

на тему: "Природный каучук"

Цели урока:

• продолжить знакомство с диеновыми углеводородами на примере натурального и синтетического каучуков;
• дать понятие о стереорегулярности и её влиянии на свойства каучуков;
• познакомить с реакцией вулканизации;
• познакомить с применением каучуков в народном хозяйстве.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация «Каучук», видеофильм «Каучук».

Демонстрационные образцы: натуральный или синтетический каучук, эбонит, клей резиновый или «Момент», резина.

План урока

1. Организационный момент

2. История открытия каучука.

3. Натуральные каучуки: состав, строение, свойства

4.   Синтетические каучуки: получение, классификация, применение

5.   Вулканизация.

6.   Рефлексия

ХОД УРОКА

Ребята, на предыдущих уроках мы изучали углеводороды, последний урок был посвящен диеновым углеводородам, т.е. соединениям с двумя двойными связями. А сегодня тема урока «Природный каучук». Что это за соединение, каковы его свойства? По названию и не представишь, хотя можно предположить, что каучук относится тоже к углеводородам. Давайте постараемся к концу урока выяснить, к какому же классу соединений он относится.

Сегодня вы работаете в группах. Каждая группа получила листочки с написанными на них утверждениями. Надо рядом с каждым утверждением поставить знак «+» или «-», в зависимости от того, согласен он с данным утверждением или нет. В конце урока вы вновь вернетесь к этим утверждениям, ещѐ раз оцените их, сравните свои знания до и после урока.

Сегодня на уроке:

- вы узнаете, как человек нашел натуральный каучук;

- вы узнаете, каково его строение и свойства;

- вы ознакомитесь со значением каучука в жизни людей;

- вы узнаете, как человек научился создавать искусственные каучуки, а из них делать резину;

- вы приятно удивитесь: оказывается вы знаете уже так много!

Утверждения:

1. Способ добычи натурального каучука аналогичен способу собирания березового сока.

2. Каучуконосные растения могут произрастать в России.

3. В Европе каучук появился в XVIII в.

4. Имя римского бога Вулкана тесно связано с процессом получения резины из каучука.

5. Первый завод по производству синтетического каучука был построен в Англии в начале XX в.

Для успешного изучения материала темы нам необходимо повторить некоторые вопросы, изученные на предыдущих уроках:

Входной контроль:

                                                      1.Назовите данные углеводороды:

2.Укажите, какие из приведенных веществ являются изомерами по отношению друг к другу:

а)  CH2 = CH - CH2  – СH = CH2                 б)   CH2 = CН - CH  = СH – CH2 – CH3

в)     CH2 = CH - CH  = СH - CH3

3.Допиши уравнение реакции: (механизм 1,4-присоединения, 1 стадия)

CH2 = CH - CH = CH2 + Br2 →  

2 вариант

1.Назовите данные углеводороды:

2.Укажите, какие из приведенных веществ являются изомерами по отношению друг к другу:

а)  CH2 = CH - CH2  – СH2 - CH2  – СH = СН2        б)   CH2 = CН - CH  = СH – CH2 – CH3

в)     CH2 = CH - CH  = СH – CH2– CH2 - CH3

3.Допиши уравнение реакции: (механизм 1,4-присоединения, 1 стадия)

CH2 = CH - CH = CH2 + Н2 →

 III. Изучение нового материала

1. Пожалуй, чудом природы можно назвать вещество, которое известно вам с раннего возраста как основа для детских игрушек – каучук. Удивительна история каучука. Козлова Маша и Васильева Наташа подготовили сообщение по этому вопросу. Послушаем их.

История каучука.

Сообщение.  Родина каучука – Центральная и Южная Америка. Во влажных жарких тропиках, по берегам реки Амазонки, растёт необычное дерево, которое называется бразильская гевея. Если на коре дерева сделать надрез, то из ранки вытекает сок молочно-белого цвета, называемый латексом На воздухе сок постепенно темнеет и затвердевает, превращаясь в резиноподобную смолу. Латекс содержит около 30 % натурального полимера, крохотные частички которого находятся во взвешенном состоянии в воде, образуя эмульсию. Сок дерева гевеи туземцы назвали каучук (это слово берёт начало от двух индейских слов: Cao – дерево и Chu – течь, плакать), что можно перевести как «слёзы дерева». Уже в XV в. индейцы придумали, как можно использовать каучук в хозяйстве. Они пропитывали млечным соком лодки, корзины, одежду, чтобы те не пропускали воду. Из каучука стали изготавливать факелы, которые долго и равномерно сгорали, распространяя приятный запах. Если каучуком обмазать глиняную бутылку, а затем, после затвердевания полимера, разбить и вынуть через горловое отверстие глиняные черепки, то получится лёгкая и небьющаяся ёмкость для различных жидкостей. Аналогичным образом туземцы научились изготавливать даже каучуковую обувь.
История каучука началась со времён Великих Географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привёз с собой из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью.

Итак, благодаря Колумбу, образцы каучука попали в Европу в первой половине XVIII в.

История применения каучука. Каучук не сразу получил признание у европейцев. Они сначала просто не знали, что с ним делать. Одним из первых нашел применения каучуку английский химик Джозеф Пристли. Он приспособился стирать карандашные заметки шариком каучука.

В Вене в 1821 году открылась первая фабрика по производству изделий из каучука.

В Англии, когда в городах начали вводить газовое освещение, на газовых заводах скопилось довольно много продуктов сухой перегонки каменного угля. Шотландский химик Макинтош закупил их, чтобы использовать для изготовления непромокаемой одежды. Он растворял в этих продуктах каучук, а затем покрывал таким раствором ткани. С того времени плащ из непромокаемой ткани носит название «макинтош».

Однако вскоре пришлось убедиться, что при всей своей полезности изготовленная таким образом одежда имеет существенные недостатки, при низкой температуре ткань становится жесткой и ломкой, а при нагревании наоборот, делается липкой.

Стало ясно, что у нового материала есть огромные недостатки, и фабрики по производству изделий из него придется закрыть.

Имя человека, который спас каучук, Чарльз Гудьир. (просмотр видеофильма) Этот одержимый изобретатель решил вылечить каучук. Для этого он смешивал его с любыми попадавшимися под руку предметами: солью, сахаром, перцем, речным песком. Результата никакого. В ход пошли орехи, сыр. Не подошло. Не помогли и чернила. А тут еще кончились деньги. И тут помог случай. Последний кусок каучука и сера лежали рядом всю ночь около печки. Получилась известная всем резина – она была эластичной и прочной при различных температурах, не твердела при умеренном холоде и не расползалась на жаре. Ясно, что открыт, был новый процесс. Но как его назвать? Поскольку жар и сера были главными атрибутами римского бога огня Вулкана, процесс назвали вулканизацией.

Открывались всё новые свойства необычного вещества. Но до изучения свойств этого вещества давайте попробуем разобраться в его составе

Изучение состава каучука. Просмотр видеофильма.

Перед вами прибор для разложения каучука. В реакционной пробирке каучук, газоотводная трубка опущена в пробирку с раствором КМпО4.

При нагревании каучука, продукты его разложения поступают в приѐмник с раствором КМпО4, который постепенно обесцвечивается.

Вопрос: Почему обесцветился раствор? Какие соединения обесцвечивают раствор КМпО4?

Вывод: Вещество, поступающее в приемник – непредельный углеводород (вывод делают учащиеся).

Этот опыт доказывает непредельный характер продуктов разложения каучука.

А какова молекулярная формула этого вещества?

Решим задачу :

Химики установили, что в веществе, получаемом при разложении каучука ω(С)=88,2%, относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 34. Определите формулу этого вещества (на столах у учащихся карточки с условием этой задачи).

Решив задачу, установили, что формула вещества С5Н8.

Это вещество является мономером каучука.

А каково его строение?

Выполните задание: Напишите уравнение полимеризации данного соединения.

Причем возможна пространственная изомерия. (Предлагается ребятам написать цис- , транс- изомеры в тетрадях, а один ученик работает у доски). Установлено, что каучук имеет цис- форму

Процесс полимеризации изопрена можно изобразить так:

Обратите внимание на то, что -CH2- группы находятся по одну сторону двойных связей.

Такое пространственное строение молекул полимеров называется стереорегулярным.

Как понять стереорегулярный полимер? Это такой полимер, в котором все элементарные звенья находятся в цис- или в трансконфигурациях.
Отметьте у себя в тетради, что природный каучук – это цис-полиизопрен. Натуральный каучук – непредельный стереорегулярный полимер состава (С5Н8)n со средней  молекулярной массой 15000-500000.

(Транс-полиизопрен также встречается в природе, и называют его гуттаперчей.  Каучук в сравнении с гуттаперчей обладает гораздо более высокой эластичностью, поэтому находит более широкое применение.

Мы выполнили большую работу: выяснили состав и строение каучука.

А каковы его свойства?

Изучение свойств каучука. Групповая работа

 Физические свойства

Каучук – эластичный материал, стойкий к износу, газо- и водонепроницаем, растворяется в органических растворителях, хороший электроизолятор. При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а на холоде – твердым и хрупким. При долгом хранении каучук твердеет.

Химические свойства. А теперь докажем с вами, что каучук, так же как и изопрен является непредельным соединением. Эксперимент можно проделать с обыкновенным резиновым клеем или клеем «Момент». В их состав входит натуральный каучук.

Виды синтетических каучуков.

Первым синтетическим каучуком, прошедшим испытание «практикой», стал бутадиеновый каучук (СКБ), полученный в СССР по методу С. В. Лебедева Из первых килограммов продукции, полученной на опытном заводе в 1931 г., была изготовлении шина. Её поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей Васильевич, и она верой и правдой прослужила 16 тыс. км пробега.
Запишем в тетради этапы получения синтетического каучука:

Позже был получен синтетический цис-полиизопрен, который по свойствам идентичен натуральному каучуку.
Наиболее широко в качестве мономеров для производства каучуков используются бутадиен, изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен и др.

Классификация каучуков по областям применения

Применение: изготовление мягких водопроводных шлангов, изготовление автомобильных камер и шин, транспортёрных лент, дорожных покрытий, специальной одежды и др.

Сравнение каучуков и их использование

• Бутадиеновый каучук имеет нерегулярное строение. Обладает водо– и газонепроницаемостью. По эластичности отстаёт от природного каучука. Используется для производства обуви, перчаток, детских игрушек, медицинских грелок, наружных оболочек кабелей и других предметов быта.
• Бутадиенстирольный каучук обладает газонепроницаемостью, но недостаточно жароустойчив. Используется в производстве лент для транспортёров, автокамер.
• Хлорпреновый каучук обладает хорошей эластичностью, высокой прочностью на истирание, разрыв и удар. Стоек и разрушающему действию многократных деформаций. Высокоустойчив к действию растворителей, тепла, света, озона. Используется в производстве ремней, транспортных лент, изоляционных резин в кабельной промышленности, а также в производстве трубопроводов для перекачки бензина, нефти.
• Изопреновый каучук имеет регулярное строение. По составу, структуре и эластическим свойствам близок к натуральному каучуку. Используется в производстве автомобильных и авиационных шин. Недостатком синтетического изопренового каучука является недостаточная стойкость по отношению к органическим растворителям (керосину, бензину) и недостаточное сохранение эластичности при низких температурах.

Используется ли каучук в чистом виде в промышленности?

Натуральные и синтетические каучуки используют преимущественно в виде резины. Для получения резины каучук вулканизируют. Какова же химическая сущность процесса вулканизации? При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи

Запишем в тетрадь: продукт частичной вулканизации каучука называют резиной (не более 5% серы).
Как мы с вами видим, такой полимер имеет разветвлённую пространственную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает большей прочностью. При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом. Эбонит является хорошим диэлектриком, из него изготавливают детали электрической арматуры (показ образцов каучука и эбонита).

Сравнительная таблица составляется учениками. (парная работа)

Домашнее задание.  

§12, упр.8 с. 49

Задание для любознательных. Как исходя из метана получить хлоропреновый каучук? Напишите соответствующие уравнения реакций.