Урок по химии

Дисциплина: Химия

Тема урока: Карбоновые кислоты. Общие свойства карбоновых кислот

Тип урока: творческий урок.

Вид урока: практическое занятие с элементами деловой игры.

Время: 80 минут

 

Цель урока: Формирование системы знаний и  общих компетенций, связанных с исследованием строения и свойств карбоновых кислот.

По окончанию урока студент умеет:

- объяснять взаимное влияние атомов в  функциональной группе, образование водородной связи между молекулами карбоновых кислот;

- уметь объяснять кислотные свойства карбоновых кислот.

По окончанию урока студент знает

- строение функциональной группы карбоновых кислот;

- общие физические свойства карбоновых кислот;

Задачи урока:

1. развивающие: развивать интеллектуальные умения выделять главное, анализировать, сравнивать, делать выводы, использовать ранее накопленные знания по химии в контексте нового материала, расширить научную лексику путем введения в активный словарь новых терминов, продолжить формирование умений оформлять результаты своей работы и делать обобщения на основании полученных результатов;

2. образовательные: рассмотреть общие свойства карбоновых кислот в сравнении со свойствами минеральных кислот.  Сравнить физические свойства спиртов и карбоновых кислот;

3. воспитательные: воспитывать коммуникативные навыки, формировать научное мировоззрение, интерес к предмету, поддерживать устойчивую мотивацию к изучению химии на основании положительного эмоционального восприятия предмета.

Материалы и оборудование:

- лабораторное оборудование и реактивы: растворы соляной и уксусной кислот, раствор сульфата меди (II), порошок оксида магния, лакмус, гидроксид натрия, раствор карбоната натрия, пробирки;

- таблицы и дидактические материалы к уроку: «Физические свойства некоторых предельных одноатомных спиртов и предельных одноосновных карбоновых кислот», «Водородная связь между молекулами спиртов и карбоновых кислот;

- литература: О. С. Габриелян и др. Химия - 10 класс. М.: Дрофа, 2009 г

- Электронные уроки и тесты СD-диск Химия. Сложные химические соединения в повседневной жизни. ЗАО «Просвещение - МЕДИА», 2009. Новый диск.

 

Ход урока.

 

Ум заключается не только в знаниях,

но и в умении применять знания в деле…

Аристотель.

Урок начинается с игры «черный ящик», в ходе которой формулируется тема, цели и задачи урока.

Преподаватель. Вам уже известны общие физические свойства карбоновых кислот, знаете вы и строение функциональной группы, номенклатуру  этих кислородосодержащих органических соединений. А хорошо ли вам знакомы отдельные представители этого класса соединений?

Задание «черный ящик».

1-ое вещество. У меня в черном ящике находится удивительное, но хорошо вам знакомое вещество. Название этого вещества древними греками отождествлялось с самим представлением о кислом. Нам оно хорошо известно в жидком агрегатном состоянии, но при охлаждении ниже 17 ⁰С превращается в бесцветные кристаллы, похожие на лед.

Ответ: уксусная кислота – в ящике находится бутылка с уксусом.

2-ое вещество.

В черном ящике находится вещество, которым богаты плоды цитрусовых. В мякоти апельсина его около 2%, в лимоне – 6% из которых и было впервые выделено в 1784 г. К. Шееле.
Ответ: лимонная кислота  (в черный ящик можно поместить апельсины, лимоны,  пакетики с лимонной кислотой).

 

3-е вещество. Впервые было получено алхимиком Агриколой, который наблюдал при прокаливании в янтаре похожие на соль белый налет этого вещества, используется в медицине.

Ответ: янтарная кислота– таблетки янтарной кислоты и табличка с формулой НООС-СН₂-СН₂-СООН. После ответов учащихся учитель рассказывает о значении янтарной кислоты. Янтарная кислота - настоящий подарок для нас. Это естественное вещество, которое присутствует в организме, вырабатывается им. При приёме внутрь не вызывает привыкания и не вызывает особых побочных эффектов, укрепляет иммунитет, усиливает клеточное дыхание, способствует усвоению кислорода клетками.

Беседа по итогам мини-разминки;

- к какому классу кислородосодержащих органических соединений относятся эти вещества;

- как называется функциональная группа, содержащаяся в этих соединениях;

- какие свойства веществ помогли нам их быстро определить?

- как вы думаете, какие свойства данных органических соединений мы еще не рассматривали?

В  ходе обсуждения ответов формулируются изучаемые вопросы:

а) какая связь существует между свойствами карбоновых кислот и их строением?

б) сходны ли по свойствам органические кислоты и минеральные и если сходны, в чем причина этого?

Затем определяются  направления работы и способы их решения, заранее оговариваются формы представления результатов работы, критерии оценивания работ. Работа класса организуется в малых группах, каждая из которых выполняет собственное исследование.

Группа 1.  «Исследование строения предельных карбоновых кислот, сравнение физических свойств предельных карбоновых кислот и предельных одноатомных спиртов».

На основе молекулярной формулы уксусной кислоты и общей формулы карбоновых кислот, учитывая положения теории строения органических соединений, группе необходимо рассмотреть  химическое и электронное строение уксусной кислоты. Указать взаимное влияние атомов в составе функциональной группы карбоновых кислот.

Шагами решения исследовательской задачи стали определение валентности всех химических элементов в молекулярной формуле уксусной кислоты, выделение функциональной группы.  На основе положения химических элементов в таблице Д. И. Менделеева  группой проводится анализ смещения электронной плотности химических  связей в молекуле. На основании предложенных таблиц проводится сравнение температур кипения и плавления предельных одноатомных спиртов и предельных одноосновных карбоновых кислот. Результатом работы являются записи полной и краткой структурных формул уксусной кислоты, электронной формулы этого вещества; определение по структурной формуле уксусной кислоты направления взаимного влияния атомов в молекуле через выявление смещения электронной плотности химических связей; представлена схема образования водородных связей между двумя молекулами уксусной кислоты.

Справочный материал для группы 1.

Прочитайте соответствующий раздел учебника.  Рассмотрите представленную таблицу и справочную информацию. Составьте полную и сокращенную структурную формулу уксусной кислоты, объясните смещение электронной плотности в молекуле органической кислоты, сравните физические свойства предельных одноатомных спиртов и предельных одноосновных карбоновых кислот. Составьте схему образования водородной связи между двумя молекулами уксусной кислоты.

 

Таблица.

Физические свойства некоторых предельных одноатомных спиртов и предельных одноосновных карбоновых кислот.

 

Спирты			Карбоновые кислоты.
Формула спирта	Температура, 0С		Формула кислоты	Температура, 0С
	плавления	кипения		плавления	кипения
СН3ОН	-98	65	Н-СООН	8,3	100,8
С2Н5ОН	- 117	78	СН3-СООН	16,8	118,1
С3Н7ОН	- 127	97	С2Н5СООН	-20,8	141,1
С4Н9ОН	- 80	118	С3Н7-СООН	-5	163,5

Низшие члены гомологического ряда одноосновных карбоновых кислот являются жидкостями. Муравьиная, уксусная и пропионовая кислоты обладают резким запахом, смешиваются с водой в любых соотношениях. Последующие кислоты, начиная с масляной, имеют неприятный запах и ограниченно растворяются в воде. Высшие кислоты – твердые вещества, нерастворимые в воде.

 

Группа 2. Исследование химических свойств уксусной кислоты общих со свойствами минеральных кислот. (Взаимодействие с металлами и действие на индикатор).

Группе необходимо на основе знаний химических свойств минеральных кислот (на примере соляной кислоты) выдвинуть гипотезу о возможности переноса этих свойств на уксусную кислоту. Учащиеся самостоятельно проводят химический эксперимент и сравнивают взаимодействие соляной и уксусной кислоты с лакмусом и порошком магния, соблюдая правила техники безопасности, в ходе выполнения лабораторного опыта учащиеся должны подтвердить или опровергнуть предположение о сходстве общих химических свойств минеральных и органических кислот.

Результатом работы должны стать наблюдения, оформленные в виде таблицы. Записи уравнений реакции взаимодействия магния с кислотами и вывод о причинах изменения окраски индикатора в растворах кислот, а так же указаны названия полученных веществ.

Задание для группы 2.

Лабораторная работа:

«Свойства уксусной кислоты в сравнении со свойствами соляной кислоты».

Цель. Изучить свойства кислотные свойств уксусной кислоты. Сравнить химические свойства минеральных и органических кислот.

Опыт 1. В две пробирки налейте 1 – 2 мл раствора уксусной кислоты (помните о правилах техники безопасности при работе с органическими веществами и минеральными кислотами). В первую внесите 1-2 капли лакмуса (отметьте цвет индикатора). Во вторую добавьте немного порошка магния. Отметьте, какие изменения произошли.Сделайте соответствующий вывод. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проведенной реакции.

Опыт 2. В две пробирки налейте 1 – 2 мл раствора соляной кислоты  (помните о правилах техники безопасности при работе с кислотами). В одну пробирку 1 -2 капли лакмуса (отметьте цвет индикатора). В другую добавьте немного порошка магния. Отметьте, какие изменения произошли.Сделайте соответствующий вывод. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проведенной реакции. Наблюдения оформите в виде таблицы.

	№ опыта	действие	наблюдение	уравнение реакции
Уксусная кислота	1	Взаимодействие уксусной кислоты с лакмусом	Лакмус окрасился в красный цвет
	2	Взаимодействие уксусной кислоты с магнием	Выделение газа	2СH3COOH+Mg=Mg(CH3COО)2+H2 2Н+ + Mg = Mg 2+ + Н2
Соляная кислота	3	Взаимодействие соляной кислоты с лакмусом	Лакмус окрасился в красный цвет
	4	Взаимодействие соляной кислоты с магнием	Выделение газа	2HCl+Mg=MgCl2+H2 2Н+ + Mg = Mg 2+ + Н2

Вывод: уксусная и соляная кислоты одинаково взаимодействуют с активным металлом магнием. Магний вытесняет водород из растворов кислот.

Группа 3. Исследование химических свойств уксусной кислоты общих со свойствами минеральных кислот. (Взаимодействие с оксидами металлов и основаниями).

Группе  необходимо на основе знаний химических свойств минеральных кислот (на примере соляной кислоты) выдвинуть гипотезу о возможности переноса этих свойств на уксусную кислоту. Учащиеся самостоятельно проводят химический эксперимент и сравнивают взаимодействие соляной и уксусной кислоты с растворами  щелочей и взаимодействие с оксидом магния. Результатом работы должно стать составление уравнения химических реакций взаимодействия уксусной и соляной кислот с предложенными веществами и оформление результатов эксперимента в виде таблицы.

Задание для группы 3.

Лабораторная работа:

 «Свойства уксусной кислоты в сравнении со свойствами соляной кислоты».

Цель. Изучить свойства кислотные свойств уксусной кислоты. Сравнить химические свойства минеральных и органических кислот.

Опыт 1. В две пробирки налейте 1 – 2 мл  раствора уксусной кислоты (помните о правилах техники безопасности при работе с органическими веществами). В первую  добавьте немного порошка оксида магния. Во вторую пробирку внесите 1-2 капли лакмуса (отметьте цвет индикатора), затем нейтрализуйте кислоту раствором щелочи (гидроксида калия или натрия). Отметьте, какие изменения произошли.Сделайте соответствующий вывод. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проведенной реакции.

Опыт 2. В две пробирки налейте 1 – 2 мл раствора соляной кислоты  (помните о правилах техники безопасности при работе с кислотами). В первую добавьте немного порошка оксида магния. Во вторую пробирку внесите 1-2 капли лакмуса (отметьте цвет индикатора), затем нейтрализуйте кислоту раствором щелочи. Отметьте, какие изменения произошли.Сделайте соответствующий вывод. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проведенной реакции. Наблюдения оформите в виде таблицы.

	№ опыта	действие	наблюдение	уравнение реакции
Уксусная кислота	1	Взаимодействие уксусной кислоты с порошком оксида магния	Наблюдаем постепенное растворение порошка магния в кислоте	2СH3COOH+MgО=Mg(CH3COО)2+H2О 2Н+ + MgО = Mg 2+ + Н2О
	2	Взаимодействие уксусной кислоты с лакмусом и раствором гидроксида калия	При добавлении лакмуса к раствору кислоты его окраска изменилась на красную, затем при внесении нескольких капель  щелочи раствор обесцветился.	СH3COOH+КОН=CH3COОК+H2О Н+ + ОН-=  Н2О
Соляная кислота	3	Взаимодействие соляной кислоты с порошком оксида магния	Наблюдаем постепенное растворение порошка магния в кислоте	2HCl+MgО=MgСl2+H2О 2Н+ + MgО = Mg 2+ + Н2О
	4	Взаимодействие соляной кислоты с лакмусом и раствором гидроксида калия	При добавлении лакмуса к раствору кислоты его окраска изменилась на красную, затем при внесении нескольких капель  щелочи раствор обесцветился.	HCl+КОН = КCl +H2О Н+ + ОН-=  Н2О

Вывод: уксусная и соляная кислоты одинаково реагируют с оксидами металлов и щелочами, образуя соответствующие соли и воду.

 

Группа 4. Изучение взаимодействия уксусной и соляной кислот с солями и нерастворимыми основаниями.

 

Учащиеся выдвигают предположение о сходстве химических свойств минеральных и органических кислот и самостоятельно проводят химический эксперимент, в котором сравнивают взаимодействие этих кислот с карбонатом натрия и гидроксидом  меди (II). Результат исследования – запись уравнений химических реакций, оформление наблюдений.

Задание для группы 4.

Лабораторная работа:

 «Свойства уксусной кислоты в сравнении со свойствами соляной кислоты».

Цель. Изучить свойства кислотные свойств уксусной кислоты. Сравнить химические свойства минеральных и органических кислот.

Опыт 1. налейте в пробирку 2- 3 мл раствора сульфата меди (II) и прибавьте 1 – 2 мл раствора гидроксида калия (отметьте, что наблюдаете), затем налейте немного уксусной кислоты. Во вторую пробирку добавьте  1-2 мл раствора уксусной кислоты, затем добавьте раствор карбоната натрия или карбоната калия. Отметьте, какие изменения произошли.Сделайте соответствующий вывод. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проведенной реакции.

Опыт 2. Налейте в пробирку 2- 3 мл раствора сульфата меди (II) и прибавьте 1 – 2 мл раствора гидроксида калия (отметьте, что наблюдаете), затем налейте раствор соляной кислоты. Во вторую пробирку добавьте  1-2 мл раствора соляной кислоты, затем добавьте раствор карбоната натрия или карбоната калия. Отметьте, какие изменения произошли.Сделайте соответствующий вывод. Составьте полные и сокращенные ионные уравнения проведенной реакции. Наблюдения оформите в виде таблицы.

	№ опыта	действие	наблюдение	уравнение реакции
Уксусная кислота	1	Взаимодействие уксусной кислоты и нерастворимого основания (гидроксида меди (II)).	При смешивании растворов сульфата меди (II) и гидроксида натрия выпал осадок синего цвета, который растворяется при добавлении раствора уксусной кислоты	CuSO4+2KOH=Cu(OH)2+K2SO4 Cu2++2OH-=Cu(OH)2 Cu(OH)2+2СH3COOH= Cu(CH3COО)2+2H2О    Cu(OH)2+2CH3COO-= Cu2+ + 2H2O
	2	Взаимодействие уксусной кислоты с раствором карбоната натрия	Выделение газа	2CH3COOH + Na2CO3= 2CH3COONa + CO2+ H2O 2H+ + CO32- = CO2 + H2O
Соляная кислота	3	Взаимодействие соляной кислоты с нерастворимым основанием (гидроксидом меди (II)).	При смешивании растворов сульфата меди (II) и гидроксида натрия выпал осадок синего цвета, который растворяется при добавлении раствора соляной кислоты	CuSO4+2KOH=Cu(OH)2+K2SO4 Cu2++2OH-=Cu(OH)2   Cu(OH)2+2HCl= CuCl2+2H2О Cu(OH)2+2Cl-= Cu2+ + 2H2O
	4	Взаимодействие раствора соляной кислоты с раствором карбоната натрия	Выделение газа	2HCl + Na2CO3= 2NaCl + CO2+ H2O 2H+ + CO32- = CO2 + H2O

Вывод: уксусная и соляная кислоты проявляют общие химические свойства, реагируют с нерастворимыми основаниями и солями.

После завершения исследования группы представляют результаты своей работы, которые оцениваются по следующим критериям:

• Умение учащихся кратко обобщить и записать итог выполненной работы в виде химических формул, уравнений, словесных выводов.
• Умение учащихся конкретно, полно, развернуто и научно объяснить полученные результаты исследования.
• Использование наглядности (моделей, таблиц, схем, эксперимента) для обоснования своих теоретических выводов.
• Участие (активность) каждого учащегося в работе группы.
• Умение  анализировать, сравнивать логически мыслить и делать выводы.

В качестве  закрепления знаний и обобщения полученных результатов учащимся предлагается ответить на вопросы мини-теста «Пятерочка» (если учащиеся отвечают правильно, то в таблице ответов появляется цифра пять).

Тест.

№ 1. Уксусная кислота в растворе реагирует с веществами:

а) NН3	г) ZnO
б) FeO	д) CO
в) Na2CO3

№ 2. Предельные одноосновные карбоновые кислоты имеют общую формулу:

а) СnН2nO	г) СnН2nO3
б) СnН2nO2	д) СnН2n-2O2
в) СnН2n+2O

 

№ 3. Какие признаки верно отражают физические свойства уксусной кислоты.

а) газообразное вещество	г) при комнатной температуре бесцветная жидкость
б) имеет характерный запах	д) плохо  растворяется в воде
в) хорошо растворяется  в воде

№ 4.  Соли уксусной кислоты называются:

а) формиаты	г) ацетаты
б) цитраты	д) оксалаты
в) пропионаты

№ 5. При взаимодействии уксусной кислоты с карбонатом натрия образуются вещества:

а) Н2СО3					г) СН3СООNa
б) СО2					д) NaОН
в) Н2О

 

Список литературы:

1. Артеменко А. И. Удивительный мир органической химии. – М.: Дрофа, 2009.

2. Новошинский И. И. Органическая химия: 11 класс. – Краснодар: «Сов. Кубань», 2009.

3. Бердоносов С. С., Менделеева Е. А. Химия. Новейший справочник. – М.: Махаон, 2008.

4. Габриелян О. С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждении. – М.: Дрофа, 2009.