Етилен і ацетилен: добування, властивості і застосування.

                  Урок на тему  »Етилен і ацетилен»

Тип уроку: Засвоєння знань

Мета: Закріпити знання учнів про склад, будову і властивості насичених вуглеводнів;

  З’ясувати будову, властивості та добування ненасичених вуглеводнів на прикладі етилену і ацетилену;

 Розширити уяву учнів про застосування етилену і ацетилену, їх значення в господарській діяльності людини.

Обладнання: презентація, таблиці, пластилін, стержні для моделювання.

І. Актуалізація опорних знань учнів

- Який склад мають вуглеводні?

- чим відрізняються ізомери від гомологів?

           -Назвіть загальну формулу насичених вуглеводнів.

-Які фізичні та хімічні властивості характерні для ненасичених вуглеводнів?

ІІ Мотивація навчальної діяльності

Усе, що трапляється, має причину.

                                                                                                Китайське прислів`я

1. Учитель.   У логічному ланцюжку:

Будова – властивості – добування – застосування,

яким зазвичай користуємося при вивченні речовин, ми підійшли до розгляду останніх ланок. Адже завданням хімії є не лише  дослідження будови та властивостей елементів та хімічних сполук, вивчення  залежності властивостей  речовин  від їх складу й будови,  а й вивчення умов перетворення одних речовин в інші, добування та практичного використання хімічних реакцій.

  Наше завдання по закінченні вивчення нового матеріалу дати відповідь на такі запитання:

Слайд  №          Ключові питання

-         Як добувають етилен?

-         Про які два способи добування ацетилену ви дізналися на уроці?

-         Який спосіб добування ацетилену є най більш економічно доцільним та вигідним?

-         Яке значення етилену і ацетилену у житті сучасної людини?

2. Прийом «Я вже знаю»

    Робота з таблицею « Хімічні властивості ненасичених вуглеводнів»:

-         Напишіть рівняння реакції приєднання Іоду до етилену;

-         Про що свідчить знебарвлення бромної води при пропусканні через неї ацетилену?

-         Як розрізнити горіння ацетилену за забарвленням полум`я?

-         Від чого залежить колір полум`я?

ІІІ   Усвідомлення змісту нового матеріалу

Щоб переварити знання, треба « поглинати» їх з апетитом.

                                                          А. Франс

1.  Добування етилену. 

Учитель.    Вивчаючи хімічні властивості етилену і ацетилену, ми дізналися, що через високу хімічну  активність ці гази не існують у природі, тому їх добувають синтетичним шляхом. Добування етилену і ацетилену належить до багатотоннажних виробни  Етилен а його гомологи утворюються в процесі переробки вуглеводнів, що містяться в нафті, - це основний спосіб промислового добування етилену.Його утворення відбувається в результаті термічного розщеплення насичених вуглеводнів.

 С₅Н₁₂ --   СН₂ =СН₂+  С₃Н₈

Пентан     етилен       пропан

Україна експортує етилен у Польщу, Словаччину, Італію, Бельгію, Угорщину.

  Великий нафтохімічний концерн «Оріон», що знаходиться в м. Калуш Івано-Франківської області, щорічно експортує понад 220 тисяч тонн етилену до Угорщини.  Побудований етиленпровід, що з`єднає місто Калуш з угорським містом Тисаворош.

  (Розглядаємо карту економічних зв`язків України   на слайді №      )

2.  Добування ацетилену.

Учитель.     Розглянемо таблицю та заповнимо її у зошитах (Слайд  №       )

Способи добування ацетилену

Карбідний спосіб добування ацетилену  вперше використав  у 1836 році учений-хімік Едмунд  Деві.   При цьому способі спочатку добувають кальцій карбід у результаті нагрівання в електропечах суміші вапна (СаО) та коксу до температури + 2500  .

СаО  +  3С --------    СаС₂ + СО

Потім на кальцій карбід діють водою:

СаС₂  + Н₂О ------ С₂Н₂ + Са(ОН₎₂

Вчитель демонструє зразки сировини карбідного способу добування ацетилену  ( вапно негашене, кокс, карбід кальцію, воду.)

-         А із чого добувають вапно?

-         (Із вапняку).

Демонстрація колекції «Вапняки»

Добування ацетилену із метану.

Природний газ метан є джерелом для добування ацетилену. Його нагрівають до температури + 1500  . Реакція відбувається за рівянням

2СН₄ ---------  НС =СН  +  3 Н₂

Метан           ацетилен   водень

Проблемне завдання.  Уявіть себе провідними менеджерами хімічного концерну, на якому  рамках розширення потужностей планується введення в дію нового цеху з виробництва ацетилену. Директор вважає це перспективним напрямом роботи, адже на ацетилен завжди є попит. Але він вагається, який зі способів добування ацетилену ( з метану чи карбідний) буде економічно вигідніший для роботи хімічного концерну.  Висловіть свою думку та обгрунуйте її.

(Учні висловлюють припущення, наводять аргументи)

Висновок:  Якщо порівняти карбідний спосіб з одностадійним добуванням ацетилену з метану за температури + 1500  , то стають очевидними переваги другого.  Отже, вивчення особливостей хімічних процесів, що лежать в основі добування сировини дає змогу порівнювати економічну доцільність того чи іншого методу.

Учитель.  Саме запитанням  «Як?» і «Чому?»людство зобов`язане більшістю відкриттів.

 А люди, в очах яких блискотять вогники розуму і завзяття, не проходять повз них, а зусиллями інтелекту знаходять відповіді.  Так і ви намагайтесь ставити собі ці питання до кожної події чи явища, з якими зустрічаєтесь.  Як досягти ефективності чи економії?  Як удосконалити?  Як стати найкращим у своїй справі?  Мисліть креативно, мисліть критично – це допоможе вам знайти своє місце у суспільстві та принесе користь нашій країні.

3.   Застосування етилену.

Учитель.  Розглянемо презентацію, занотуємо головні тези у свої конспекти:

Слайд №  3.       Етилен застосовують у виробництві поліетилену (пластмаси, пакувальних матеріалів, поліетиленової плівки.

-         Завдяки якій хімічній властивості?

-         (Реакції полімеризації)

Розгляд колекції «Пластмаси»

Слайд № 2.     У виробництві спиртів, як розчинник, як дезинфікуючий засіб.

-         Яка реакція лежить в основі?

-         ( реакція гідратації в присутності платинового каталізатора)

    Галогенпохідні ненасичених вуглеводнів:

 1, 2, -дихлоретан – знищує шкідників  с/г  культур;

Хлоретан – анестезійна речовина,  хірургічний наркоз.

-         Завдяки якій   реакції добувають тетрахлорметан?

-         (приєднання галогенів та галогеноводнів)

Слайд № 4.      Екзотичні плоди: звідки потрапляють до нас та як дозрівають?

Плоди  (банани, цитрусові, дині, помідори тощо) транспортують ще зеленими, а потім доводять їх до стиглості вже на місці споживання, уводячи в повітря складських приміщень невеликі кількості етилену.

Слайд  №  5.    Антифризи для двигунів, сонячних батарей, систем кондиціювання.

Водні розчини антифризів не замерзають при температурі мінус 40.

А тепер розглянемо галузі застосування ацетилену, що базується на властивостях цієї речовини.

4.  Застосування ацетилену.

Слайд  №  6  .    Для освітлення.

Учитель:  Ацетилен – реакційноздатна речовина, що вступає в численні реакції. Назва речовини «Ацетилен»  вже більше, ніж 100 років знайома не лише хімікам.  Із кінця ХІХ століття, коли було відкрито карбідний спосіб добування,  цей газ стали використовувати для освітлення.  У полум`ї за високих температур ацетилен, який  містить 92,3 % Карбону (своєрідний хімічний рекорд), розкладається з утворенням твердих його часточок.  Унаслідок їх сильного розжарювання у внутрішньому конусі полум`я виникає яскраве світіння – від жовтого до білого.  Чим температура вища, тим білішим воно стає. Ацетиленові горілки давали в 15 разів більше світла, ніж звичайні газові ліхтарі, якими освітлювали в улиці в ХІХ столітті.

Проблемне запитання: Чому  використання ацетиленових горілок не набуло значного поширення серед населення?

(Ця галузь застосування ацетилену не набула розвитку через нещасні випадки – вибухи, спричинені ацетиленом, який у суміші з повітрям  стає вибухонебезпечним)

   До речі, як виявилось, навіть деякі музиканти обізнані з хімічними властивостями ацетилену. Чотири білоруських юнаки об`єдналися та створили панк-групу «Ацетилен».  Очевидно, їх пісні є такими ж вибухонебезпечними та запалюють своєю енергією. А музичні критики називають цю групу «цікавим музичним колективом, який хвилює всіх».

Слайд № 

Для газового зварювання і різання металів.

Учитель.  Завдяки високій теплотворній здатності ацетилен  використовується  для газового різання і зварювання металів.

   Ацетилен, що використовується для зварювальних робіт,добувають часто на місці в результаті взаємодії кальцій карбіду  СаС₂  з водою. У ацетилена є конкуренція з боку доступніших газів (природного, пропан-бутану тощо).

Проаналізуйте таблицю:

( НА СЛАЙДІ ДЕМОНСТРУЄМО ТАБЛИЦЮ)

  Порівняльні характеристики полум`я при зварюванні різними газами

                                                                                                                                            Висновок:

Чим вищою є температура  полум`я при газовому зварюванні металів,  тим якість шва та його міцність буде вищою. Отже, в ацетиленового зварювання  є великі перспективи і в майбутньому.

Слайд №  8.    

Для виробництва синтетичних каучуків.

 (Учитель  демонструє колекцію каучуків)

На початку  ХХ століття у результаті  швидкого розвитку промислових галузей з`явилася величезна потреба в каучуку. Але натурального було занадто мало.  Тому гостро постало питання про синтетичне виробництво каучуку.

  Учитель:  Каучук має велике сільськогосподарське значення. Найчастіше його використовують у вигляді гуми, яку застосовують:

-         у техніці для ізоляції проводів;

-         для виготовлення шин;

-         у воєнній промисловості;

-         у виробництві взуття, штучної шкіри, іграшок, спорттоварів, медичних виробів тощо.

IV  Рефлексія

     Про свої здібності  людина може дізнатися тільки

             спробувавши використати їх на ділі.      Сенека

Завдання.

1.Серед запропонованих відповідей виберіть одну правильну.

1.Позначне схему, яка відображає процес добування етилену внаслідок термічного розщеплення насичених вуглеводнів:                ₅₀₀

А.   СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₃ ------ СН₃– СН₂ – СН = СН – СН₃  + Н₂

Б.СН₃–CH₂ – СН₂  - СН₂ – СН_{3 -------} СН₃ – СН₂ – СН₃  +  СН₂ = СН₂

В.СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂  - СН_{3 --------} СН₃ – СН = СН₂  +  С₃Н₈

2.  Позначте галузі застосування продукту реакції приєднання хлору  до етилену – 1, 2- дихлоретану:

А.  В медицині для анестезії;

Б.  як засіб для знищення шкідників сільськогосподарських культур;

В.  для виробництва синтетичного каучуку.

3. Позначте, з чим пов`язані  галузі застосування етилену  і  ацетилену:

А.  з відносно невеликою вартістю цих речовин;

Б.   із тим, що в Україні значні природні запаси цих речовин;

В.  з хімічними властивостями цих речовин.

4. Позначте продукти реакції, які відповідають схемі:

Са С₂ + 2 Н₂О ----   ? + ?

А.   Са (ОН)₂ + С₂Н₂;

Б.   СаО + СО₂ ;

В.   С₂Н₂ + СО₂ ;

5.  Позначте  кількість стадій карбідного  способу  добування ацетилену:

А.  1;

Б.  2;

В.  3.

6.  Позначте сполуку, яку використовують для прискорення дозрівання плодів:

А.  хлоретан;

Б.  етан;

В.  етилен

Задача 1. Обчисліть об’єм кисню, що витратиться на спалювання ацетилену об’ємом 15 л.             

V. Підведення підсумків роботи на уроці.

Повернемось до слайду № 9 .   Дайте відповіді на ключові питання, які ми поставили ще на початку уроку:

VІ.  Домашнє завдання:  Опрацювати  відповідний параграф у підручнику;

Задача 2.  Обчисліть об`єм ацетилену, який можна добути при взаємодії кальцій карбіду масою 100 г з водою, якщо вихід ацетилену від теоретично можливого становить  95%.