Хімічні властивості, добування та застосування етину

Тема: Хімічні властивості, добування та застосування етину.

Мета:  ознайомити учнів з хімічними властивостями, основними способами добування і застосування алкінів;удосконалити уміння складати рівняння хімічних реакцій за участі органічних; розвинути уміння аналізувати результати спостережень; розвинути логічне і творче мислення, увагу, пам’ять;виховати бережливе ставлення до довкілля, екологічну культуру.

Тип уроку: комбінований.

Методи і методичні прийоми: інтелектуальна розминка, бесіда, розповідь, робота з підручником.

Базові поняття: окиснення, реакції приєднання, гідрування, якісна реакція на ненасичені вуглеводні, потрійні зв’язки.

Обладнання:: періодична система хімічних елементів, ТЗН

Хронометраж уроку:

І. Організаційний момент..................................................................................1хв.

ІІ. Перевірка домашнього завдання.................................................................5 хв.

ІІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності.........................................3 хв.

ІV. Актуалізація опорних знань.......................................................................5 хв.

V. Виклад вчителем нового матеріалу...........................................................20 хв.

VI. Узагальнення та закріплення нового матеріалу.......................................6 хв.

VII. Підсумок уроку..........................................................................................2 хв.

VIII. Виставлення оцінок та їх мотивація.......................................................2 хв.

ІХ. Інструктаж з домашнього завдання...........................................................1 хв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хід уроку:

І. Організаційний момент

Привітання вчителя. Перевірка присутніх та готовності учнів до уроку (наявність робочих зошитів, підручників, ручок тощо). Привернення уваги учнів.

 

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Інтелектуальна розминка (вчитель задає два-три не дуже складні питання для розміркування з метою налаштування дитини на роботу):

1. Охарактеризуйте фізичні властивості етилену і ацетилену.

2. Чи будуть властивості ацетилену подібними до властивостей етилену?

3. Який із зазначених вуглеводнів: етан, етилен, ацетилен має тетраедричну будову молекули, який – площинну, а який – лінійну?

 

ІІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності

Розповідь вчителя:

На минулому уроці ми з вами розглядали склад, хімічні формули та фізичні властивості алкінів. Сьогодні ми продовжимо вивчати ці речовини. Ми ознайомимося з хімічними властивостями алкінів, удосконалимо свої вміння складати рівняння хімічних реакцій за участі органічних речовин, ознайомимося з основними способами одержання алкінів та розглянемо їх застосування. При цьому ми використаємо ваші знання з хімії, фізики, екології.

 

ІV. Актуалізація опорних знань

Бесіда:

1. Чому етилен і ацетилен називають ненасиченими вуглеводнями?

2. У чому полягає особливість будови ненасичених вуглеводнів?

3. В якому агрегатному стані за нормальних умов будуть знаходитися  ацетилен?

 

V. Виклад вчителем нового матеріалу

Розповідь з елементами бесіди:

Добування алкінів. Найпоширніший представник алкінів – ацетилен. Упромисловості його добувають такими методами:

Карбідний метод. Спочатку з вапняку і коксу отримують кальцій карбід, який під час взаємодії з водою утворює ацетилен:

СаСО₃ → СаО + СО₂

СаО + 3C → СаC₂ + СО

СаС₂ + 2Н₂О → С₂Н₂ ↑ + Са(ОН)₂

Піроліз метану. Внаслідок нагрівання метану без доступу повітря ( піроліз) утворюється ацетилен, а як побічний продукт -  водень:

2СН₄→ С₂Н₂  + 3Н₂

Ацитилен є проміжними продутом розкладу метану при нагріванні. Щоб виділити його на проміжній стадії , не дати йому розкластися на вуглець і водень, ацетилен, що утворився , швидко видаляють із зони високої температурий охолоджують. Водень як побічний продукт цієї реакції використовується для багатьох синтезів.

Інших представників цього гомологічного ряду  можна добути дегідрогалогенуванням дигалогенпохідних алканів:

             Н     Н

            

СН₃       С     С     Н + 2КОН → СН₃        С   С    Н + 2КBr + 2Н₂О

 

                 Br     Br

Хімічні властивості. Наявність потрійного зв’язку обумовлює реакції приєднання і полімеризації ацетилену  та інших алкінив, а відносно висока  полярність зв’язку  С     Н- зв’язку – слабкі кислотні властивості цих сполук. На відміну  від алкенів реакції приєднання  до алкінів відбувається в два етапи ( сочатку роривається один π-зв'язок і утворюється похідні алкенів, поті – други з утворенням похідних алканів). Підвищену, порівняно з вуглеводнями інших класі, полярність зв’язку С   Н в алкінах пояснюють тим, що у стані sp- гібридизації (третій валентний стан) атом карбону має більшу електронегативність, ніж у першому та другому валентних станах.

Реакції приєднання

Приєданання водню ( гідрогенізація)

С₂Н₂ + Н₂ →  С₂Н₄

                                                   С₂Н₂ + 2Н₂ →  С₂Н₆

Приєднання галогенів. Бром приєднується дуже легко за звичайних умов. Під час пропускання ацетилену крізь бормну воду вона знебарвлюється.( показ відео демонстрації - знебарвлення бромної води). Ця реакція є якісною для всіх ненасичених вуглеводнів.

С₂Н₂ + Br₂ →  С₂Н₂Br₂

С₂Н₂Br₂ + Br₂ →  С₂Н₂Br₄

 Пиеднання галогеноводнів. Відбувається за правилом Марковнікова у дві стадії:

С₂Н₂ + НCl →  С₂Н₃Cl

С₂Н₃Cl + HCl →  С₂Н₄Cl₂

Пиеднання води.(гідратація). Реакція відкрита  у 1881 р. російським  хіміком М.Г. Кучеровим і носить його ім'я. Вона відбувається за наявності  каталізатора (HgSO₄) у кислому середовищі. Внаслідок приєднання води до ацитилену спочатку утворюється нестійкий ненасичений спирт ( вініловий) який швидко ізомеризується в оцтовий альдегід – цінну хімічну речовину:

 

                                  HgSO₄

НCCH  +  H₂O     [HC=CH]  CH₃CH

                                                                            

                                               H  OH                           O

 

                                                                   Етаналь ( оцтовий альдегід)

Реакції окиснення

Часткове окиснення. Ацетилен і його гомологи окиснюються перманганатом калію з розщепленням потрійного зв’язку і утворенням карбонових кислот. ( показ відео демонстрації)

3НCCН  +  8КМnO₄  + 4H₂O    COOH  - COOH + 8MnO₂   +  8 KOH

Алкіни з небарвлюють розчин KMnO₄, дана властивість використовуєтьс  для  їх якісного визначення.

Повне окиснення. При спалюванні (повному окисненні) виділяється  велика кількість  тепла( показ відеодемонстрації – горіння ацитилену):

HCCH  +  2О₂    2СО₂  +  Н₂О  +  Q

Температура полумя при згорані ацителену досягає – 2800 °С, тому що реакцію використовують для різання і зварювання металів.

Реакції полімеризації

Реакції полімеризації відбуваються по- різному залежно від умов ї проведення:

1.  Димеризація під дією водного розчину CuCl₂  і NH₄ Cl:

          НCCH  + НCCH  Н2C=CHCCH

                                                     (вінілацетилен)

2. Тримеризація ацетилену над активованим  вугіллям призводить до утворення бензолу (реакція Зелінського):

                       С, 600 С

    3НCCH        С₆H₆ (бензол)

 

 

Реакції заміщення

Атоми Карбону, що утворюють потрійний звязок,  знаходитьсяу стані sp- гібридизації. Електронегативнісь Карбону в цьому разі становить 2.75 , що на 10 % більше,  ніж атом Карбону в sp³- гібридизації. Полярність звязку С-Н при цьому зростає майже в 3.5 рази, внаслідок чого кислотність алкінів порівняно з алканами та алкенами збільшується у – 10¹⁸ разів.

Ацитилен на відміну від алканів і алкенів може утворювати солеподібні сполуки – ацетиленіди. ( показ відеодемонстрації)

 

                                                     NH₄ОН

НCCH  + Ag₂O     Ag CC Ag  + Н₂

                                               Аргентум ацетиленід

 

                                                     NH₄ОН

НCCH  + Cu₂O     Cu CC Cu  + Н₂

                                               Купрум(І) ацетиленід

 

У сухому стані обидва ацетиленіди вибухають при ударі.

До ацетиленідів належить також кальцій карбід:

 

 

Застосування етилену і ацетилену:

Робота з підручником. Учні самостійно читають §23 розділ «Застосування ненасичених вуглеводнів» та заповнюють схему:

 

ЗАСТОСУВАННЯ АЦЕТИЛЕНУ                           

 

VI. Узагальнення та закріплення нового матеріалу

 

СаО       СаС₂     С₂Н₂           С₂Н₃Вr

                                                        СО₂

VII. Підсумок уроку

Отже, сьогодні на уроці ми з вами розглянулихімічні властивості та застосування алкінів. Встановили, що алкіни легко вступають у реакції окиснення і приєднання. Продуктами реакцій приєднання є сполуки, в яких між атомами Карбону встановлюються одинарні зв’язки. Високу хімічну активність ацетилену використовують у промисловості для добування різноманітних речовин. Наявність ацетилену та його гомологів можна визначити за знебарвленням водних розчинів калій перманганату та брому.

 

VIII. Виставлення оцінок та їх мотивація

 

ІХ. Інструктаж з домашнього завдання

Вдома повторити §11, прочитати §12. Письмово дати відповідь на завдання 1,3-4; завдання 2 виконати усно.