Хімічні властивості метанолу та етанолу. Добування та застосування спиртів

    Тема: Хімічні властивості метанолу та етанолу. Добування та застосування спиртів

 

 

Мета:

 

-    освітня: розглянути хімічні властивості спиртів, визначити вплив функціональної групи спиртів на їхні хімічні властивості, поглибити знання про хімічні властивості органічних речовин, встановити зв'язок між властивостями спиртів і їх застосуванням;

 

-    виховна: сформувати науковий світогляд учнів при вивченні хімічних властивостей спиртів, сприяти естетичному, екологічному вихованню;

 

-    розвиваюча:

1) розвивати спостережливість учнів на уроці хімії;

2) розвивати пізнавальний інтерес учнів до предмету;

3) розвивати самостійність учнів під час виконання завдань;

4) розвивати такі мисленнєві операції : вміння порівнювати, узагальнювати, робити висновки.

 

 

Тип уроку: Урок засвоєння нових знань та вмінь.

 

Методи:  загальні (ПІ), часткові (СНП), конкретні ( бесіда, розповідь).

 

Обладнання: спиртівка, спирт, мідний дротик.

 

Базові  поняття й терміни: спирти, функціональна група, якісна реакція.

 

 

Література:

 

 

1)    Хімія. 9 клас: Розробки уроків (до підручника  « Хімія. 9 клас »   П.П. Попеля, Л.С. Криклі) /В.І. Гордієнко, О.В. Григорович, А.В. Віценцик, О.М. Гостиннікова. – Х.: Вид-во «Ранок», 2010. – 272с.

2)    А.Т. Пилипенко, В.Я. Починок, И.П. Середа, Ф.Д. Шевченко. - Справочник по элементарной химии. / Под ред. Академика АН УССР А.Т. Пилипенко. – К.: Наукова думка. – 1985.

3)    Органічна хімія : Посібник для вчителів хімії та учнів  загальноосвітніх шкіл, ліцеїв, гімназій, слухачів і викладачів підготовчих відділень вузів / Березан  О.В.- К.: Абрис, 2000. - 304с.

 

 

                                                                              Хід уроку:

 

 

І. Актуалізація опорних знань:

 

1. Що таке спирти?

2. Які спирти належать до одноатомних, а які до багатоатомних?

3. Назвіть формулу метанолу та етанолу.

4. Яка функціональна група характерна для спиртів?

5. Назвіть фізичні властивості метанолу.

6. Назвіть фізичні властивості етанолу.

7. Чи однакову розчинність у воді мають етанол і гексанол? Поясніть  свою відповідь.

 

 

ІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів:

 

Ми з вами на минулому уроці говорили про фізичні властивості спиртів, зокрема метанолу й етанолу, а сьогодні розглянемо їхні хімічні властивості.

Отже, записуємо тему  уроку: «Хімічні властивості метанолу та етанолу. Добування та застосування спиртів.»

 

 

Учні повинні:

- знати: хімічні властивості спиртів;  як функціональна група спиртів впливає на їхні хімічні властивості;

- вміти: складати рівняння хімічних реакцій взаємодії спиртів з іншими речовинами, встановлювати зв'язок між хімічними властивостями спиртів та їх застосуванням.

 

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу:

 

                                                                            1.    Горіння спиртів.

 

Повне окиснення спирту відбувається, якщо його підпалити на повітрі. Як і більшість органічних речовин, спирти здатні горіти. Зазвичай при горінні спиртів утворюються вуглекислий газ і вода:

 

 

2 CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

C2H5OH +3O2 → 2CO2 + 3H2O 

 

 

При збільшенні числа атомів Карбону  в молекулі спиртів поряд із реакцією повного згоряння спиртів при недостачі кисню може відбуватися реакція неповного згоряння з виділенням сажі (вуглецю), що призводить до збільшення світіння полум’я. Виділення різними продуктами частинок сажі пояснює явище яскравого полум’я:

 

 

   C5H11OH + 5O2 → 5CO + 6H2O,

 

або

   2 C5H11OH + 5O2 → 10C + 12H2O

 

 

Поряд із реакціями повного окиснення спиртів ( горіння ),  можливі ще й реакції часткового окиснення з утворенням оксигеновмісних органічних сполук.

 

 

                                                                    2.    Окиснення спиртів.

 

Якщо до розчину спирту додати фіолетовий розчин калій перманганату, то забарвлення рідини поступово зникає. У цій реакції спирт є відновником і окиснюється:

 

 

C2H5OH + [O] = CH3 – C

 

 

Реакцію окиснення взаємодії етанолу з купрум (ІІ) оксидом можна використовувати як якісну на етанол, так як утворюється альдегід, що має характерний запах – запах зеленого яблука. Спирти відновлюють мідь, а самі окиснюються до альдегіду:

 

 

CH3 – CH2 – OH + CuO → CH3 – C          +  H2O + Cu

 

 

                                                    3.    Взаємодія спиртів із лужними металами.

 

 

Атом Оксигену як більш електронегативний відтягує на себе електронну густину зв’язку О – Н. У результаті такого зміщення на атомі Гідрогену утворюється частковий позитивний заряд, а на атомі Оксигену – частковий негативний заряд. Зв'язок О – Н стає більш полярним, ніж зв'язок С – Н, і легше розривається, тому атом Гідрогену в гідроксильній групі легко заміщується на атом Натрію ( утворюється натрій етилат і водень):

 

 

2 C2H5OH + 2 Na → 2 C2H5ONa + H2↑

 

 

Реакція з Натрієм дає привід віднести спирти до класу кислот. Однак спирти не проводять електричного струму, не забарвлюють лакмус у червоний колір, майже не взаємодіють із водними розчинами лугів, їх дисоціація виражена значно слабше, ніж у води. Саме тому спирт не відносять до кислот (з погляду теорії Арреніуса ). Зі зростанням  відносної молекулярної маси спиртів  швидкість реакції зменшується.

 

 

                                                           4.    Взаємодія спиртів із галогеноводнями:

 

 

Спирти здатні взаємодіяти з галогеноводнями в присутності концентрованої сульфатної  кислоти з утворенням галогеналканів ( гідроксильна група заміщується атомом галогену ):

 

 

C2H5OH + HCl → C2H5Cl + H2O

 

 

(Вчитель пояснює як впливає функціональна група спирту на його хім. властивості).

 

 

                                                    5.    Дегідратація – відщеплення молекули води:

 

 

Під дією водовідіймального  засобу від молекули спирту відщеплюється молекула води: гідроксильна група й атом Гідрогену від сусідніх атомів Карбону.

 

 

C2H5OH → CH2 = CH2 + H2O

 

 

Можливий інший варіант дегідратації  спирту – міжмолекулярна дегідратація:

 

 

C2H5OH + C2H5OH → C2H5 – O – C2H5 + H2O

 

 

Реакція відбувається при температурі 140-1600С і наявності незначної кількості концентрованої сульфатної кислоти.

 

 

Робота в групах

 

Клас об’єднують у 3 групи. Кожна група отримує текст для читання «Властивості спиртів та їх застосування» (див. додаток), за результатами якого заповнюється таблиця щодо залежності застосування спиртів від їхніх властивостей. На роботу відводиться 10 хвилин. Після закінчення роботи в групах організовується загальне обговорення, представники груп презентують створені таблиці.

 

  Застосування спирту     Властивості спирту

                            

  

 

Добування  спиртів:

 

 

У промисловості метанол і етанол у великих кількостях добувають такими способами:

 

 

CO + 2H2 → CH3OH

CH2 = CH2 + HOH → CH3CH2OH

 

 

Для добування етанолу використовують також біохімічний метод. Він ґрунтується на хімічному перетворенні глюкози, цукру або крохмалю за участю ферментів дріжджів. Відповідний процес називають бродінням.

 

Більша частина етилового спирту, що випускає промисловість, містить невелику кількість води ( 4 % ). Назва такого продукту – спирт-ректифікат.

 

 

ІV. Узагальнення та систематизація знань.

 

1.    Напишіть рівняння хімічних реакцій, щоб здійснити ланцюжок перетворень:

 

 

                                          C2H5Cl

                                           ↑

C  → CH4 → CH2=CH2 → C2H5OH → CH3 – C

                                           ↓

                                          C2H5ONa

 

 

(Учні вказують тип реакції).

 

 

2.    Розвяжіть задачу:

У результаті добування натрій етилату виділився газ об’ємом 44,8 л . Який це газ? Скільки г натрій етилату утворилося?

 

V. Домашнє завдання:

 

Чит. §27 .

 

 

Додаток :

 

 

                                                                           Застосування метанолу:

 

 

Метанол утворюється при сухій перегонці деревини без доступу повітря, у зв’язку з чим його іноді називають деревним спиртом. У сучасній промисловості метанол добувають із природного газу. Метанол – досить активна хімічна речовина, тому з нього синтезують більш складні органічні речовини. Його також використовують як розчинник.

 

Метиловий спирт використовують для добування формальдегіду, потрібного для виробництва пластмас та фенолоформальдегідних смол і деяких етерів.

                                                                           Застосування етанолу:

 

 

Найбільш широке застосування в побуті знаходить етиловий спирт, або етанол, який зазвичай називають просто спиртом. Він утворюється при спиртовому бродінні глюкози в присутності дріжджів. Сировиною для його промислового добування є продукти, що містять цукор або крохмаль: ягоди, виноград, пшениця, кукурудза, картопля. У промисловості для добування технічного спирту використовують деревні відходи, зокрема тирсу.

 

Так званий медичний спирт містить 96 % етанолу і 4 % води. Для того, щоб одержати абсолютний спирт ( у якому зовсім немає води ), до суміші етанолу й води додають бензен і переганяють її.

 

Але такий спирт не придатний для харчових цілей. Спирт, призначений для використання в техніці, містить невелику кількість метанолу або бензену. Цю суміш називають «денатурат», вона набагато отруйніша, ніж звичайний етанол. Етанол використовують як дезінфікуючий засіб, як розчинник, він служить сировиною для виробництва лікарських препаратів, що являють собою спиртові розчини різних речовин: йодна настоянка, розчин брильянтового зеленого, борний спирт, мурашиний спирт, для виробництва косметичних засобів, для добування оцтової кислоти та «фруктових есенцій» (естерів) та для виробництва бутадієну.