STEM-урок "Фізичні властивості метану.Реакція заміщення

Новоекономічна ЗОШ І-ІІІ ступенів

Покровської райради

Донецької області

SТЕМ-урок у 9-А класі

Підготувала та провела:

Салтанова М.В.

учитель хімії

та основ здоров’я

2017/2018 н.р.

Тема: Фізичні властивості  метану. Реакція заміщення.

Мета:

Навчальна:

• поглибити знання про поширення органіч­них сполук у природі на прикладі метану;
• ознайо­мити з фізичними властивостями метану, показати зв'язок будови та властивостей молекули метану;
• формувати знання учнів про хімічні властивості алканів на  прикладі метану; показати механізм реакції заміщення;
• розвивати навички й уміння складання рівнянь хімічних реакцій на прикладі хімічних властивостей метану;
• поглибити знання учнів про отруйну дію метану на організм людини;
• сприяти формуванню в учнів наукового світогляду;
• формувати навички самоконтролю, вміння критично оцінювати свої знання.

Розвивальна:

• розвивати вміння діяти в непередбачених ситуаціях;
• розвивати увагу та швидкість мислення; уміння спостерігати, узагальнювати, робити висновки;  застосовувати теоретичні знання на практиці;
• розвивати, культуру мовлення, пізнавальний інтерес до вивчення предметів з хімії та основ здоров'я;

Виховна:

• виховувати культуру спілкування, усного мовлення; любов до предмету, свідоме ставлення до праці, почуття національної гідності;
• ознайомити учнів з шахтними  професіями, виховувати  спрямованість  до самопізнання як основи професійного самовизначення;
• формувати вміння зіставляти свої здібності з вимогами щодо набуття конкретної професії.

Обладнання і матеріали: модель молекули метану, кристалічний натрію ацетат і   натрій гідроксид, пробірки, штатив, нагрівне обладнання, газовідвідна трубка; мультимедійна презентація.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Очікуванні результати:
після цього уроку учні зможуть:
 характеризувати фізичні й хімічні властивості метану;
 складати рівняння реакцій на прикладі хімічних властивостей метану;

 працювати в малих групах, надавати результати колективної діяльності;
 одержувати інформацію з навчальних посібників, електронних носіїв, аналізувати її, давати власну оцінку й аргументувати свою думку. 

ПРОДУКТ: Пам’ятка «Метан у гірничій професії. Що треба знати для збереження життя?»

Хід уроку

I.Організаційний етап.

Створення позитивного емоційного настрою.(Слайд 1, 2)

Логічна вправа «Постав на місце». Складіть девіз уроку із розсипаних слів: вчити, добре, знати, хто, все, хоче, того («Добре того вчити, хто хоче все знати»).

II. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань.

Експрес-тестування (Слайд 3).

1.Органічна хімія –_____________________________________________________________

2. Карбон в органічних сполуках завжди має валентність:

а)ІІ;  б) ІІІ; в) ІІ, ІV; г) ІV

3.На зовнішньому енергетичному рівні атома Карбону міститься:

 а) 6  електронів; б) 4; в) 3; г) 2.

4. Атоми Карбону  здатні утворювати як йонні, так і ковалентні сильно полярні   зв’язки: а) ні; б) так.

5. Атоми Карбону здатні утворювати між собою міцні ковалентні зв’язки і з’єднуватися в довгі ланцюжки або цикли: а) так; б) ні.

6. Структурні формули – це______________________________________________________

_____________________________________________________________________________

7. Запишіть структурні формули пропану та бутану.

«Загадкове поле» (Слайд 4-15)

Для того, щоб далі активно працювати, нам потрібно простимулювати наші сили, для цього ми проведемо невелику розминку, яка називається «Загадкове поле».  Вчитель на слайді демонструє назву алкану, а діти по ланцюжку повинні обрати правильну формулу.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Розминка пройшла чудово, ми з вами достатньо озброєнні знаннями про будову, гомологічний ряд насичених вуглеводнів. А  про що саме піде мова на уроці, спробуйте відгадати.  Перед вами велика кількість хмаринок з питаннями. Якщо ви дасте правильні відповіді, отримаєте тему нашого уроку.

Вправа «Розгоніть хмари» (Слайд 16). Учні відповідають на запитання на хмарах та визначають  тему уроку.

1. Що таке органічна хімія?
2. Органічні сполуки – це…
3. Елементи органогени – це…
4. Приклад гомологічного ряду?

5.   Що таке гомологи?

6.   Дайте означення, що таке ізомери?

7.   Алкани – це …

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учитель

Фізичні властивості метану. (Слайд 17)  

1.      Газ

2.      Безбарвний

3.      Без запаху

4.      Легший за повітря (Мr(СН₄) = 16, Мr(пов) = 29)

5.      Майже не розчиняється у воді, але розчиняється в органічних розчинниках.

6.      t_пл = -182,5°С, t_кип = -161,5°С

Поширення метану в природі (Слайд 18).

Доповіді учнів у супроводі мультимедійної презентації.

1-й учень: Метан входить до складу природного газу (98%),  є важливим компонентом попутного нафтового газу.

Чимало метану в складі копального газу міститься у кам'яно-вугільних  шахтах , тому його називають рудниковим газом. Вибухи суміші метану з киснем повітря (1:10) часто спричиняють масову загибель шахтарів.

Цікаво! У 19 столітті в сольовій копальні «Камера Спалена», що в горі Величка (Польща), були робітники, яких називали «грішниками, що каються». Вони надягали мокрий одяг з каптурами і повзали шахтами. Тримаючи в руці довгі ціпки, на кінці яких жевріли смолоскипи. У такий  спосіб вони випалювали метан під стелею, не дозволяючи його концентрації сягнути критичної межі.

2-й учень: Чимало метану утворюється внаслідок анаеробного бродіння рослинних решток у болотах (тому його  називають болотний газ), річковому мулі, під час перетравлювання їжі великою рогатою худобою. Болотний газ у неглибокій замуленій водоймі збирали в такий спосіб. Товстостінну склянку або пляшку занурювали у воду, аби вона заповнилася рідиною, потім повертали її догори дном, вставляли лійку і збирали метан, розпушуючи дно  за допомогою ціпка. Коли в склянці збирався газ, її закорковували під водою й після цього виймали на поверхню.

Трапляється метан і у Всесвіті. Його виявлено в атмосфері планет Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Величезні озера рідкого метану є на поверхні Титана, найбільшого з природних супутників Сатурна.

Учитель: Також метан знаходиться і в організмі людини – це явище абсолютно нормальне, він виробляється щодня і надає певний вплив на стінки кишечника, допомагаючи їжі просунутися в потрібному напрямку. Регулярний стрес, якого все частіше піддається сучасна людина, призводить до надмірного утворення мікроорганізмів, що стає причиною отруєння і викликає характерні симптоми.

Проблемне питання: Якщо метан такий поширений газ, чому він вважається небезпечним у кам'яно-вугільних  шахтах, а на поверхні – ні?

Хімічні властивості метану (Слайд 19).

У ХІХ ст. алкани називали навіть «хімічними мерцями». Алкани є хімічно пасивними сполуками. Якщо вони  і вступають в реакції, то лише за певних умов: нагрівання, освітлення, використання каталізатора.

Оскільки атоми Карбону до краю насичені атомами Гідрогену, можливі лише реакції, пов’язані з руйнуванням досить міцних зв’язків С – С і С – Н: реакції окиснення, розкладу, заміщення.

1. За н.у. алкани досить інертні:

• не реагують з лугами і кислотами;
• не окиснюються  перманганатом калію (KMnO₄);
• не знебарвлюють бромну воду (Вr₂).

2. Горіння. При достатній кількості кисню метан горить з утворенням вуглекислого газу і води, при недостатній кількості кисню з утворенням чадного газу і води:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O                       

2CH4 + 3O2 = 2CO + 4H2O                   

Демонстрація.

Горіння метану.

У пробірці змішати кристалічні натрій ацетат і натрій гідроксид у співвідношенні 1:1. Закрити пробірку корком з газовідвідною трубкою і прогріти вміст пробірки. Метан, що виходить через газовідвідну трубку підпалити.

Треба пам’ятати: суміш СН₄ і О₂ дуже вибухонебезпечна (Слайд). Природний газ не має кольору і запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, до нього перед подачею споживачам додають одорант — речовину з різким специфічним запахом. Як одорант може використовуватись етилмеркаптан — C₂H₅SH

Необхідно знати правила ТБ: (Слайд 20)

1.                Суміш метану з киснем або повітрям при підпалюванні може вибухати
2.                Найбільш сильний вибух проходить при об'ємних співвідношеннях 1:2 з киснем або 1:10 з повітрям, тому що метан і кисень вступають в реакцію повністю.
3.                Подібні суміші небезпечні в кам'яновугільних шахтах. Щоб забезпечити безпечну роботу в шахтах, там встановлюють аналізатори, які сигналізують про появу газу, і потужні вентиляційні пристрої.  Або використовують прилад для вимірювання метану – шахтний інтерферометр ШІ -11(вчитель демонструє цей прилад).

Цікаво знати!

Учитель: Шахту Краснолиманську та Шахтоуправління «Покровське»  віднесено до небезпечних за раптовими викидами породи і газу; небезпечні за вибуховістю вугільного пилу. На території нашого селища встановлено пам’ятник загиблим шахтарям, нашим співвітчизникам (проект учителя географії Варфоломєєвої Г.М.).

3. Термічний розклад (Слайд 21).

При нагріванні метану без доступу повітря відбувається його термічний розклад на вуглець і водень.

            _{t›1000°C                                     t›1000°C}

а) СН₄   →  С + 2Н₂  б) 2СН₄  →   С₂Н₂ + 3Н₂ 

Запитання.

Де можуть використовуватися продукти, одержані при термічному розкладанні метану?

Н₂ – для добування НСl , NH₃

 С – для добування гуми і фарб

4. Реакції заміщення – галогенування (Слайд 22).

                  hν

СН4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

                     хлорметан  -  використовують в холодильних установках, в медицині для місцевої  анестезії, в органічному синтезі

                     hν

CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2+ HCl

                          дихлорметан – розчинник                  

                       hν

CH2Cl2+ Cl2 → CHCl3+ HCl

                           трихлорметан  (хлороформ) – розчинник, анестезуюча дія, раніше використовували в медицині для знеболювання

У 1847 році акушер Симпсон уперше використав CHCl3 для наркозу під час пологів.

                    hν

CHCl3 + Cl2→CCl4+ HCl

                        терахлорметан – розчинник, протипожежний засіб, але не в закритих приміщення. Оскільки утворюється  отруйний фосген СОСl2.

Сумарне рівняння:                     

                    hν

СН4 + 4Cl2 →  CCl4+ 4HCl

                    hν                              

Усі продукти хлорування алканів токсичні  й руйнують озоновий шар.

IV. Закріплення та узагальнення знань.

«Х імічний лабіринт» (Слайд 23).

Робота у групах. Групи повинні правильно відповісти на запитання, щоб вийти з лабіринту.

1. У насичених вуглеводнів відсутні кратні хімічні зв’язки. (так)
2. Метан – це отруйний газ. (так)
3. Теорію хімічної будови органічних сполук розробив Д.І.Менделєєв. (так)
4. Метан знаходиться в організмі людини. (так)
5. Насичені вуглеводні активно взаємодіють із розчином калій перманганату. (ні)
6. Алкани можуть взаємодіяти з натрієм. (ні)
7. Насичені вуглеводні вступають із хлором у реакцію заміщення. (так)
8. Алкани добре розчиняються у воді. (ні)
9. Для взаємодії метану з хлором необхідне ультрафіолетове освітлення. (так)

V. Підсумки уроку (Слайд 24).

Прийом «Обмін думками». Учні об’єднуються в три групи. Кожна група отримує аркуш паперу. Учитель пропонує групам записати відповідь на запитання: «Які знання ви отримали на сьогоднішньому уроці?»(одна відповідь) і передати його іншій групі по колу. Групи, які отримують аркуш з відповіддю іншої групи, дописують свою відповідь, не повторюючи відповідь попередньої групи, і т.д.

Учитель зачитує відповіді, оцінює роботу учнів на уроці.

VІ. Домашнє завдання (Слайд 25).

Складання пам’ятки «Метан у гірничий професії. Що треба знати для збереження життя?»

І група – пам’ятка у вигляді бюлетеня;

ІІ група – створення інтерактивного плакату на платформі ThingLink.

Метан у гірничий професії.

Що треба знати для збереження життя?

Небезпека

Як і будь-яка інша речовина, що потрапила в організм людини в надлишку, метан здатний викликати непередбачувані реакції. Небезпека цієї речовини полягає в наступному:

• Суміш метану з киснем або повітрям при підпалюванні може вибухати. Найбільш сильний вибух проходить при об'ємних співвідношеннях 1:2 з киснем або 1:10 з повітрям, тому що метан і кисень вступають в реакцію повністю.
• Метан в організмі людини – явище абсолютно нормальне, він виробляється щодня і надає певний вплив на стінки кишечника, допомагаючи їжі просунутися в потрібному напрямку. Регулярний стрес, якого все частіше піддається сучасна людина, призводить до надмірного утворення мікроорганізмів, що стає причиною отруєння і викликає характерні симптоми.

Симптоми

Отруєння метаном, як і будь-якою іншою речовиною, що володіє своїми характерними ознаками. Для того щоб повністю позбутися небезпеки інтоксикації, необхідно своєчасно розпізнати шкідливі для здоров’я ефекти:

• На ранньому етапі отруєння від метану у людини з’являється відчуття задухи – виникає нестача повітря.
• Пульс стає частішим, м’язи при цьому втрачають свій тонус, виникає відчуття слабкості.
• З’являється неприємна задишка, підвищена сонливість і загальна слабкість.
• Раптово починає боліти голова, з’являються позиви до блювання, сильна нудота.
• При відсутності своєчасної допомоги потерпілому виникає серйозне порушення роботи всіх систем організму, з’являється набряк легенів, збільшується ризик летального результату.

Перша допомога

Для того щоб надати постраждалому від надлишку газу першу допомогу, необхідно вивести його з приміщення на відкритий простір. При неможливості провести цю процедуру, потрібно відкрити всі вікна і двері в приміщенні, позбавитися від джерела зараження.

З постраждалого необхідно зняти одяг, що утруднює дихання – розстебнути гудзики, звільнити шию від краватки або шарфа. Якщо чоловік не подає ознак життя, негайно викликати швидку допомогу, а до її приїзду провести самостійну реанімацію – штучне дихання і масаж серця.