Урок "Застосування етилену й ацетилену. Одержання ацетилену карбідним способом та із метану"

Тема: Застосування етилену й ацетилену. Одержання ацетилену   карбідним способом та із метану

   Мета: навчальна сформувати поняття про галузі застосування етилену й     ацетилену на основі хімічних властивостей речовин; сформувати поняття про способи одержання   ацетилену;

               розвиваюча розвивати критичне, творче та логічне мислення, пам’ять, уважність, уміння порівнювати, виділяти головне, суттєве, виявляти причино-наслідкові зв’язки та пояснювати їх;  розширювати знання учнів про економічну доцільність того чи іншого методу добування сировини;

               виховна   виховувати відповідальне ставлення до навчання , зацікавленість у  вивченні предмета, вміння працювати в групі та нести відповідальність за свою роботу, дисциплінованість, акуратність запису; продовжувати формувати активну життєву позицію і природничо-науковий світогляд.

 

Тип уроку: актуалізація опорних знань

Обладнання: комп’ютерний клас, плакати із застосування етилену та ацетилену

 

Міжпредметні зв’язки: основи економічних знань, історія, географія, трудове  навчання, основи безпеки життєдіяльності, будова автомобіля.

Девіз уроку: «Просто знати - це не все, знання потрібно    використовувати     (Гете )

 

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент

- Вітання з учнями, психологічне налаштування учнів на продуктивну роботу, створення позитивного емоційного стану.

Доброго дня усім!

Реакційного успіху!

Міцних знань!

Файних балів!

Сольних відповідей!

Лякатися не треба!

Сідайте, будь-ласка!

До роботи!

- Перевірка відсутності учнів.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Час - найцінніший капітал.

 Вкладай  його в освіту!

Один учень розв’язує біля дошки домашню задачу, а інші беруть участь у хімічній розминці.

 

 

Хімічна розминка

(Проводиться у формі бесіди.)

1. Що вивчає органічна хімія?
2. Чому говорять, що органічна хімія – це хімія сполук Карбону?
3. Яку валентність виявляє атом Карбону в органічних сполуках?
4. Які органічні речовини ми вивчали на попередніх уроках хімії?
5. Як називаються гомологічні ряди вуглеводнів, які ми вже вивчили?
6. Яка загальна формула насичених вуглеводнів?
7. Яка загальна формула етиленових вуглеводнів?
8. Яка загальна формула ацетиленових вуглеводнів?
9. Які фізичні та хімічні властивості етилену?
10. Які фізичні та хімічні властивості ацетилену?

ІІІ. Повідомлення теми, мети уроку. Обгрунтування навчання

 

Усе, що трапляється , має причину.

Китайське прислів’я

Учитель У логічному ланцюжку «будова           властивості       одержання застосування», яким ми зазвичай користуємося вивчаючи речовини, ми підійшли до розгляду останніх ланок. Адже завданням хімії є не лише дослідження будови , властивостей елементів і хімічних сполук , вивчення залежності властивостей речовин від їх складу, будови, а й з’ясування умов перетворення одних речовин на інші, технологій їх одержання і практичне використання хімічних реакцій.

Тема уроку: Застосування етилену й ацетилену. Одержання ацетилену карбідним способом та із метану.

   Мета уроку: сформувати поняття про галузі застосування етилену й     ацетилену на основі хімічних властивостей речовин; сформувати поняття про способи одержання  ацетилену;

 

Тому девізом нашого уроку,  доречно взяти слова Гете: «Просто знати – це не все, знання потрібно використовувати».

План уроку.

1.Одержання ацетилену:

а) карбідний спосіб;

б) одержання ацетилену з метану;

2. Застосування етилену

а) Для виробництва поліетилену

б) Для виробництва етилового спирту.

в) Для виробництва 1,2-дихлоретану

г) Для виробництва хлоретану.

д) Для виробництва оцтової кислоти.

е) Для достигання плодів.

3. Застосування ацетилену

 

 

IV. Вивчення нового матеріалу

Запитання. Чи існує  газ ацетилен у природі?

Учень. Вивчивши хімічні властивості ацетилену, ми  дізналися, що через високу хімічну активність цей газ не існує у природі.

Вчитель. Саме тому їх одержують синтетичним шляхом.

Одержання ацетилену належить до багатотоннажних виробництв.

Одержання ацетилену

У вас в кожного на парті є таблиця «Способи одержання ацетилен». Під час пояснення ви заповнююте її.

а) Карбідний спосіб одержання ацетилену

Ацетилен, що використовується для зварювальних робіт, одержують часто на місці в результаті взаємодії кальцій карбіду Са С2 з водою ( так званий карбідний спосіб одержання ацетилену) . Цей спосіб уперше використав у 1836 році вчений  - хімік Едмунд Деві, двоюрідний брат Гемфрі Деві, одного із засновників електрохімії, винахідника гірничної лампи.

Спочатку одержують  кальцій карбід у результаті нагрівання в електропечах суміші вапна СаО та коксу до температури 2500 ºС :

СаО + 3 С       СаС2 + СО↑

Далі на кальцій карбід діють водою:

СаС2 + Н2О  →   С2Н2 + Са (ОН)2

Аналогічно етилену ацетилен також знебарвлює розчин калій перманганату і бромну воду.

Карбідний спосіб одержання ацетилену – це багатостадійний процес. Ацетилен одержують із кальцій карбіду, кальцій карбід - із вапна, вапно - із вапняку. Крім того, у разі цього способу одержання ацетилену необхідно застосування високої температури 2500 Сº, що свідчить про його значну енергоємність.

б) Одержання ацетилену з метану

Є ще інший спосіб одержання ацетилену – із метану. Метан нагрівають до температури 1500 ºС. реакія відбувається за схемою:

2СН4            НС   СН +   3Н2↑

метан                      ацетилен    водень

Учні заповнюють таблицю. Одержання ацетилену.

 

Карбідний спосіб одержання ацетилену	Одержання ацетилену з метану
Стадія І   Стадія ІІ

 

А зараз ми проведемо дослідну роботу, використовуючи метод «Акваріум»

Давайте об’єднаємось у дві групи. Діюча група сідає в центрі класу, а решта учнів – навколо. Для діючої групи підготовлено завдання, яке потрібно вголос обговорити в групі та протягом 3 хв. прийняти спільне рішення. Решта учнів слухає і не втручається в хід обговорення.

Завдання Уявіть себе провідним менеджером хімічного концерну, на якому в рамках розширення  потужностей планується введення в дію нового цеху з виробництва ацетилену. Директор вважає виробництво ацетилену перспективним напрямком роботи концерну, адже на ацетилен завжди буде попит. Але він вагається ось у якому питанні: вам відомо два способи одержання ацетилену - з метану  та карбідним способом Який із них буде більш економічно вигідним для хімічного концерну? Чому?Які аргументи допоможуть схилити саме до вашої точки зору директора хімічного концерну?

Спільне рішення, яке прийняла група.

Карбідний спосіб одержання ацетилену – це багатостадійний процес. Ацетилен одержують із кальцій карбіду, кальцій карбід - із вапна, вапно - із вапняку. Крім того, у разі цього способу одержання ацетилену необхідне застосування високої температури 2500ºС, що свідчить про його значну енергоємність. Якщо порівняти цей спосіб з одно стадійним одержанням ацетилену з метану за температури 1500 ºС, то стають очевидні переваги другого способу. Отже, вивчення особливостей хімічних процесів, що лежать в основі одержання сировини, дає змогу порівняти економічну доцільність того чи іншого методу.

 

Після виконання цього завдання учні повертаються на свої місця, а вчитель ставить запитання перед класом.

1. Чи погоджуєтеся ви з думкою групи?
2. Який з аргументів ви вважаєте найбільш переконливим?
3. Чи була ця думка достатньо аргументованою, доведеною?

Вчитель. Саме запитання «Як?» і «Чому?» людство зобов’язане більшістю відкриттів. А люди,  в очах яких блискотять вогники розуму й завзяття, не проходять повз них, а зусиллями інтелекту знаходять відповіді.

4. Застосування етилену.

Запитання: В які країни Україна експортує етилен?

Учні аналізують схему.

На самостійне опрацювання вам дано опрацювати матеріал по застосуванню етилену та ацетилену.

а) Для виробництва поліетилену.

З етилену одержують ряд цінних продуктів. Це насамперед поліетилен.

Запитання Яке практичне використання в житті людини поліетилену?

Так, поліетилен використовують для виробництва пластмаси, пакувальних матеріалів, та поліетиленової плівки. Наявність у молекулі етилену подвійного зв’язку дає змогу проводити реакцію полімеризації етилену, у результаті якої одержують поліетилен:

б) Для виробництва етилового спирту

З етилену одержують і етиловий спирт, що має застосування у виробництві цінних органічних продуктів а саме виробництво синтетичних каучуків, спиртних напоїв, як розчинник для виготовлення лаків, пахучих речовин,  медикаментів, як дезінфікуючий засіб.

На сучасному виробництві етилового спирту проводять гідратацію етилену з допомогою водяної пари. Реакція відбувається за температури 300ºС, підвищеного тиску 7-8 МПа і наявності ортофостфатної кислоти Н3РО4 :

в) Для виробництва 1,2- дихлоретану

Продут взаємодії етилену з хлором – 1, 2- дихлоретану – є розчинником та засобом знищення шкідників сільськогосподарських культур:

г) Для виробництва хлоретану

Продукт приєднання до етилену хлороводню – хлор етан – є анестезійною речовиною – і використовується для короткочасного інгаляційного наркозу в малій хірургії. Вдихання хлор етану протягом 3-4 хвилин викликає короткочасну стадію наркозу. Також цю речовину використовують для поверхневої анестезії шкіри. Одержують хлор етан за схемою.

д) Для виробництва оцтової кислоти

Спосіб прямого окиснення етилену в оцтовий альдегід за наявності хлоридів Феруму , Паладію і Купруму  вважається найперспективнішим, бо в наш час етилен доступніша й дешевша сировина для органічного синтезу, ніж ацетилен. Для цього суміш етилену з повітрям пропускають крізь водний розчин солей Феруму, Паладію й Купруму:

На основі оцтового альдегіду одержують оцтову кислоту, з якої виготовляють столовий оцет, ацетатне волокно, барвники, кіноплівку, скло,

 

е) Для достигання плодів

Дуже цікавою є властивість етилену прискорювати достигання багатьох городніх і садових плодів ( помідорів, динь, груш, лимонів тощо). Використовуючи її, плоди можна транспортувати ще зеленими, а   потім доводити їх до стиглого стану вже на місці споживання, уводячи в повітря складських приміщень невеликі кількості етилену.

 

4. Застосування ацетилену.

Ацетилен – реакційно здатна сполука , яка вступає в численні реакції. Хімія ацетилену надзвичайно багата. З ацетилену можна отримати сотні різноманітних речовин із загального виробництва ацетилену близько 70 % використовують для промислового органічного синтезу, а 30% - для газового різання і зварювання металів.

а) Для газового зварювання і різання металів.

Ацетилен широко використовується для різання і зварювання металів, оскільки під час його згоряння виділяється багато теплоти:

2С2Н2 + 5О2 = 4 СО2 + 2Н2О

При ацетилено-кисневому зварюванні температура сягає понад 3150ºС.

Задача  Чи вистачить 500 л. кисню для повного згоряння ацетилену об’ємом?

 

А тепер давайте порівняємо характеристику полум’я під час газового зварювання.

Завдяки високій теплотворній здатності ацетилен використовується для газового різання і зварювання металів. Ацетилен, що використовується для зварювальних робіт, одержують часто на місці в результаті взаємодії карбіду Кальцію з водою.

На уроці ми з’ясували, що карбідний спосіб одержання ацетилену – це багатостадійний процес.

Через ці особливості використання ацетилену для газового різання і зварювання металів відчуває сильну конкуренцію з боку більш доступних газів ( природний газ, пропан-бутан та інші). Але перевага ацетилену – у найвищій температурі горіння, яка досягає 3150ºС.

 

 

Порівняльні характеристики полум’я під час зварювання різними газами.

№	Назва газу	Температура полум’я, ºС
1.	Ацетилен	3150
2.	Пропан	2600-2750
3.	Метан	2000-2200
4.	Водень	2100-2500

 

 

Порівняйте температуру полум’я під час зварювання різними газами.

Запитання На вашу думку, чи існує в ацетиленового зварювання металів перспектива, майбутнє?Чи , можливо, ми зараз марно витрачаємо час, вивчаючи хімізм цього процесу?

Тільки ацетилен може забезпечити найвищу якість процесу газового зварювання тугоплавких металів, найвищу продуктивність. Саме з цієї причини газове зварювання важливих вузлів машино - будівних конструкцій проводиться тільки з допомогою ацетилену. Тому ацетиленове зварювання має дуже важливе практичне застосування і, хоч і відчуває сильну конкуренцію з боку інших видів газового зварювання, може ними замінюватися лише частково.

Запитання. Ацетилен – вибухонебезпечний газ. Ацетилено-киснева суміш здатна вибухати за наявності в ній 2,5 – 80,7% ацетилену. Чи можливі нещасні випадки під час роботи з ацетиленом? Як уникнути їх.

Учень. Під час роботи з балонами слід дотримуватися правил експлуатації, щоб уникнути нещасних випадків. Недотримання правил приводить до вибухів. Варто бути дуже акуратним, тому що тиск у балонах надто високий, а кисень, що перебуває в балоні, дуже активний у разі взаємодії з органічними речовинами. Балонам не бажаний вплив як надмірно високих так і надмірно низьких температур. За низьких температур балон стає тендітним, а за високих можливе підвищення тиску газу в балоні. У стінках балонів немає бути дефектів (тріщини вибою).

б) Для виробництва синтетичних канчуків

Запитання. Що ви можете пригадати про особливості розвитку економіки на початку ХХ століття?

Учень. У результаті швидкого розвитку промислових галузей на початку ХХ століття з’явилася величезна потреба в каучуку. Але натурального каучуку було занадто мало для задоволення цих потреб, тому гостро постало питання про його синтетичне одержання.

Запитання. Чи згодні ви з твердженням, що каучук має величезне народногосподарське значення? Поясніть свою думку.

Учень. Найчастіше його використовують не в чистому вигляді, а у вигляді гуми. Гумові вироби застосовують у техніці для ізоляції дротів, виготовлення різних шин, у військовій промисловості, у виробництві промислових товарів: взуття, штучної шкіри, іграшок,  спорттоварів, прогумованого одягу, медичних виробів.

Ми, як споживачі, повинні мати необхідні знання про матеріал, що застосовується для виготовлення товарів, які є невідє’мною частиною нашого існування.

Найбільші світові виробники штучного каучуку – США, Японія, КНР. Наприклад,  США експортує щорічно майже 100 тис.т. штучного каучуку. Частка синтетичного каучуку в загальному споживанні каучуку в Україні становить 83,3%.

Відомо багато синтетичних канчуків, але найпоширеніші – це:

• бутадієновий;
• дивініловий;
• ізопренов;
• хлоропреновий;
• бутадієн стирольний.

Ацетилен використовується для виробництва саме хлоропренового каучуку.

в) для виробництва оцтової кислоти

Запитання. Яка хімічна речовина (рідина) є на кухні в кожної господині?

Учень. Використання оцтової кислоти в сучасному житті людини надзвичайно велике. Оцет – це 3%-й або 9%-й водний розчин оцтової кислоти, смаковий і консерваційний засіб. Оцтова кислота необхідна для синтезу барвників (індиго), медикаментів (аспірину), естерів, моно хлороцтової кислоти, для виробництва ацетатного волокна, негорючої кіноплівки, органічного скла, яке не пропускає ультрафіолетові промені. Надзвичайно широке використання мають солі оцтової кислоти – ацетати. Наприклад, плюмбум (ІІ) ацетат – для виготовлення свинцевих білил, ацетат Алюмінію й Феруму (ІІІ) – як протрава під час фарбування тканин, купрум (ІІ) ацетат – для боротьби зі шкідниками рослин.

Оцтовий альдегід одержують із ацетилену. Синтез ацетальдегіду з ацетилену відкрив російський хімік М.Г.Кучеров (1881 р.)

V Закріплення вивченого матеріалу

Вчитель. Знання у будь-якій галузі пов’язані з рухом, прагненням вперед. У природі цей процес пов'язаний з порою року – весною. Ось тому серед зими в кабінеті розцвіло «Дерево мудрості». Розцвіло квітами не простими, а квітами мудрості. Зараз на комп’ютері ви виконаєте різнорівневий  тест, кожна квітка на дереві  відображає завдання різного рівня. По закінченню тесту  запишіть свою оцінку з комп’ютера на картку. Два учні працюють за індивідуальними картками.

Завдання для тесту:

VІ. Рефлексія

1. Чи збагатилися ваші знання про органічні речовини?
2. Чого ви навчилися на уроці? Де ви будете застосовувати це в майбутньому?
3. Чи все було зрозуміло на уроці?
4. Що викликало утруднення?

Виставлення оцінок

 

Підсумок уроку

Сьогодні на уроці усі плідно працювали , використовуючи свої знання, тому я вважаю , що девіз уроку ви підтвердили.

Дякую за співпрацю і прошу подати мені картки із оцінками.

 

Домашнє завдання:

У кожного на парті є індивідуальна картка із домашнім завданням (задача) різного рівня (№1 на достатній рівень, №2 на високий рівень)

Вивчити параграф.

Всім хочу побажати:

Добрих справ!

Реалізація всіх ваших задумів!

Міцного здоров’я!

Файного настрою!

Солідних перемог!

Лякатися труднощів не треба!

Сімейного розуміння!

До побачення!