Урок по химии в 10-м классе на тему "Предельные одноатомные спирты: состав, строение, изомерия, номенклатура и физические свойства"

Разделы: Химия

Цель уроков:

Дать учащимся первоначальные понятия о кислородсодержащих органических соединениях. Познакомить с составом и строением предельных одноатомных спиртов, дать понятие о функциональной группе атомов и ее влиянии на свойства спиртов. Знать определение спиртов, общую формулу, сущность водородной связи и ее влияние на физические свойства спиртов.

Уметь составлять молекулярные, структурные и электронные формулы спиртов, показывать распределение электронной плотности в молекуле.

Уметь составлять формулы изомеров у спиртов, называть их по систематической номенклатуре. Познакомить учащихся с влиянием спиртов на живой организм.

Оборудование:

  1. На каждой парте – карточки со словами: алканы, алкены, алкины, арены, диены, циклоалканы – 25 шт. каждого названия.
  2. карточки с заданиями по теме: “Углеводороды” для индивидуального опроса.
  3. Листы “Номенклатура, изомерия и классификация спиртов” – 25 шт.
  4. Задание по изомерии спиртов – 25 шт.
  5. Материалы сообщения “Влияние спиртов на организм человека”

1 урок

  1. Организационный момент (3-5 минут).
  2. Повторение основных классов углеводородов – упражнения, химический диктант (20 минут).
  3. Постановка познавательной задачи урока (3-5 минут).
  4. Понятие о спиртах: cостав и строение спиртов (10 минут).
  5. Номенклатура спиртов (5 минут).

2 урок

  1. Классификация спиртов (10 минут).
  2. Изомерия спиртов (10-12 минут).
  3. Физические свойства спиртов (5-7 минут).
  4. Влияние спиртов на организм человека – сообщение учащегося (5 минут).
  5. Закрепление (10 минут).

Ход уроков

1.Организационный момент. (5 минут)

Сегодня мы с вами отправимся вновь в путешествие по замечательной стране – Органической Химии.

  • Вопрос учащимся – Что за наука органическая химия? Что она изучает? (Органическая химия – это наука о сединениях углерода и их превращениях.)

Органических соединений очень много.

  • Давайте вспомним,с какими органическими соединениями мы уже знакомы? (Ответы учащихся – алканы, алкены, алкины, диены, циклоалканы, арены.)
  • Что было общего в формулах этих соединений? (Они состоят из атомов углерода и водорода.)

Давайте вспомним состав и свойства изученных углеводородов.

2.Повторение состава и свойств углеводородов. (20 минут)

О каких углеводородах идет речь в загадках?

  • По свойствам на алкены мы похожи –

Взаимодействуем с бромной водой мы тоже.
В молекулах П-связи – наказанье,
Наш суффикс –ин подскажет вам названье… (Алкины)

  • Любим мы соединяться

С водородом и водой.
Но не любим замещаться,
Нарушая свой покой.
Можно получить из нас
Полимеры – высший класс! (Алкены, диены, алкины)

А теперь проведем небольшой химический диктант.

(На столах учащихся карточки с названиями углеводородов. Учитель зачитывает утверждение, учащиеся поднимают соответствующую карточку. Учитель может выборочно попросить объяснить свой ответ любого учащегося. Диктант может также проводиться письменно, организуется работа учащихся в парах. Один из учащихся выполняет это задание у доски.)

1. В названиях имеют суффикс -ан. (Алканы)

2.Для них характерна sp2-гибридизация атомных орбиталей. (Алкены, диены, арены)

3. В молекулах содержат только сигма – связи. (Алканы, циклоалканы)

4. Имеется одна двойная связь в молекулах. (Алкены)

5.Обязательно присутствует циклический фрагмент в молекуле. (Циклоалканы)

6.В любой молекуле есть бензольное кольцо.   (Арены)

7.Общая формула этих углеводородов СпН2п. (Алкены, циклоалканы)

8.Для них характерны в основном реакции замещения. (Алканы, циклоалканы)

9.В молекулах обязательно присутствует тройная связь.  (Алкины)

10.Для них характерна sp-гибридизация атомных   орбиталей. (Алкины)

А теперь выполним задание на доске. (Повторение понятий “изомеры” и “гомологи”)

    • Выберите структурные формулы гомологов и изомеров бутена-1 и дайте им названия:

3. Постановка познавательной задачи урока. (3-5 минут)

Вещества мы не простые
И известны с древних пор.
В медицине применимы:
Дать инфекции отпор.
По свойствам мы не так просты,
А называемся … (спирты)

Итак, тема нашего урока сегодня – “Предельные одноатомные спирты”

Сегодня мы с вами познакомимся с составом, строением, изомерией и номенклатурой этих соединений. А также узнаем, какие бывают спирты и какие опасности могут быть скрыты в физических свойствах спиртов.

4. Состав и строение спиртов (10 минут)

Общая формула всех одноатомных спиртов СпН2п+1ОН или ROH. Рассмотрим строение молекулы спирта на примере С2Н5ОН – этилового спирта.

Один из атомов водорода отличается от других атомов.(Вопрос учащимся – Почему?)Он соединен с атомом углерода через кислород. Следовательно, можно предположить, что он будет вести себя по-другому. На чем основано это предположение? На этот вопрос вы ответите сами, так как знаете, что кислород обладает более высокой электроотрицательностью.Он будет оттягивать на себя электроны атома водорода. Связь О-Н получается полярной. Это обозначается направленной стрелочкой:

О ¬ Н. Именно эта группа -ОН в спиртах и будет определять их химические свойства, т.е. их химическую функцию. Такие группы называются функциональными.

Функциональной называется группа атомов, определяющая химические свойства вещества.

То, что остается в молекуле спирта после мысленного удаления функциональной группы, называют углеводородным радикалом.

Теперь мы можем вывести определение спиртов… (формулируют сами учащиеся, предлагают разные варианты определения спиртов)

Спиртами называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

Спирты – это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на функциональные (гидроксильные) группы.

Спирты – это органические соединения, в молекулах которых содержатся одна или несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

5.Номенклатура спиртов (5-7 минут)

  1. Тривиальная номенклатура – названия спиртов происходят от названий радикалов:

    2. СН3ОН – метиловый спирт.(С2Н5ОН,С3Н7ОН – называют самостоятельно.)

  2. Систематическая номенклатура – названия спиртов образуются из названий предельных углеводородов добавлением суффикса –ол:

    СН3ОН – метанол.

Основные принципы номенклатуры спиртов:

  1. Выбирают самую длинную углеродную цепь и нумеруют с того конца цепи, к которому ближе находится гидроксо-группа.
  2. Называют заместители в основной углеродной цепи и цифрами указывают их положения.
  3. Называют основную цепь как алкан и добавляют суффикс –ол.
  4. Цифрой указывают положение ОН-группы.

(Учащиеся выполняют задание по номенклатуре спиртов,записанное на доске)

Задание на доске: Назовите по систематической номенклатуре спирты:

img3.gif (3769 bytes)

6. Кассификация спиртов (10 минут)

(На столах учащихся – схема классификации спиртов)

Спирты по-разному классифицируют.

1. В зависимости от валентности спиртовой группировки спирты бывают: первичные – содержат одновалентную спиртовую группировку –СН2ОН (например, СН3-СН2ОН этанол); вторичные – содержат двухвалентную спиртовую группировку =СНОН (например, СН3-СНОН-СН3 пропанол-2); третичные – содержат трехвалентную спиртовую группировку =С-ОН (например, 2-метилбутанол:

2.По характеру углеводородного радикала спирты бывают: предельные – углеводородный радикал содержит только одинарные связи (например, СН3ОН метанол, С4Н9ОН бутанол); непредельные – содержат ненасыщенный углеводородный радикал (например, СН2=СН-СН2ОН аллиловый спирт); ароматические – содержат ароматический углеводородный радикал (например, С6Н5-СН2ОН бензиловый спирт).

  1. По количеству гидроксильных групп различают спирты: одноатомные – содержат одну ОН-группу (например, СН3-СН2-ОН этанол); двухатомные – содержат две ОН-группы (например, НО-СН2-СН2-ОН этиленгликоль или этандиол-1,2); трехатомные – содержат три ОН-группы в молекуле (например, НО-СН2-СНОН-СН2-ОН глицерин или пропантриол-1,2,3).
  2. По количеству атомов углерода в молекуле спирта: низшие – содержат от 1 до 10 атомов углерода в молекуле; высшие – содержат более 11 атомов углерода.

(Из представленных ранее формул учащиеся находят спирты формулы спиртов разных классификаций)

7. Изомерия спиртов (10 минут)

(На столах учащихся схема видов изомерии спиртов, идет повторение понятий “изомеры” и “изомерия”.)

Для спиртов характерны следующие виды изомерии:

  1. Изомерия углеродного скелета

    2. Например,

    СН3-СН2-СН2-СН2-ОН и СН3-СН(СН3)-СН2ОН
    Бутанол-1 2-метилпропанол-1
  2. Изомерия положения функциональной группы

    3. Например,

    СН3-СН2-СН2ОН и СН3-СН(ОН)-СН3
    Пропанол-1 пропанол-2
  3. Межклассовая изомерия: спирты изомерны простым эфирам.

Например,

СН3-СН2ОН и СН3-О-СН3
Этанол диметиловый эфир

(Учащиеся выполняют задание на закрепление на отдельных карточках.)

Задание: Среди приведенных формул найдите изомеры пентанола-1 и определите вид изомерии. Дайте названия всем соединениям:

img5.gif (2733 bytes)

8.Физические свойства спиртов (5-7 минут)

Если рассмотреть гомологический ряд спиртов, то можно увидеть нечто общее для них – то, что среди них нет газов (в отличие от углеводородов). Все спирты жидкости. А так как молекула спирта полярна из-за наличия ОН-группы, то атом кислорода обладает частично отрицательным зарядом, атом водорода – частично положительным. Атом кислорода одной молекулы спирта может взаимодействовать с атомом водорода другой молекулы, имеющим положительный заряд. Образуется водородная связь, которая обозначается …

Задание: Изобразите образование водородных связей в молекулах пропанола-1.

Водородные связи менее прочные, чем ковалентные, примерно в 10 раз. Но их много, поэтому молекулы спирта оказываются как бы “прилипшими” между собой, т.е. ассоциированными. Вот почему все спирты имеют жидкую консистенцию.

Однако растворимость спиртов в воде разная. Чем это можно объяснить? (ответы учащихся)

Тем, что в состав разных спиртов входят разные углеводородные радикалы. Чем больше радикал, тем растворимость будет ниже, т.к. радикал отталкивается от воды. Гидроксильной группе такой большой молекулы трудно за счет образования водородных связей удержать ее в водной среде. Таким образом, спирты с большой молекулярной массой в воде будут растворяться хуже.

Этанол С2Н5ОН – бесцветная жидкость со своеобразным запахом, легче воды (р=0,8 г/мл), кипит при т=78,3оС, хорошо растворяется в воде и является сам растворителем многих неорганических и органических веществ.

Метанол СН3ОН – похож по свойствам на этанол, но это яд.

Подробнее о действии спиртов на живой организм расскажет…

9. Доклад учащегося “Воздействие спиртов на организм человека” (5 минут)

10. Закрепление (10 минут)

Задача: Вещество известно человеку с глубокой древности Его название означает с арабского языка “одурманивающий”. Оно широко применяется в различных областях народного хозяйства. Обладает дезинфицирующими свойствами. О каком веществе идет речь, если известно, что при сгорании 3,45г его образовалось 6,6г СО2 и вода массой 4,05г? Плотность паров этого вещества по воздуху равна 1,59. (Ответ – этанол С2Н5ОН.)

В конце урока учащиеся получают задание на дом: по учебнику Рудзитис, Фельдман Химия-10 стр. - и решить задачу: Это вещество можно получить из любого углеводородного сырья, угля, природного газа, древесины. О каком веществе идет речь, если при сгорании 1,28г его образовались углекислый газ массой 1,76г и вода массой 1,44г. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16.

Литература:

  1. Химия в таблицах. АСТ-пресс. 2001 год;
  2. Химия. Пособие-репетитор для поступающих в ВУЗы. 2000 год;
  3. Химия. Справочные материалы. 1998 год;
  4. Кузьменко, Еремин и др. Начала химии. Современный курс химии для поступающих в ВУЗы. Издательство МГУ, 2001 год;
  5. Химия для любознательных. 1985 год;
  6. Решение задач по химии. Справочник школьника. 1997 год;
  7. Повторение основных свойств углеводородов - журнал “Химия в школе” № 2, 2001 год;
  8. Задания по теме “Спирты” - журнал “Химия в школе” № 5,2001 год;
  9. Задания по теме “Углеводороды” - журнал “Химия в школе” № 4, 1998 год;
  10. Об уроке “Спирты” - журнал “Химия в школе” № 5, 1998 год;
  11. Изучение органических веществ - журнал “Химия в школе” № 6, 1996 год;
  12. Уроки обобщающих знаний об углеводородах - журнал “Химия в школе” № 8, 2001 год;
  13. Материалы газеты “Химия” приложение к газете “1 сентября” за 1998-2001 г.г.