Урок в 10-м классе "Состав, строение, классификация, номенклатура и изомерия спиртов"

Разделы: Химия

Цели урока:

Обучающие:

  • Изучение новых органических соединений, которые имеют в своём составе атомы химического элемента – кислорода и являются производными углеводородов;
  • Изучить новое понятие “функциональная группа”;
  • Рассмотреть состав, строение, гомологический ряд спиртов – алканолов;
  • Познакомить учащихся с основами номенклатуры спиртов и типами изомерии у них; научить составлять структурные формулы спиртов;
  • Познакомить учащихся с новым видом изомерии – изомерия положения функциональной группы.

Развивающие:

  • Развивать интеллектуальные умения выделять главное, логически мыслить, делать выводы и обобщения;
  • Продолжение формирования коммуникативных умений при работе в группах;
  • Вовлечь каждого учащегося в процесс овладевания знаниями через организацию работы в группах.

Воспитательные:

  • Продолжить формировать научное мировоззрение учащихся при изучении темы: “кислородсодержащие соединения”.

Ход урока

I. Вхождение в урок.

Учитель: Здравствуйте ребята. Я рада видеть вас сегодня на уроке. Сегодня мы начинаем изучать органические соединения, которые будут отличаться от ранее изученных органических веществ – углеводородов, составом и свойствами.

В состав многих органических соединений входят атомы кислорода. Первыми кислородсодержащими соединениями нами будут изучены спирты.

Но прежде чем мы начнем изучать спирты по известному плану: состав, строение, номенклатура, гомологический ряд, изомерия, физические и химические свойства, мне бы хотелось познакомить вас с интересными историческими сведениями.

Высвечиваются некоторые факты из исторической справки на мультимедийной установки (Приложение 1).

II. Исторические данные.

Учитель: Этанол (метилкарбинол, этиловый или винный спирт) известен человеку с глубокой древности. В те давние времена его называли и водой горючей, и водой жизни, и духом воина.

Ещё в IV веке до нашей эры люди умели приготавливать напитки, содержащие этиловый спирт. Вино получали сбраживанием фруктовых и ягодных соков.

В 11 веке алхимики обнаружили, что при нагревании вина, образуются пары летучего вещества, которые при охлаждении конденсируются в бесцветную жидкость со жгучим вкусом.

В 13 веке этанол стали использовать в медицине под названиями “мать”, “государыня”, “царица всех лекарств”.

В средние века этиловый спирт считался одним из сильнейших лекарственных, одно из первых его названий “жизненная сила”.

Потребление алкоголя в средние века было дурной привычкой, поэтому обычно употребляли пиво, и называли его “жидким хлебом”.

Впервые в XV веке слово алкоголь применялся к этанолу знаменитый немецкий врач, естествоиспытатель Теофраст Парацельс. Только в 1780 году (18 век) А.Лавуазье установил, что в состав этилового спирта входят углерод, водород, кислород, а молекулярную формулу С2Н6О определил в 1833 году Берцеллус.

III. Молекулярная и структурная формула спирта.

Учитель: Учёным понадобилось 53 года для выведения молекулярной формулы спирта, а я предлагаю вам, используя знания о продуктах сгорания этого вещества и математические формулы, вывести формулу одного из представителей класса спиртов за несколько минут.

Запишем условие в тетрадь:

Условие задачи записано на доске заранее, один учащийся решает её на доске (Приложение 2).

Учитель: В результате решения задачи нами определена молекулярная формула вещества С2 H6O . Молекулярная формула этого вещества не отражает принадлежности этого вещества к классу спиртов. Поэтому вам сейчас предлагается возможность предложить структурные формулы, соответствующие молекулярной формуле С2 H6O . Для этого вы объединитесь в группы по 4 человека, на столах у вас находятся листы, на которых вы предоставите свои результаты и мы сравним их.

Учитель отводит 5 минут для работы учащихся в группах, свои результаты ребята прикрепляют на доску, затем на экране высвечиваются возможные структурные формулы:

Учитель: Проанализируйте полученные формулы.

Ученик: В формуле (1) все атомы водорода равноценны, связаны - связями с атомом углерода; в формуле (2) один атом водорода соединен с атомом кислорода, то есть находится в особом положении; атомы водорода в этих веществах должны характеризоваться разными свойствами.

Учитель: Ребята, чтобы проверить этот вывод, посмотрим схему установки для демонстрации опыта “Выделение водорода из этилового спирта “ через мультимедийную установку.

Учитель включает мультимедийную установку со схемой реактора и комментирует рисунок:

Учитель: Рассмотрим рисунок. Главной частью прибора является реакционный сосуд, представляющий собой пробирку с раздвоением на два колена. В одно колено прибора налили 2,3 грамма этанола, что составляет 0,05 моль этого вещества. В другое колено положили кусочек натрия (небольшой избыток), приливают из одного колена в другое спирт. Наблюдается бурная реакция с выделением водорода. Выделяющийся газ вытесняет воду из двуглавого сосуда в мерный цилиндр. Экспериментально установлено, что:

Из 0,05 моль спирта – 0,56 л H 2,
Из 1 моль спирта – Х литров H2.
X = 11,2 литра H2 (1/2 моль)

Следовательно, из молекулы спирта выделится 1 атом водорода. Из этого сделаем вывод.

Учитель обращается к формулам (1) и (2), которые проецируются на экран.

Учитель: Рассмотрим ещё раз выведенные наши структурные формулы. Если этиловый спирт имеет формулу (1), то непонятно, почему из шести атомов водорода, входящих в состав метиловых групп, замещаются не шесть равноценных атомов водорода, а лишь один. В формуле (2) СН3 – СН2 – ОН один атом водорода занимает особое место, находясь в составе группы –ОН. Он не связан непосредственно с атомом углерода, как другие атомы водорода, а связан с атомом кислорода, который входит в состав функциональной группы –ОН и является более подвижным, легко замещается на атомы металла. Отсюда вывод: именно структурная формула0(2) СН3 - СН2 – ОН присуща этиловому спирту.

Учитель (обращаясь к классу): Теперь мы можем дать определение спиртов. Прочитаем это определение в слух из учебника на странице 130. Дома вы его выучите наизусть.

Учитель: Гидроксильная группа –ОН имеет определенное название – функциональная. Это определение находится на странице 42 учебника. Вспомним его.

Учащиеся зачитывают определение и записывают его в тетради.

IV. Изомерия, номенклатура спиртов.

Учитель: Ребята! Сегодня на уроке мы познакомимся с многообразием спиртов, в этом нам поможет их классификация. Она представлена в виде схемы и находится у вас на столах.

Учитель одновременно высвечивает её на экране с помощью мультимедийной установки.

Учитель: Эту схему вы вклеите себе в тетрадь, используя данную классификацию, охарактеризуйте следующие спирты:

С4Н9ОН – одноатомный, первичный, предельный (СН3-СН2-СН2-СН2-ОН)

Учитель: В таблице даны названия спиртов. Вы уже знакомы с номенклатурой углеводородов – алканов, алкенов, алкинов. Эти правила переносятся и на спирты, но здесь ещё учитывается положение гидроксильной группы в углеродной цепи. Согласно номенклатуре ИЮПАК название спиртов образуются добавлением суффикса –ол к названию соответствующего ему предельного углеводорода. Вспомним, как даются названия углеводородов.

Ученик: Сначала определим главную цепь, нумеруем атомы углерода в главной цепи с того конца, к которому ближе функциональная группа –ОН, затем определяем у каких атомов углерода находятся заместители и называем их, затем дадим название главной цепи, добавив в конце названия суффикс –ол и цифрой укажем у какого атома углерода находится гидроксильная группа.

Учитель: Ребята! У вас на столах находятся формулы спиртов, дадим им названия по систематической номенклатуре. (Приложение 3).

Трое учащихся отвечают на оценку, формулы спиртов написаны на доске.

Учитель: Начиная изучать органическую химию, мы с вами познакомились с теорией химического строения органических соединений А.М. Бутлерова. Одно из положений гласит, что свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от того в каком порядке соединены атомы в молекуле, то есть от химического строения. Это положение знакомит нас с понятием изомерии. Вспомним, что такое изомерии, и какие вещества называются изомерами.

Ученик: Вещества, имеющие одинаковые состав, одинаковую молекулярную массу и формулу, но различное строение, а следовательно, и разные свойства, называются изомерами, а само явление – изомерии.

Учитель: Какие виды изомерии будут иметь спирты?

Ученик: Для них характерна изомерия углеродного скелета.

Учитель: В спиртах имеется функциональная группа –ОН, ее положение в молекуле спирта обуславливает новый вид изомерии – изомерия положения функциональной группы. Наличие таких изомеров у спиртов – это одна из причин их многообразия.

Ребята! Вам дана молекулярная формула С4Н9ОН. Составьте структурную формулу всех возможных изомеров спиртов, затем мы проверим полученные формулы на доске.

Отводится 3-4 минуты для составления формул, затем через мультимедийную установку проверяются формулы и их названия (Приложение 4).

Учитель: Ребята, на доске оставлены структурные формулы, которые мы с вами вывели, исходя из математических расчетов. Они позволяют определить третий вид изомерии спиртов – межклассовая изомерии, предельные одноатомные спирты изомерны простым эфирам.

Рассмотрим возможные формулы эфиров, соответствующие молекулярной формуле С4Н10О.

СН3 – О – С3Н7 —> метилпропиловый эфир;
С2Н5 – О – С2Н5 —> диэтиловый эфир.

Знания изомерии спиртов вы закрепите в процессе выполнения домашней работы.

V. Заключительная часть.

Учитель: Ребята! Наш урок подходит к завершению. В начале урока перед вами были поставлены задачи: ознакомиться с новым классом органических соединений – спиртами, наличием в их строении функциональной группы –ОН, рассмотреть состав, строение, виды изомерии и номенклатуры спиртов. Настало время подвести итоги. Что нового сегодня узнали на уроке? Чему научились?

Ученик: На уроке мы познакомились с новы классом органических, кислородсодержащих соединений – спиртами. Выяснили их строение, наличие функциональной группы –ОН, появление нового вида изомерии – изомерия положения функциональной группы; познакомились с классификацией спиртов.

Учитель: Ребята, а теперь я хочу предложить вам небольшую самостоятельную работу, с помощью которой мы закрепим знания, полученные по составлению формул изомеров спиртов и их номенклатуре.

Задания записаны на доске (Приложение 5). На работу отводится 5-7 минут.

Учитель: Ребята, знания, полученные сегодня на уроке пригодятся нам на следующих уроках при изучении других классов органических соединений. Осталось записать домашнее задание: параграф 21, вопросы на странице 135 с 1 по 3 устно, упражнения 6 – 8 письменно.

Список литературы:

  1. Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Тара Н.Н. Химия: Учебник для учащихся 10 класса общеобразовательных учреждений (под редакцией Кузнецовой Н.Е.). – М.: Вентана-Граф, 2004. – 384 с.:ил
  2. Артемьев А.И. Удивительный мир органической химии. – М.: Дрофа, 2004. – 256 с.: ил – (Познавательно! Занимательно!)
  3. Габриелян О.С., Маскаев Ф.Н.Химия 10 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений. 3-е издание стереотип. – М.: Дрофа, 2002
  4. Кириллова Е.Н., Иозеп А.А. Домашние задания по органической химии. Под ред. проф. Д.А.Ивина.- С-Пб.: из-во СПХФА, 2003
  5. Аранская О.С., Бурая И.В. Проектная деятельность школьников в процессе обучения химии 8 – 11 классы.: Методическое пособие. – М.: Вентана-Граф, 2005
  6. Титова И.М. Обучение химии. Психолого-методическое пособие. – С-Пб.: Каро, 2002
  7. Артёминко А.И. Удивительный мир органической химии. – М.: Дрофа, 2004
  8. Органическая химия: Теоретические основы: Углубленный курс. Учебник для общеобразовательных учреждений с углубленным изучением предмета. – М.: Просвещение, 1997
  9. Пичугина Г.В. Химия и повседневная жизнь человека. – М.: Дрофа, 2004
  10. Малышкна В. Занимательная химия. – С-Пб.: Тригон, 2001