Тип урока: Урок совершенствование знаний, умений и навыков.
Цель: развитие умений применения математических уравнений при решении химических задач.
Методы урока: Фронтальный опрос, самостоятельная работа при решении задач, групповая работа, работа в парах.
Средства обучения: Таблицы элементов Д.И.Менделеева, карточки с дифференцированными заданиями из ЕГЭ в компьютере, презентация на тему “Решение задач по органической химии”.
Задачи урока:
- Образовательная:
Этап 1. Ориентировочно-мотивационный (Актуализация знаний.)
Введение в урок. Здравствуйте, ребята! Поприветствуйте, пожалуйста, наших гостей. Дежурный по классу назовите отсутствующих. Откройте свои тетради. Отступите 3 клетки от домашнего материала. Запишите сегодняшнее число и тему урока “Расчетные задачи С5: Задачи на нахождение молекулярной формулы вещества”. Проверка домашнего задания. На столах у учащихся карточки с общими формулами углеводородов, формулами важнейших углеводородов, необходимо назвать группу соединения или название вещества.
Этап 2. Операционно-исполнительский.
Раздаточный материал. Обязательный минимум знаний
В задании С5 предлагается определить формулу, как правило, органического вещества. Разновидностями этого задания являются задачи четырех типов. Они основаны на нахождении формулы вещества по следующим данным:
– по массовым долям элементов;
– по массовой доле одного элемента и общей формуле вещества;
– по массе (объему) продуктов сгорания;
– по массам (объемам) двух участников химической реакции.
Максимальное число баллов за это задание равно двум. Один балл выставляется за написание уравнения реакции или выполнение промежуточных расчетов, второй – за верно найденную истинную формулу вещества.
Особенности решения задач каждого типа приведены в таблице.
Проекция на экран слайда презентации:
Пример. При взаимодействии предельного одноатомного спирта с натрием было получено 17 г органического вещества и 2. 8 л газа (н.у.). Вывести молекулярную формулу спирта.
1) Записывается общее уравнение реакции:
2 Сn Н2n+1ОН + 2 Na = 2 Сn Н2n+1О Na + Н2
2) Составляется уравнение для расчета числа атомов углерода в молекуле спирта:
n (Сn Н2n+1О Na)= 2 n (Н2) откуда n = 2 Выводится формула спирта – С2Н5ОН.
При взаимодействии одноатомного спирта, содержащего 52,17% углерода и 13,04% водорода, со щелочным металлом образуется алкоголят с относительной молекулярной массой 178. Определите молекулярную формулу алкоголята.
1) По массовым долям элементов определяется простейшая формула спирта. Пусть формула спирта Сх Ну Оz.
w(О)= 100 (%)– (w (C) + w (H))= 34,79%;
х : у : z = 4,348 : 13.04 : 2, 174 = 2 :6 : 1
Простейшая формула спирта – С2Н6О.
2) Затем устанавливается истинная формула спирта. Поскольку спирт одноатомный (по условию), в составе молекулы содержится один атом кислорода. Следовательно, простейшая формула совпадает с истинной формулой спирта: С2Н6О, или С2Н5ОН (этиловый спирт).
3) С учетом дополнительного условия определяется молекулярная формула алкоголята.
Формула алкоголята щелочного металла – С2Н5ОМ.
Аr (M) = 178– (2 12 + 5 1+ 1 16)= 133. Этот металл – цезий.
Ответ. Формула алкоголята цезия – С2Н5ОСs.
При сгорании первичного амина выделилось 2,688 л (н.у.) углекислого газа, 2,97 г воды и 0,336 л (н.у.) азота. Установите молекулярную формулу амина.
1) Записывается общая формула амина: Сх Нy Nz.
2) Вычисляются количества вещества углекислого газа, воды и азота, а также соответствующие им количества вещества атомов углерода, водорода и азота.
n (СО2) = V(СО2) / Vм = 2,688 (л)/ 22,4 (л / моль)= 0,12 моль;
n (С) = n (СО2)= 0,12 моль.
n (Н2 О)= m (Н2 О) / М (Н2 О) = 2,97 (г) / 18 (г/ моль) = 0, 165 моль;
n (Н)= 2 n (Н2 О)= 0,33 моль.
n (N2)= V(N2) / Vм= 0,336 (л) / 22,4 (л / моль)= 0, 015 моль;
n (N)= 2 n (N2) = 0,03.
3) Определяется молекулярная формула амина.
х : у : z = 0,12 : 0,33 : 0,03 = 4 : 11 : 1.
Простейшая формула амина – С4 Н11 N.
Поскольку амин первичный (по условию), в его молекуле содержится группа NН2, следовательно, более точно формула амина записывается как С4 Н9 NН2
Ответ. Молекулярная формула амина. – С4 Н9 NН2
*В результате взаимодействия 1,12 г этиленового углеводорода с избытком бромоводорода получили 2,74 г продукта. Определите молекулярную формулу алкена.
1) Записывается уравнение химической реакции, в котором формулы веществ записаны в общем виде:
Сn Н2n + НВr→ Сn Н2n + 1Вr.
2)приравниваются количества вещества алкена и бромалкана, выраженные через массы участников реакции и их молярные массы:
n (Сn Н2n )= n (Сn Н2n + 1Вr),
1,12 (г) / 14 n (г / моль) = 2, 74 (г) / (14 n + 81) (г / моль),
откуда n = 4. Определяется общая формула алкена – С4 Н8.
Физкультминутка! Элементы гимнастики Стрельникова (музыкальный диск).
Нахождение формулы вещества по уравнению химической реакции (раздаточный материал на столах учащихся с подробным разбором решения).
Алгоритм решения задачи точно такой же, как при других расчетах по уравнениям химических реакций, с той лишь разницей, что молярные массы веществ выражают через х.
Пример 1. При мононитровании 20,3 г. алкана выделилось 6.3г воды. Какой объем воздуха, измеренный при н.у., потребуется для сгорания той же массы этого алкана? Объемная доля кислорода в воздухе равна 21%.
1) Запишем уравнение реакции нитрования, используя общую формулу алкана:
Сn Н2n+2 + НNO3 = Сn Н2n+1 NO2 + Н2 О
2) Найдем количество вещества выделившейся при нитровании воды:
n (Н2 О) = m(Н2 О)/ M (Н2 О) = 6,3 (г) / 18 (г/моль)= 0,35 моль
3) По уравнению реакции найдем количество вещества прореагировавшего алкана:
n1 (Сn Н2n+2) = n (Н2 О) = 0,35 моль
4) Найдем молекулярную массу прореагировавшего алкана:
М (Сn Н2n+2) =20,3 г./ 0,35 моль = 58
5) Вычислим число атомов углерода в алкане:
14 n + 2 = 58, откуда n =4
Следовательно, формула алкана – С4 Н10 (бутан)
6) Запишем уравнение реакции горения и бутана:
2 С4 Н10 + 13О2= 8СО2 + 10 Н2 О
7) Зная количество вещества сгоревшего бутана (0,35 моль), по уравнению реакции найдем количество вещества кислорода, затраченного на горение:
n (О2) / n (С4 Н10 ) = 13/2,
следовательно,
n (О2)= n (С4 Н10 ) . 13/2 = 0, 35 (моль) . 13/2= 2, 275 моль
8) Вычислим объем затраченного на горение кислорода:
V (О2) = n (О2). VM = 2, 275 (моль) . 22,4 (л/моль)= 50, 96 л.
9) Зная, что объемная доля кислорода в воздухе 21%, найдем объем воздуха, содержащий необходимое количество кислорода:
V (возд.)= V(О2)/ 0,21; V (возд.)= 50, 96 л./ 0,21=242,7 л.
Ответ: V (возд.)= 242,7 л.
Этап 3. Проверочно-закрепляющий.
На закрепление. Углеводород относится к ряду Сn Н2n. Написать его структурную формулу, зная, что 0,21 г его способны присоединить 0,8 г брома.
Сn Н2n + Вr2→ Сn Н2n + 1Вr2
Ответ. С5 Н6
При взаимодействии 12 г. предельного одноатомного спирта с натрием было получено 2,24 л газа (н.у.). Вывести молекулярную формулу спирта.
2 Сn Н2n+1ОН + 2 Na = 2 Сn Н2n+1О Na + Н2
Ответ. С3Н7ОН– пропанол.
Этап 4. Рефлексивно– оценочный этап. Рефлексия.
Домашнее задание: Решить задачу: некоторое количество углеводорода Сn Н2n-2 дает с избытком хлора 21 г тетрахлорида. Такое же количество углеводорода с избытком брома дает 38.8 г тетрабромида. Определите молекулярную формулу углеводорода. (Ответ. С5 Н8 – пентин.)