Карбоновые кислоты, их строение, физические и химическое свойства, применение

Тема урока: «Карбоновые кислоты, их строение, физические и химические свойства, применение». 10 класс

Цели урока

Образовательная:

познакомить учащихся с новым классом органических веществ, установить зависимость физических и химических свойств карбоновых кислот от их строения.

Развивающая:

  • создание условий для развития умения самостоятельно приобретать знания, используя различные источники информации;
  • формирование опыта творческой деятельности, делового общения;
  • развитие творческого мышления, памяти, внимания, наблюдательности.

Воспитательная:

воспитание социальной активности учащихся через установление межпредметных связей химии с историей, биологией, культурой труда.
Тип урока: изучение нового материала. Форма проведения: «мастерская построения знаний» с использованием групповых технологий (см Приложение 1)

Реактивы и оборудование

Раздаточный материал для групповых заданий, реактивы для выполнения опытов: соляная кислота, уксусная кислота, стружки магния, гидроксид натрия, фенолфталеин, оксид меди (II), спиртовки, карбонат натрия, этиловый спирт, концентрированная серная кислота, пробирки

Хронометраж урока

  • Организационный этап – 1-2 мин
  • Фаза индукции – 8 мин
  • Социализация – 25 мин
  • Информация о домашнем задании – 2 мин
  • Рефлексивный тест. Подведение итогов урока – 3 мин

Ход урока

В начале урока небольшой оргмомент. Настраиваю учащихся на серьезную работу. Тема и цель урока проецируются на экран с компьютера через проектор. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Далее они работают по группам. На доске написано начало фразы: «Принадлежность вещества к карбоновым кислотам…».
Каждый ученик заканчивает фразу, записывает ее в тетрадь, варианты ответов обсуждаются в группах. Представители групп сообщают классу мнение, которое выработала группа (ответы принимаем без исправлений и комментариев).
Затем группы знакомятся с первым пакетом информации.
Каждая группа получает свой текст. Необходимо осмыслить его и подготовить краткое сообщение по итогам своей работы.

Первый пакет информации

Вариант I. Строение карбоновых кислот

Карбоновыми кислотами называются соединения, содержащие в молекуле функциональную группу . Эта группа носит название карбоксильной, происходящее от названий составляющих ее групп – карбонильной и гидроксильной.
Карбоновые кислоты можно рассматривать как производные углеводородов, в молекулах которых атом водорода замещен на карбоксильную группу . По числу карбоксильных групп различают одноосновные (монокарбоновые), двухосновные (дикарбоновые) и многоосновные (поликарбоновые) кислоты.
По характеру радикала, связанного с карбоксильной группой, кислоты могут быть предельными, непредельными, ароматическими и т.д. Общая формула гомологического ряда предельных одноосновных кислот .

Первый пакет информации

Вариант II. Номенклатура и изомерия карбоновых кислот

Для низших членов ряда карбоновых кислот наиболее употребительны тривиальные названия: муравьиная, уксусная, масляная и т.д. По современным международным правилам название карбоновой кислоты составляется добавлением к названию углеводорода окончания –овая и слова «кислота».

Изомерия одноосновных кислот, как и альдегидов, обусловлена строением радикала. Высшие кислоты с нормальной цепью углеродных атомов чрезвычайно распространены в природе в виде жиров, представляющих сложные эфиры.
Важнейшие высшие кислоты  – пальмитиновая,  - стеариновая. Важнейшая ароматическая кислота –  – бензойная.

Первый пакет информации

Вариант III. Физические свойства карбоновых кислот

Кислоты имеют аномально высокие температуры кипения и плавления. Это объясняется тем, что для них характерна значительная ассоциация, обусловленная водородной связью. Такие связи образуются у кислот за счет взаимодействия гидроксильного водорода одной молекулы и карбонильного кислорода другой. Низшие кислоты обладают острым кислым запахом, средние () имеют неприятный прогорклый запах. Высшие жирные (от ) и ароматические кислоты запаха не имеют.
Низшие кислоты хорошо растворяются в воде. С увеличением углеводородного остатка растворимость в воде уменьшается. Начиная от , кислоты в воде практически нерастворимы.
Однако, все кислоты растворяются в водных растворах щелочей, образуя соли. Высшие кислоты, как и углеводороды, хорошо растворимы в эфире и бензоле.

Первый пакет информации

Вариант IV. Отдельные представители одноосновных предельных карбоновых кислот

Муравьиная кислота впервые была выделена в XVII веке из красных лесных муравьев. Содержится также в соке жгучей крапивы. Безводная муравьиная кислота – бесцветная жидкость с острым запахом и жгучим вкусом, вызывающая ожоги на коже. Применяется в текстильной промышленности в качестве протравы при крашении тканей, для дубления кож, а также для различных синтезов.
Уксусная кислота широко распространена в природе – содержится в выделениях животных (моче, желчи, испражнениях), в растениях (в зеленых листьях). Образуется при брожении, гниении, скисании вина, пива, содержится в кислом молоке и сыре. Температура плавления безводной уксусной кислоты + 16,5°C, кристаллы ее прозрачны как лед, поэтому ее называют ледяной уксусной кислотой. Впервые получена в конце XVIII века русским ученым Т. Е. Ловицем. Натуральный уксус содержит около 5% уксусной кислоты. Из него приготовляют уксусную эссенцию, используемую в пищевой промышленности для консервирования овощей, грибов, рыбы. Уксусная кислота широко используется в химической промышленности для различных синтезов.

Первый пакет информации

Вариант V. Представители ароматических и непредельных карбоновых кислот

Бензойная кислота  - наиболее важный представитель ароматических кислот. Распространена в природе в растительном мире: в бальзамах, ладане, эфирных маслах. В животных организмах она содержится в продуктах распада белковых веществ. Это кристаллическое вещество, температура плавления 122°C, легко возгоняется. В холодной воде растворяется плохо. Хорошо растворяется в спирте и эфире.
Ненасыщенные кислоты с одной двойной связью в молекуле имеют общую формулу . Одна из важнейших высших непредельных кислот – олеиновая  весьма распространена в природе: в виде эфиров с глицерином входит в состав всех жиров. Она представляет собой бесцветную жидкость, затвердевающую на холоде.
Линолевая кислота  и линоленовая кислота  входят в состав растительных масел. Например, льняное масло содержит около 25% линолевой кислоты и до 58% линоленовой.

Предоставляю слово представителям групп, остальные учащиеся слушают и делают пометки в тетрадях.
Предлагаемые пакеты информации позволяют активизировать память и мышление, а также содействуют формированию опыта творческой деятельности. После выступлений представителей всех групп учащиеся обдумывают и предлагают свое определение класса карбоновых кислот.
Далее предлагаю учащимся ознакомиться со вторым пакетом информации. Из веществ, формулы которых приведены, найти и выписать карбоновые кислоты, назвать их. Для правильного выполнения заданий используйте записи в тетрадях и учебник.

Второй пакет информации

Вариант I

Второй пакет информации

Вариант II

Второй пакет информации

Вариант III

Второй пакет информации

Вариант IV

Второй пакет информации

Вариант V

Проверяем это задание. Каждая группа приводит названия выбранных кислот в порядке увеличения углеводородного радикала.
Ответы: вариант I – муравьиная, масляная; вариант II – капроновая, бензойная; вариант III – уксусная, стеариновая; вариант IV – валериановая, пальмитиновая; вариант V – пропановая, олеиновая.
Далее каждая группа выполняет предложенные лабораторные опыты, записывает уравнения реакций в тетрадях. Делает сообщение по итогам работы.
Обращаю внимание учащихся на правила безопасности при выполнении опытов.

Третий пакет информации

Вариант I

В две пробирки влейте по 1 мл растворов соляной и уксусной кислот. В каждую пробирку всыпьте немного стружек магния. Сравните скорость этих реакций и напишите уравнения в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

Третий пакет информации

Вариант II

Влейте в две пробирки по 1 мл раствора гидроксида натрия и добавьте несколько капель раствора фенолфталеина. Добавьте в первую пробирку раствор соляной, в другую пробирку – раствор уксусной кислоты. Почему происходит обесцвечивание? Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

Третий пакет информации

Вариант III

Насыпьте в две пробирки немного оксида меди (II) и прилейте в одну – соляной кислоты, в другую уксусной кислоты. Пробирки нагрейте. Каков цвет растворов? Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

Третий пакет информации

Вариант IV

В пробирку с раствором карбоната натрия прилейте 1-2 мл соляной кислоты. Во вторую пробирку с раствором карбоната натрия прилейте 2-3 мл уксусной кислоты. Что происходит? Составьте уравнения реакций взаимодействия соляной и уксусной кислот с карбонатом натрия в молекулярном и ионном виде.

Третий пакет информации

Вариант V

В пробирку налейте 1-2 мл концентрированной уксусной кислоты, столько же этанола и добавьте 0,5 мл концентрированной серной кислоты. Смесь этих веществ перемешайте и в течение 4-5 мин осторожно нагревайте, не доводя до кипения. Затем содержимое пробирки охладите и вылейте в другую пробирку с водой. По каким признакам можно судить, что образовался сложный эфир? Составьте уравнение реакции.

При отчете групп учащиеся на доске записывают только молекулярные уравнения, а ионные уравнения для всех опытов должны будут записать дома.
Делаем вывод о сходстве свойств карбоновых кислот с минеральными кислотами и о том, что свойства определяются функциональной группой .

Даю задание на дом: §12, упр. № 7, 8, дописать ионные уравнения реакций.
Последний этап урока – рефлексия. Учащиеся закрывают глаза, расслабляются, усаживаются поудобнее и обдумывают то, что они делали на уроке. Затем выполняют рефлексивный тест. Листочки не подписывают, в случае согласия с утверждением ставят около него знак «+». Прошу поднять руки тех, кто поставил 5 «+», затем тех, у кого получилось 4, 3 и менее. Делаю вывод о результате урока.

Рефлексивный тест

  • На уроке было над чем подумать.
  • На все возникшие у меня в ходе урока вопросы я получил(а) ответы.
  • На уроке я поработал(а) добросовестно и цели урока достиг(ла).
  • Я узнал(а) много нового.
  • Мне это пригодится в жизни.

Литература

  1. Габриелян О.С. Программа курса химии для 10 класса общеобразовательных учреждений (базовый уровень), 2006
  2. Габриелян О. С. Химия. 10 класс. Базовый уровень — М., 2007
  3. Габриелян О. С. Химия. 10 кл.: рабочая тетрадь к учебнику О. С. Габриеляна «Химия. 10 класс» — М., 2007
  4. Габриелян О. С. Химия. Пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы – М., 2007
  5. Потапов В. М., Татаринчик С. Н. Органическая химия — М., 1996

Следующий: