Презентація «Добування, взаємозв’язок і взаємоперетворення вуглеводнів» з хімії для 10 класу

Покажіть загадку, не називаючи теми уроку. Нагадайте формулу етану C₂H₆ і запропонуйте визначити формулу продукту. Після відщеплення H₂ утворюється етен, C₂H₄. Відповідь і тему відкрийте на наступному слайді.

Розкрийте відповідь на загадку. На с. 74 показано, що відщеплення H₂ від етану дає етен. Попросіть учнів назвати формули обох речовин і знайти різницю в їхньому складі. Зворотне перетворення наведено на с. 73. До етену можна приєднати H₂ під час нагрівання за наявності Ni. Рівняння реакції C₂H₄ + H₂ → C₂H₆. Учням відповідь поки не відкривайте, поверніться до запитання після розгляду гідрування.

Пов’яжіть три цілі з природним джерелом, способом добування та рівнянням перетворення. Алкани переважно виділяють із природного газу та нафти. Ізомеризація й крекінг також дають змогу одержувати алкани з інших алканів. Підкресліть, що добування не завжди починається з простої речовини.

Прочитайте результати як орієнтир для роботи, а не як перелік для заучування. Наприкінці уроку учні повернуться до них через два тестові запитання й домашній ланцюжок. Зверніть увагу на різницю між назвою класу та назвою конкретної речовини.

Кальцій карбід взаємодіє з водою, утворюючи етин і кальцій гідроксид. Перевірте разом з учнями коефіцієнт перед H₂O. Це карбідний спосіб, а не піроліз метану. Під час піролізу метан нагрівають до 1500 °C, і за рівнянням 2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ утворюється водень. Підручник описує використання карбідного способу перед зварюванням металів.

Порівняйте формули класів зі схемою взаємозв’язку в підручнику. Алкени й циклоалкани мають однакову загальну формулу CₙH₂ₙ, але різну будову. В алкену є подвійний зв’язок, а в циклоалкану атоми Карбону утворюють цикл. Тому самої загальної формули недостатньо, щоб визначити будову речовини. Попросіть також знайти на схемах потрійний зв’язок.

C₂H₂ є етином із класу алкінів. C₂H₆ є етаном із класу алканів. Запропонуйте учням звірити обидві відповіді із загальними формулами на попередньому слайді.

Порівняйте дві дати. У 1856 році П. М. Бертло пропускав сірковуглець разом із гідроген сульфідом через трубку з розпеченою міддю й добув метан. Одержання метану безпосередньо з вуглецю та водню відкрили лише 1897 року. Запитайте учнів, який із двох способів починається з простих речовин.

Попросіть учнів порівняти кількість атомів Гідрогену та зв’язки між атомами Карбону. Останній рядок показує кількість молекул H₂, потрібних для перетворення однієї молекули зазначеної речовини на етан. Етан уже є продуктом, а етен приєднує одну молекулу H₂.

Покажіть, як під час дегідрування циклогексану утворюється бензен. Від однієї молекули C₆H₁₂ відщеплюються три молекули H₂. Умови цієї реакції становлять 300 °C і каталізатор Ni або Pt. На с. 75 наведено й другий шлях добування бензену з гексану. За 500 °C та наявності Al₂O₃/Cr₂O₃ відбувається реакція C₆H₁₄ → C₆H₆ + 4H₂. На с. 76 зазначено, що бензен також виділяють із фракцій перегонки нафти й кам’яновугільної смоли. Смола є побічним продуктом коксування вугілля.

Поясніть, що дегідруванням називають відщеплення водню. Запитайте, чому в продукті на два атоми Гідрогену менше й який зв’язок з’явився між атомами Карбону. Також етин можна одержати дегідруванням етену за рівнянням C₂H₄ → C₂H₂ + H₂ під час нагрівання за наявності Pt. Порівняйте обидва перетворення. У кожному випадку відщеплюється одна молекула H₂.

Потрібно приєднати H₂ під час нагрівання за наявності нікелю. Попросіть учнів спершу скласти рівняння усно, а потім перевірити його на наступному слайді. Зверніть увагу, що умови дегідрування не слід механічно переносити на гідрування.

Зіставте цю реакцію з попередньою. Тепер водень приєднується, а подвійного зв’язку в продукті немає. Підручник називає таке перетворення гідруванням або гідрогенізацією. Попросіть перевірити збереження кількості атомів у лівій і правій частинах.

Попросіть учнів перевірити кількість атомів Карбону й Гідрогену з обох боків рівняння. Поясніть назву «тримеризація». Одна молекула продукту утворюється з трьох молекул етину. Підручник на с. 76 також зазначає, що бензен використовують для виробництва аніліну.

Нагадайте, що алкани переважно виділяють із природного газу та нафти, а метан є вихідною речовиною цього хімічного способу. Піролізом підручник називає розкладання речовин під час нагрівання. Не плутайте цей промисловий спосіб із добуванням етину з кальцій карбіду.

Зіставте кожну картку з речовиною, а не з усім класом вуглеводнів. Відомості про використання етену й пропену для синтезу полімерів наведено на с. 75. Там само описано застосування етину для зварювання. Відомості про виробництво аніліну з бензену наведено на с. 76. Підручник також згадує промислові вибухові речовини серед продуктів переробки бензену.

На с. 74 показано перетворення метану на етин піролізом за рівнянням 2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ (1500 °C). На с. 76 наведено перетворення етину на бензен тримеризацією за рівнянням 3C₂H₂ → C₆H₆ (450 °C, активоване вугілля). Запропонуйте двом учням записати рівняння біля різних стрілок і разом перевірте коефіцієнти.

Запишіть рівняння C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆. Для одержання 0,2 моль етану потрібно 0,4 моль H₂. За нормальних умов це 0,4 · 22,4 = 8,96 л. Попросіть учнів пояснити, чому кількість речовини водню вдвічі більша за кількість речовини етану.

Правильна відповідь є три молекули етину. Запропонуйте перевірити її підрахунком атомів Карбону в рівнянні утворення бензену. Важливо рахувати молекули вихідної речовини, а не лише атоми Гідрогену.

Прочитайте схему за напрямком стрілок. Відщеплення H₂ від алкану дає алкен, а від алкену можна одержати алкін. Приєднання H₂ забезпечує зворотні переходи. На прикладі шести атомів Карбону покажіть переходи від гексану до циклогексану та від циклогексану до бензену. Окремо нагадайте, що бензен утворюється з трьох молекул етину. Попросіть учнів навести рівняння одного з переходів.

Уточніть, що в завданні 174а потрібно виконати лише два переходи між вуглеводнями. Попросіть над кожною стрілкою вказати умови реакції та підписати її назву. Нагадайте, що умови прямого й зворотного перетворень різні.