Презентація «Класифікація вуглеводнів» з хімії для 10 класу

Запропонуйте учням відгадати речовину за підказками, не показуючи назву теми. Це метан, CH₄. Запитайте, до якої групи органічних сполук він належить. Відповідь «вуглеводні» підведе до наступного слайда.

Після загадки відкрийте тему уроку. Сьогодні впорядкуємо вже відомі приклади вуглеводнів і розглянемо алкани докладніше. Зверніть увагу, що назва теми ширша за назву одного класу сполук.

Покажіть учням маршрут уроку. Від загальної схеми перейдемо до алканів як прикладу насичених вуглеводнів. На будові молекул зручно побачити, чому речовини з однаковим складом можуть різнитися. Наприкінці перевіримо розуміння коротким тестом.

Попросіть учнів наприкінці уроку повернутися до цих чотирьох дій і оцінити себе. Поясніть, що розрізняти зв’язки потрібно за будовою, а не лише за назвою речовини. Типова помилка полягає в тому, що однакову молекулярну формулу вважають доказом однакової будови.

Відтворіть поділ із рисунка 14 на с. 28. До насичених належать алкани й циклоалкани, до ненасичених належать алкени, алкіни й алкадієни. Третя група охоплює ароматичні вуглеводні, або арени. На схемі наведено приклади молекул етану, етену й етину. Загальну формулу алканів розглянемо далі.

На с. 29 наведено загальну формулу алканів CₙH₂ₙ₊₂. Літера n позначає кількість атомів Карбону в молекулі. Якщо n = 2, кількість атомів Гідрогену становить 2 · 2 + 2 = 6. Отримуємо C₂H₆, формулу етану. На його прикладі нагадайте, що вуглеводень містить атоми Карбону й Гідрогену.

C₂H₆ є формулою етану, який належить до алканів. C₂H₄ є формулою етену, який належить до алкенів. C₂H₂ є формулою етину, який належить до алкінів. Попросіть трьох учнів назвати відповідно одинарний, подвійний і потрійний зв’язки, а клас перевірити відповідність. Типова помилка полягає в тому, що групу визначають лише за кількістю атомів Карбону.

Порівняйте в таблиці підручника бутан і його розгалужений ізомер. Однаковий склад не означає однакової температури кипіння, адже послідовність сполучення атомів різна. Зверніть увагу на знак мінус біля обох чисел. Учні часто пропускають його під час читання таблиці.

Зіставте одинарний зв’язок бутану з подвійним зв’язком етену. Числові значення довжини зв’язку й кута наведено на с. 27. Загальну формулу алканів CₙH₂ₙ₊₂ наведено на с. 29, формули алкенів CₙH₂ₙ та алкінів CₙH₂ₙ₋₂ наведено на с. 36–37. Після порівняння запитайте клас «Яким був би зв’язок в етині?» Відповідь учнів має містити потрійний зв’язок, довжину 0,120 нм і кут 180°. Ці значення наведено на с. 27. Не поширюйте значення кутів на всі зв’язки в усіх вуглеводнях.

Обидві речовини мають формулу C₄H₁₀, але різну послідовність сполучення атомів. Розгалужений ланцюг має 2-метилпропан. Спочатку знаходимо найдовший ланцюг із трьох атомів Карбону, пропан. Метильна група приєднана до другого атома Карбону, тому локант 2 показує її положення в назві. Цей порядок наведено в алгоритмі на с. 31. Запропонуйте учням полічити атоми Карбону й Гідрогену в кожній структурі, а потім повернутися до температур кипіння.

Пов’яжіть пожежну небезпечність вуглеводнів з їхньою здатністю горіти. Поясніть, що за нестачі кисню серед продуктів може бути карбон(II) оксид, а також може утворюватися сажа. Не подавайте кіптяву як ознаку повного горіння, вона пов’язана з неповним окисненням.

Нагадайте, що алкани вступають у реакції горіння з утворенням карбон(IV) оксиду та води. Разом із класом перевірте кількість атомів кожного елемента по обидва боки рівняння. Типова помилка полягає в тому, що коефіцієнт перед киснем забувають після урівнювання Гідрогену.

Порівняйте це рівняння з попереднім і попросіть знайти зміну в складі продуктів. Підручник пояснює неповне окиснення нестачею кисню. Залежно від його кількості може утворитися також сажа. Для цього випадку підручник наводить рівняння CH₄ + O₂ → C + 2H₂O. Типова помилка полягає в тому, що формули CO і CO₂ читають як назви тієї самої речовини.

За температури понад 1000 °C метан розкладається на вуглець і водень. За нагрівання до 1100 °C запишіть із класом рівняння CH₄ → C + 2H₂. Спочатку попросіть назвати продукти словами, а потім перевірити кількість атомів у рівнянні. Підручник окремо описує нагрівання метану до 1500 °C, коли утворюється етин. Відповідне рівняння має вигляд 2CH₄ → CH≡CH + 3H₂. Ці два випадки не слід змішувати.

Покажіть, що один атом Гідрогену в молекулі метану заміщується атомом Хлору. На першій стадії утворюються хлорометан і гідроген хлорид. На наступних стадіях послідовно утворюються CH₂Cl₂, CHCl₃ і CCl₄; на кожній стадії також утворюється HCl. Типова помилка полягає в тому, що CH₃Cl записують єдиним продуктом і втрачають HCl.

Розділіть джерела сировини й спосіб добування конкретної речовини. Це не одне й те саме. У наведеній реакції до етену приєднується водень за наявності каталізатора й утворюється етан. Із етину також добувають етан за наявності каталізатора, CH≡CH + 2H₂ → CH₃–CH₃. Підручник називає і промислове добування із синтез-газу, але не дає рівняння утворення окремого алкану цим способом.

Покажіть учням, що пентан із нерозгалуженим ланцюгом під час нагрівання за наявності каталізатора перетворюється на 2-метилбутан. Обидві речовини мають молекулярну формулу C₅H₁₂, але різну будову. Таке перетворення називають ізомеризацією. Запропонуйте знайти розгалуження у формулі продукту.

Правильний ряд містить C₆H₁₄, C₂H₆ і C₁₀H₂₂. Кожна формула відповідає CₙH₂ₙ₊₂. Попросіть учнів перевірити всі три формули обраного ряду, а не лише першу. Типова помилка полягає в тому, що ряд вважають правильним через один знайомий алкан.

Правильна пара складається з бутану й 2-метилпропану. Обидві речовини мають молекулярну формулу C₄H₁₀, але різну послідовність сполучення атомів. Запропонуйте учням пригадати схему з попереднього завдання. Типова помилка полягає в тому, що за ізомери приймають речовини з різними молекулярними формулами.

Поверніться до очікуваних результатів і попросіть учнів навести по одному прикладу до кожного висновку. Для ізомерії зручно згадати дві температури кипіння речовин складу C₄H₁₀. Якщо учні називають усі насичені вуглеводні алканами, нагадайте про циклоалкани в загальній схемі.

Поясніть, що в письмовій відповіді до завдання 1 потрібно перевірити кожну формулу вибраного ряду. Дві структури C₄H₁₀ слід подати окремо й підписати назвами. Типова помилка полягає в повторному малюванні того самого нерозгалуженого ланцюга в іншому напрямку.