Конспект урока по теме «Углеводы»

УРОК ХИМИИ  ХХ1 ВЕКА

КОНСПЕКТ УРОКА ХИМИИ (10 КЛАСС)

ПО ТЕМЕ: «УГЛЕВОДЫ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УЧИТЕЛЯ ХИМИИ

И БИОЛОГИИ     МБОУ СШ №1   ФИРСОВОЙ Л.П.

КОНСПЕКТ ОБОБЩАЮЩЕГО УРОКА ПО ТЕМЕ:  «УГЛЕВОДЫ»

ЦЕЛИ УРОКА:  

Образовательные

• расширить знание о углеводах природных органических соединениях.
• выяснить строение, состав и свойства углеводов.
• классифицировать углеводы по функциям в организме.

Развивающие:

• формирование основных учебных компетенций: учебной, коммуникативной,  личностной.
• развитие умений и навыков самостоятельного учебного труда с информационными источниками.
• развитие умений анализировать сравнивать, обобщать, делать выводы, выступать перед аудиторией.

Воспитательные:

• формирование адекватной самостоятельности учащихся.
• воспитание потребности в знаниях, повышения познавательных интересов, привитие интереса к естественным наукам.

ЗАДАЧИ:

1.использование исторического материала при введение в тему урока

2.включение элементов, информационной технологии в процесс

3.объяснения материала урока  (мультимедийная презентация).

Тип урока: обобщающий.

Необходимое оборудование и материалы: химические реактивы: йод, сахароза, крахмал, сульфат меди, гидроксид натрия, вода;·  химическая посуда: спиртовки, спички,  пробирки, штативы для пробирок, колбы, пробиркодержатель; инструкция по выполнению лабораторной работы.

ХОД УРОКА

Оргмомент.

В листе «Рефлексия» заполнить колонку «в начале урока».

Рефлексия

	В начале урока	В конце урока
Я знаю, что углеводы самые универсальные  и самые распространенные органические вещества на Земле.
Я знаю какими  химическими свойствами обладают углеводы.
Я знаю, как происходит фотосинтез
Я знаю, какие процессы происходят при гидролизе углеводов
Я знаю, как происходит превращение глюкозы в организме.

После заполнения таблицы «Рефлексия» дети формулируют цели и задачи урока

1. Вводное слово (Приложение, слайд 1)

Эпиграф: «К знанию ведут три пути: первый-размышление – самый благородный, второй – подражание - самый легкий, третий – опыт – самый горький». Хотелось бы, чтобы каждый из вас научился пользоваться каждым из этих методов.

2. Цели урока мы видим на экране (Приложение, слайд 2).

• Расширение знаний учащихся о природных органических веществах – углеводах, их применение в рациональном питании человека.
• Формирование навыков самостоятельного приобретения знаний, умения сравнивать и делать выводы.
• Развитие и углубление умений и навыков в работе с дополнительной литературой.
• Развитие логического мышления через нахождение связей: строение – свойства – применение веществ.

3. План урока (Приложение, слайд 3):

В 1-й части урока мы познакомимся с историей исследования углеводов.
Во второй части изучим химические свойства углеводов, кроме того, узнаем и вспомним о значении углеводов.

4. На экране история исследования углеводов (Приложение, слайд 4).

Углеводы используются с глубокой древности – самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которым познакомился человек, был мед.

Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия-Бенгалия.

Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327г. До н.э.

Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. Немецким химиком А. Марггафом.

Крахмал был известен еще древним грекам.

Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.

Термин слова «сладкий» и окончание –оза- для сахаристых веществ было предложено французским химиком Ж.  Дюла в 1838г.

Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относится к углеводам.

В 1811г. Русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала, а впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я.Берцелиус в 1837  г. C₆H₁₂O₆

Синтез углеводов из формальдегидов в  присутствии  Ca(OH)₂  был произведён  А.М.Бутлеровым в 1864 г.

5. Углеводы в природе (Приложение, слайд 5).

Где мы встречаемся с углеводами ? (хлеб, цветок, сок яблочный, яблоко, картофель, картофельный крахмал, бумага, вата, глюкоза в ампуле, мед.

Строение углеводов (Приложение, слайд 6).

Что вы помните о строении углеводов?

7. Многообразие углеводов. (Приложение, слайд 7).

Многообразие углеводов и их свойства.

Группа углеводов	Примеры углеводов	Где встречаются	свойства
моносахара	рибоза	РНК	Сладкие на вкус, растворимые в воде, кристаллические,
	дезоксирибоза	ДНК
	глюкоза	Свекловичный сахар
	фруктоза	Фрукты, мед
	галактоза	В состав лактозы молока
олигосахариды	мальтоза	Солодовый сахар	Сладкие на вкус, растворимые в воде, кристаллические,
	сахароза	Тростниковый сахар
	Лактоза	Молочный сахар в молоке
Полисахариды (построены из линейных или разветвленных моносахаров)	крахмал	Растительный запасной углевод	Не сладкие, белого цвета, не растворяются в воде.
	гликоген	Запасной животный крахмал в печени и мышцах
	Клетчатка (целлюлоза)	Это строительный растительный углевод. Древесина растений
	хитин	Это строительный животный углевод. Панцирь и наружный скелет членистоногих, грибы
	муреин	Строительный углевод в стенках бактерий

8. Функции углеводов  (Приложение, слайд 8).

В организме углеводы выполняют ряд важных функций.

1. Энергетическая функция

При распаде и окислении углеводов выделяется энергия, которую организм использует для своих нужд. В среднем при окислении 1 г углеводов выделяется 4,1 килокалории (17,6 кДж) и 0,4 г воды. Для многих клеток человека (например, клеток мозга и мышц) глюкоза, приносимая кровью, служит главным источником энергии.Крахмал и очень похожее на него вещество животных клеток – гликоген – являются полимерами глюкозы, они служат для запасания ее внутри клетки.

2. Структурная функция, то есть участвуют в построении разных клеточных структур.

Полисахарид целлюлоза образует клеточные стенки растительных клеток, отличающиеся твердостью и жесткостью, она – один из главных компонентов древесины. Другими компонентами являются гемицеллюлоза, также принадлежащая к полисахаридам, и лигнин (он имеет не углеводную природу).Хитин тоже выполняет структурные функции. Хитин выполняет опорную и защитную функции.Клеточные стенки большинства бактерий состоят из пептидогликана муреина – в состав этого соединения входят остатки как моносахаридов, так и аминокислот.

3.     Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).

4.     Углеводы выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.

Общая формула глюкозы – С₆Н₁₂О₆, это альдегидоспирт. Глюкоза содержится во многих фруктах, соках растений и цветочном нектаре, а также в крови человека и животных. Содержание глюкозы в крови поддерживается на определенном уровне (0,65–1,1 г на л). Если искусственно снизить его, то клетки мозга начинают испытывать острое голодание, которое может закончиться обмороком, комой и даже смертельным исходом. Длительное повышение содержания глюкозы в крови тоже отнюдь не полезно: при этом развивается заболевание сахарный диабет.

Млекопитающие, и человек в том числе, могут синтезировать глюкозу из некоторых аминокислот и продуктов расщепления самой глюкозы – например, молочной кислоты. Они не умеют получать глюкозу из жирных кислот, в отличие от растений и микробов.

Взаимопревращения веществ.

Избыток белка------углеводы

Избыток жиров--------------углеводы

9. Свойства углеводов  (Приложение, слайд 9).

Перечислить функции белков.
Теперь подробнее рассмотрим каждую функцию.

1. Защитная – антитела, иммуноглобулины; 
2. Двигательная – сократительные белки, мышцы, реснички; 
3. Строительная (пластическая) – участвуют в образовании клеточных мембран;
4. Энергетическая – 1г = 17,6 кДж энергии;
5. Транспортная – гемоглобин О₂;
6. Каталитическая – ферменты;
7. Структурная – обеспечивают механическую прочность отдельных тканей живых организмов.

10. Свойства белка (Приложение, слайд 10).

По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на группы:

1. простые (моносахариды)

2. олигосахариды

3. сложные ( полисахариды).

1. Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди (II)

Налейте в пробирку 2-3 мл раствора глюкозы и столько же разбавленного раствора гидроксида натрия. Затем добавьте несколько капель раствора сульфата меди (II). Пробирку с полученным раствором нагрейте.

С помощью, каких качественных реакций можно распознать альдегид и многоатомный спирт? Ответ: Качественный реактив на многоатомный спирт – взаимодействие со свежеприготовленным гидроксидом меди (II). Признак реакции – изменение цвета с голубого на ярко синий. Качественная реакция на альдегид-взаимодействие с гидроксидом меди (II) при нагревании. Признак реакции – образование осадка оранжевого цвета.

2.  Выдан белый хлеб и  картофель. Докажите, что  в этих продуктах содержится крахмал.  Найдите сами необходимые для опыта реактивы.  Составить схему опыта.

3. Выданы два реактива: глюкоза и крахмал. Распознать вещества при помощи   при помощи химических реактивов. Составить уравнения протекающих реакций.

4. Перед вами разные виды вареной  колбасы. Говорят, что в колбасу добавляют крахмал. Определите есть ли в колбасе разных видов  крахмал.

5. Я купила сметану, которая была такая густая, что стоит ложка. Каким реактивом можно определить, что добавили в сметану для ее густоты.

Учитель:  Какие свойства характерны для  моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.

1. Состав углеводов  и строение                                  (Приложение, слайд 11). 

1. Установите соответствие между названием вещества и его формулой:

Название вещества	Формула вещества
1) глюкоза	А) (C6H10O5)n
2) фруктоза	Б) C6H12O6
3) рибоза	В) С5Н10О5
4) сахароза	Г) C12H22O11
5) лактоза
6) целлюлоза
7) крахмал

2. Установите соответствие между названием вещества и его физическими свойствами:

Название вещества	Формула вещества
1) глюкоза	А) Белый твердый порошок, плотностью 1,525г/cм3, с температурой плавления 222,8° С. Растворимость в воде 21,6 г/100 мл.
2) фруктоза	Б) Белый, без запаха, кристаллический порошок со сладким вкусом. Плотность 1,587г/см3. Температура плавления 186°C. Растворимость в воде 2000г/л (25°С). При температуре 190-2000 превращается в бурую массу - карамель.
4) сахароза	В) Белый порошок, нерастворимый в холодной воде. В горячей воде он набухает и образует клейстер.
5) лактоза	Г) Волокнистое вещество, нерастворимое ни в воде, ни в обычных органических растворителях. Растворителем его является реактив Швейцера, с которым это вещество одновременно и взаимодействует.
6) целлюлоза	Д) Белое кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо растворимое в воде. Растворимо в органических растворителях, аммиачном растворе гидроксида меди, в концентрированном растворе хлорида цинка и концентрированном растворе серной кислоты.
7) крахмал	Е) Белые кристаллы, очень сладкие на вкус, которые в два раза слаще сахарозы и в три раза слаще глюкозы. Характеризуется сравнительно невысокой стойкостью, в результате чего начинает частично изменяться уже при продолжительном кипячении.

 (Приложение, слайд 12). 
Переходим по нашему плану к строению углеводов.

Углеводы – органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2:1).

Общая формула углеводов – C_n(H₂O)_m.

Давайте проведем понятийную химическую разминку (Приложение, слайд 13) вспомним:

Углеводы – класс полигидроксикарбонильных соединений, отвечающих общей формуле С_n(H₂O)_m, гдеn,m≥3).
2. Фотосинтез –процесс, проходящий в хлоропластах под действием солнечного света, в результате которого из углекислого газа и воды образуются углеводы, и выделяется кислород.
3. Брожение –расщепление моносахаридов под влиянием биологических катализаторов (ферментов, вырабатываемых микроорганизмами).
4. Гидрирование -присоединение водорода.
5. Виноградный сахар –глюкоза.
6. Альдозы –моносахариды с альдегидной группой (глюкоза).
7. Фруктовый сахар –фруктоза.
8. Гибридизация –явление смещения электронных облаков, выравнивание их по форме и энергии.
9. Кетозы –моносахариды с кетогруппой (фруктоза).
10. Дисахариды – это углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов.
11. Моносахариды – углеводы, которые содержат в углерод -углеродных цепях от трёх до шести атомов углерода и не способны подвергаться гидролизу. 
12. Полисахариды – это углеводы, которые гидролизуются с образованием большого числа молекул моносахаридов.
13. Гидролиз – процесс разложения веществ в результате обменного взаимодействия между молекулами вещества и воды. 
14. Бифункциональное соединение –вещество содержащее две функциональные группы ( глюкозы, молочная кислота). 
15. Молочная сахар –лактоза. 
 Задаются дополнительные вопросы, выставляются оценки.
Учитель. А сейчас я предлагаю вам на выбор решить задачи различной сложности. Работать можно в паре или индивидуально. На каждом столе находится карточка, выберите задание вам по силам. Если возникнут затруднения, поднимите руку, и я окажу вам помощь. На выполнение задания вам отводим не более 5 минут. Затем проводим взаимопроверку и оцениваем друг друга. Тетрадь сдаём мне на проверку. 
КарточкаЗадача 1.(«3»)При гидролизе сахарозы образовалось 640г изомерной смеси моносахаридов. Определите массу сахарозы подвергшейся гидролизу(608г). 
Задача 2.(«4»)Массовая доля, крахмала в картофеле равна 20%. Какую массу глюкозы можно получить из 2 тонн картофеля, если выход продукта реакции составляет 80% от теоретически возможного.(355,5кг) 
Задача3.(«5»)Вычислите массу целлюлозы и уксусной кислоты необходимой для производства 1 т триацетилцеллюлозы, если выход продукта составляет 80% от теоретического? (703,1кг и 781,25кг). 
Учитель.Вы знаете, что на уроках химии мы изучаем те вещества, которые находят практическое применение. Дома вы должны были по желанию подготовить сообщения по практическому применению углеводов. Давайте послушаем их. (Заслушиваем 1,2 сообщения в зависимости от времени).
А сейчас мы проведём тест-опрос по применению углеводов. Я буду задавать вопросы, и приводить три варианта ответов к каждому из них. За каждый правильный ответ, вы получаете производное глюкозы – конфету (карамель). Кто же первым хотел бы попробовать свои силы?(Листы с вариантами ответов предварительно вывешивается на доске). 
Вопросы1) В начале XX  века доктора уже знали, что сахар – это « белая смерть», однако очень медленная и сладкая. Те же доктора, хорошенько изучив таблицу Д.И.Менделеева, нашли несколько полноценных заменителей сахара, не отличающихся от него по вкусу, но не вызывающих диабета и разрушения зубов.Как называется один из заменителей сахара?( пинакон, сорбит, глицерин).
2) Как называется заболевание суставов, обусловленное нарушением обмена мочевой кислоты в организме, причиной которого является молочная кислота? (ревматизм, радикулит, подагра).
3) Обыкновенная лягушка может провести зиму, вмёрзнув в лёд, а весной возвращается к жизни. Это явление основано на повышенном содержании в её крови, какого углевода? (глюкозы, фруктозы, галактозы).
4) Как называется соль, которую применяют в медицинской практике при аллергических, кожныхзаболеваниях, лёгочных и носовых кровотечениях, при усиленном выделении кальция из организма? (глюконат кальция, ацетат свинца, глицерат меди). 
5) Глюкоза применяется в производстве зеркал и ёлочных украшений. Какой тип химической реакции лежит в основе этого производства? (замещение, окисление, присоединение). 
6) Продуктом брожения глюкозы является вещество, которое применяется как раздражающее средство для обтираний, компрессов. Какое это вещество? (метанол,этанол, бутанол).Количество заданных вопросов, будет зависеть от оставшегося времени на уроках. 
Учитель. Итак, мы подошли к заключительному этапу нашего урока. Теперь, я думаю, вы окончательно устранили многие пробелы по теме. 

Работа в группах.

III.Самостоятельная работа по теме «Углеводы»

Выбрать один ответ из четырёх:

1. Глюкоза относится к:

1) дисахаридам;
2) моносахаридам;
3) полисахаридам;
4) карбоновым кислотам.

2. Глюкоза по хим.строению является

1) одноатомным спиртом;
2) альдегидом;
3) многоатомным спиртом;
4) многоатомным альдегидоспиртом.

3. Молекулярная формула глюкозы

1) СН₃СООН;
2) С₆Н₁₂О₆;
3) С₁₂Н₂₂О₁₁;
4) НСОН.

4. Изомером глюкозы является

1) сахароза;
2) фруктоза;
3) лактоза;
4) крахмал.

5. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании образуется

1) красный осадок;
2) ярко-синий раствор;
3) синий осадок;
4) красный раствор.

6. Глюкоза образует циклические формы

1) только -форма;
2)  и -формы;
3) только -формы;
4) не образует.

7. Глюкоза как альдегид вступает в реакцию с

1) гидроксидом меди (II) при нагревании;
2) магнием;
3) гидроксидом меди (I) при нагревании;
4) гидроксидом меди (II) при комнатной температуре.

8. Глюкоза как многоатомный спирт вступает в реакцию с

1) гидроксидом меди (II) при комнатной температуре;
2) магнием;
3) гидроксидом меди (I) при нагревании;
4) гидроксидом меди (II) при комнатной температуре.

9. Пи взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) при комнатной температуре образуется

1) синий осадок;
2) красный осадок;
3) ярко-синий раствор;
4) красный раствор.

10. Кристаллическая глюкоза содержит молекулы

1) с открытой цепью атомов;
2) циклического строения;
3) альдегидная и циклическая формы.

Часть А

1. Среди перечисленных моносахаридов укажите кетогексозу:

а) глюкоза б) фруктоза в) рибоза г) дезоксирибоза.

2. Лактоза относится к группе:

а) моносахаридов б) дисахаридов в) полисахаридов.

3. Какой из углеводов не подвергается гидролизу?

а) сахароза б) лактоза в) фруктоза г) крахмал.

4. При гидролизе крахмала образуется:

а) ? - глюкоза б) ? – глюкоза в) ? – глюкоза и ? - фруктоза г) глюкоза и галактоза.

5. Фруктозу иначе называют:

а) молочным сахаром б) фруктовым сахаром в) инвертным сахаром г) тростниковым сахаром.

6. Качественной реакцией на глюкозу является реакция с:

а) Cu(OH)₂ б) FeCl₃ в) I_{2(раствор)} г) CuO

7. Общая формула углеводов условно принята:

а) С_nH_2nO_n б) С_nH_2nO_m в) С_nH_2mO_m г) С_n (H₂O)_m

8. Соотнесите:

углевод: название: формула:

1) пентоза 1) лактоза 1) С₅Н₁₀О₅

2) альдогексоза 2) фруктоза 2) С₆Н₁₂О₆

3) кетогексоза 3) рибоза 3) С₁₂Н₂₂О₁₁

4) дисахарид 4) крахмал 4) (С₆Н₁₀О₅)_n

5) полисахарид 5) глюкоза

Часть Б.

1. Напишите уравнение реакции глюкозы с водородом (восстановление до спирта).

2. Напишите уравнение молочнокислого брожения глюкозы.

3. Напишите уравнение реакции гидролиза сахарозы.

4. Напишите уравнение реакции целлюлозы с 1 моль азотной кислоты.

5. Осуществите превращения и укажите условия их проведения:

Крахмал? декстрины ? глюкоза ? этанол ? этилен ? полиэтилен

Домашнее задание

1. ЭССЕ на тему: Что я могу делать иначе после того, как получил эту информацию?

2. Составьте на тему «Углевод». Синквейн. (5строк)

Заключение к уроку

Наш урок мы начали со слов «К знанию ведут три пути: первый-размышление – самый благородный, второй – подражание - самый легкий, третий – опыт – самый горький». 

Хотелось бы, чтобы каждый из вас научился пользоваться каждым из этих методов.

Жить – это значит мечтать широко и привольно!

Жить – это значит творить, трудясь без устали, с неисчерпаемым вдохновением!

                                Используемая литература

1.      И.Г. Хомченко. Общая химия. М.: Просвещение, 1993г.

2.     В.Г. Жириков. Органическая химия. М.: Просвещение, 2003г.

3.     В.Б. Захаров, С,Г. Мамонтов, В.И. Сивоглазов. Биология. Общие закономерности: Учебник для 10-11-х классов общеобразовательных учебных заведений. М: 2003г.

4.     А.О. Рувинский, Л. В. Высоцкая, С.М.Глаголев. Общая биология: Учебник для 10-11 класса с  углубленным изучением. М.: Просвещение, 1993г.