Интегрированный урок (химия и биология) по теме «Производные углеводородов»

Тема:  «Спирты, кислоты, эфиры – производные углеводородов»

 

Цель : Познакомить учащихся с некоторыми производными углеводородов.

 

Задачи:

1.     Познакомить учащихся с производными углеводородов- спиртами, кислотами, простыми и сложными эфирами;

2.     Ввести понятие «функциональная группа», «реакции этерификации»;

3.     Выяснить отличительные черты данных классов веществ;

4.     Научить писать реакции этерификации.

 

Оборудование: интерактивная доска

 

Ход занятия:

 

I.                 Подготовка к восприятию нового материала.

  Фронтальная беседа по вопросам:

1.     Как называются органические вещества, которые мы изучали последние несколько уроков?

2.     На какие группы делятся изученные углеводороды?

3.     Какие углеводороды называют предельными? Почему?

4.     Какие углеводороды называют непредельными? Почему?

5.     Какие классы непредельных углеводородов вы знаете? В чём их особенность?

 

II.      Изучение нового материала.

 

Каждый класс веществ отличается наличием каких-либо атомов. Например, в неорганической химии: кислоты – наличием иона водорода Н⁺ , основания – наличием гидроксо-группы ОН^-. Также и в органической химии производные углеводородов отличаются друг от друга различными атомами – функциональной группой.

 

Функциональная группа - совокупность атомов, определяющая характерные химические свойства данного класса веществ.

 

Если заменить атом водорода в углеродной цепи на какую-либо функциональную группу, получаются производные углеводородов. Наличие определённой функциональной группы определяет принадлежность соединений к определённому классу органических веществ.

На сегодняшнем занятии мы с вами должны познакомиться и выяснить отличительные особенности, а также некоторые химические свойства 3 важнейших классов органических веществ – кислот, спиртов, эфиров (простых и сложных).

 

Задание:  Напишите структурную формулу этана и один атом водорода замените на ОН группу.

 

Вопросы: 1. Какое вещество получилось?  (СН₃ – СН₂ – ОН)

                  2. Как назвать это вещество? (спирт)

                  3. Как можно отличить спирты от других классов органических  веществ? (по ОН^- группе)

                  4.Какое определение спиртов вы можете предложить?

 

Спирты – органические вещества, в молекулах которых содержится одна или несколько гидроксогрупп (ОН).

 

Спирты подразделяются на несколько групп.

 

Классификация спиртов:

 

1. По числу гидроксильных групп:

•       одноатомные (одна группа -ОН),

•       многоатомные (две и более групп -ОН)

 

2. По строению радикалов:

•         предельные (например, СH₃ - CH₂–OH)

•         непредельные, (CH₂=CH–CH₂–OH)

•         ароматические (C₆H₅ - CH₂–OH)

 

3. В зависимости от того, с каким атомом углерода (первичным, вторичным или третичным) связана гидроксогруппа:

•         первичные   R–CH₂–OH,

•         вторичные   R₂ -CH–OH,

•         третичные    R₃ - C–OH

 

На сегодняшнем занятии мы познакомимся с предельными одноатомными спиртами.

 

Общая формула предельных одноатомных спиртов R–OH или СпН_2п-1ОН

 

Вопрос: что такое R? (углеводородный радикал)

 

Названия предельных одноатомных спиртов составляется двумя способами:

 

1. По названию углеводорода с добавлением суффикса -ол и цифры, указывающей положение гидроксогруппы:

 

 

 

 

 

Нумерация ведется от ближайшего к ОН-группе конца цепи.

 

2.От названий радикалов с добавлением слова "спирт". приведенные выше соединения называют: метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт, изопропиловый спирт.

 

Задание:  Напишите структурные формулы и назовите спирты с:

       1 вариант: 4 атомами углерода;              2 вариант: 5 атомами углерода;

 

1 вариант: СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – ОН (С₄Н₉ОН – бутанол или бутиловый спирт)

2 вариант:  СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂ - ОН (С₅Н₁₁ОН) – пентанол или    пентиловый  спирт

(интерактивная доска)                                                                                                    

 

Химические свойства спиртов разнообразны. Остановимся с одной из важнейших реакций – реакцией дегидратации.

 

Вопросы: 1. Какие реакции называются реакциями дегидратации?

                  2. Как идёт реакция дегидратации?

 

Дегидратация (отщепление воды) от двух молекул спирта.

 

 

 

 

 

 

        3. Какие связи разрываются в данной реакции? (В одной молекуле спирта разрывается связь О-Н, а в другой - связь С-О)

                     4. Для чего в реакции участвует серная кислота? (Для отщепления воды)

 

В результате данных реакций образуются простые эфиры.

 

Вопрос: Какое определение вы можете дать простым эфирам?

 

Простые эфиры - органические вещества, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов, соединенных атомом кислорода: R'–O–R",

                   где R' и R" - различные или одинаковые радикалы.

 

Названия этих соединений строятся из названий радикалов (в порядке возрастания молекулярной массы) и слова "эфир":

СН₃ – О – СН₃ - диметиловый эфир;     СН₃ – О – С₂Н₅ - метилэтиловый эфир

 

Задание: Написать реакции получения из спиртов:

                                                             1 вариант: пропилбутилового эфира

                                                             2 вариант: дипропилового эфира

 

В это время учащиеся у доски выполняют задание:                                                                         1 учащийся: Написать реакцию дегидратации между пропанолом 1 и   бутанолом – 1. Назвать образовавшийся эфир.

2 учащийся: Написать реакцию дегидратации между 2 молекулами пропанола.                                                                                                                     Назвать образовавшийся эфир.

(Правильность выполнения задания класса сравнивается с записями учащихся на доске)

 

Следующий класс производных углеводородов, с которыми мы должны познакомиться – карбоновые кислоты.

 

Карбоновые кислоты - органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп

                                                                              или  (СООН),

 

связанных с углеводородным радикалом.

 

Вопросы: 1. Что является функциональной группой спиртов?

                  2. Почему органические кислоты называются карбоновыми?

 

Карбоновые кислоты, как и спирты, делятся на несколько групп по различным признакам:

 

Классификация карбоновых кислот:

 

1. По       числу       карбоксильных       групп

 

 

 

         одноосновные                                                              многоосновные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. По характеру углеводородного радикала:

 

•         предельные (например, CH₃ - CH₂ - CH₂ - COOH);

•         непредельные (CH₂=CH - CH₂ - COOH);

•         и ароматические (R - C₆H₄ - COOH)

 

 

Самые простые по строению – предельные одноосновные карбоновые кислоты.

 

Общая формула:  СnН_2n+1СООН    или    R – COOH.

 

Названия предельных одноосновных карбоновых кислот составляются двумя способами:

1.     по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса -овая и слова кислота.

2.     тривиальные (исторические) названия.

 

Примеры некоторых предельных одноосновных карбоновых кислот:

 

 

 

 

Из многообразия химических свойств рассмотрим реакции этерификации.

 

Реакции этерификации - реакции между спиртами и кислотами, в результате которых образуются сложные эфиры и выделяется вода (от лат. ether - эфир).                  

 

 

 

 

 

Вопросы: 1. Как иначе можно назвать эту реакцию?

            2.Каким образом идёт отщепление воды?

 

В результате реакции этерификации образуются сложные эфиры.

 

Сложные эфиры - соединения с общей формулой R–COOR', где R и R' - углеводородные радикалы.

 

Названия сложных эфиров составляются из названий соответствующих спиртов и кислот:

 

                                        или этиловый эфир уксусной кислоты.

 

Задание:  Составить формулы и дать названия эфирам, образованным

    1 вариант: бутановой кислотой и метиловым спиртом;

    2 вариант: метановой кислотой и пропиловым спиртом;

 

1 вариант:                                                                                      О           

                                                                                                        //

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СООН + СН₃–ОН  →  СН₃ – СН₂ – СН₂ – С           + Н₂О

бутановая кислота                  метанол        метиловый эфир      \

                                                                     бутановой кислоты     О - СН₃  

 

2 вариант:

          О                                                            О                          

         //                                                            //                                   

Н – С     +  СН₃– СН₂ - СН₂ - ОН →  Н – С                                     + Н2О         

          \                 пропанол                           \

           ОН                                                        О - СН₂ - СН₂ - СН₃ 

 метановая                                           пропиловый эфир метановой

  кислота                                                                 кислоты

 

(проверка осуществляется через интерактивную доску)

 

 

III. Закрепление:

 

1. Назвать вещества и класс, к которому они принадлежат:

1 вариант:                                                                      2 вариант:

а) С₁₀Н₂₂;                                                                      а) С₄Н₈;

б) С₂Н₅СООН;                                                             б) С₂Н₅ОН;

в) С₂Н₂;                                                                         в) С₇Н₁₆;

г) СН₃ОН;                                                                     г) С₃Н₇СООН

 

2.Закончите реакцию, назовите полученные вещества:

           1 вариант:                                                           2 вариант:

С₅Н₁₁СООН + С₄Н₉ОН  →                                С₇Н₁₃СООН + С₂Н₅ОН  →

 

3. Закончите определение:

            1 вариант:                                                           2 вариант:

Изомеры – вещества, имеющие…                         Гомологи – вещества, имеющие…

 

4. Из перечня веществ: СnН_2n+1СООН;
                                        СnН_2n+2;
                                        R-О-R;
                                       СnН_2n;
                                       СnН_2n-2;
                                        R – COO – R;
                                       СnН_2n+1ОН;             выписать общие формулы:

 

1 вариант:                                                                        2 вариант:

а) кислот;                                                                          а) спиртов;

б) алкенов;                                                                        б) алкинов;

 

 

Если времени для такого закрепления не хватает, можно провести фронтальный опрос учащихся, а в начале следующего урока провести самостоятельную работу по пройденной теме, используя ранее предложенный тест.

 

Фронтальный опрос:

1.     С какими классами веществ мы сегодня познакомились?

2.     Что такое функциональная группа?

3.     Какая функциональная группа спиртов? Кислот?

4.     Как составлять названия кислот? Спиртов?

5.     В каких реакциях образуются простые эфиры? Сложные?

6.     Какие реакции называются реакциями этерификации?

7.     Как ещё можно назвать реакции этерификации? Почему?

 

 

IV       Домашнее задание:

 

1. Знать: а) определения функциональной группы, реакции этерификации;

               б) функциональные группы спиртов, кислот, эфиров;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В начале следующего урока можно провести небольшую самостоятельную работу по пройденной теме:

 

1. Назвать вещества и класс, к которому они принадлежат:

1 вариант:                                                                      2 вариант:

а) С₁₀Н₂₂;                                                                     а) С₄Н₈;

б) С₂Н₅СООН;                                                             б) С₂Н₅ОН;

в) С₂Н₂;                                                                         в) С₇Н₁₆;

г) СН₃ОН;                                                                     г) С₃Н₇СООН

 

2.Закончите реакцию, назовите полученные вещества:

           1 вариант:                                                           2 вариант:

С₅Н₁₁СООН + С₄Н₉ОН  →                                С₇Н₁₃СООН + С₂Н₅ОН  →

 

3. Закончите определение:

            1 вариант:                               2 вариант:

Изомеры – вещества, имеющие…                         Гомологи – вещества, имеющие…

 

4. Из перечня веществ: СnН_2n+1СООН;
                                        СnН_2n+2;
                                        R-О-R;
                                       СnН_2n;
                                       СnН_2n-2;
                                        R – COO – R;
                                       СnН_2n+1ОН;             выписать общие формулы:

1 вариант:                                                                        2 вариант:

а) кислот;                                                                          а) спиртов;

б) алкенов;                                                                        б) алкинов;