Методическая разработка урока по химии в 10 классе по теме "Углеводы.глюкоза. её строение и свойства"

План - конспект урока химии

Класс: 10

Тема курса: «Углеводы»

Тема урока: «Глюкоза, ее строение и свойства»

Тип урока: Урок получения новых знаний

Форма проведения: исследовательская лабораторная работа

Цель урока: В ходе лабораторных исследований установить особенности строения углеводов как класса кислородосодержащих органических соединениях на примере глюкозы.

Задачи:

1.     Научить школьников находить взаимосвязь между свойствами и строением углеводов.

2.     Продолжить совершенствование опытно-экспериментальных умений и навыков учащихся.

3.     Расширить кругозор учащихся об углеводах.

4.     Развивать критическое мышление

5.     Формировать умение работать в парах, оценивать себя и товарищей

Педагогические технологии: проблемно - развивающее обучение, мозговой штурм, игровая деятельность (приложение №1), исследовательская деятельность, элементы развития критического мышления.

Средства обучения: учебники: «Химия 10 класс» О.С. Габриелян; «Биология 10-11 класс» В.Б.Захаров, инструктивные карточки (приложение № 2),раздаточный материал, дополнительные источники информации об углеводах, таблица оценивания (на доске).

Оборудование урока:

·         Лабораторное оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, пробиркодержатель, спички, стеклянные палочки.

·         Реактивы: СuSO₄, NaOH, Ag ₂O, глюкоза (кристаллическая), раствор глюкозы.

·         Шаростержневые модели молекул.

Структура урока

1.     Организационный момент -1 минута.

2.     Актуализация знаний- 6 минут.

3.     Основная часть урока – исследование. -30 минут.

4.     Домашнее задание.-2 минуты.

5.     Оценочно-рефлекторный этап.- 6 минут.

1.Организационный момент.

-Здравствуйте, садитесь. Отметка отсутствующих. Психологический прием расположения аудитории к преподавателю; проверка  готовности обучающихся к уроку;

2.Актуализация знаний

Учитель: Мы начинаем изучение класса органических соединений, который называется, а для этого разгадаем ребус (приложение №1) для всех групп на выбор 2 варианта ребуса. Ответ: углеводы.

Фронтальная беседа.

- Что вам известно об углеводах из курса биологии? Что вы знаете о нахождении углеводов в природе и их значении?

- Что обозначает термин – углеводы?

Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C_x(H₂O)_y, формально являясь соединениями углерода и воды.

Как его можно расшифровать? Почему класс этих веществ получил такое название?

- Какие углеводы вы знаете? На какие группы можно поделить углеводы по составу и свойствам?

Мозговой штурм

Повторение знаний об углеводах, приобретенные на уроках биологии (по 1 ответу от каждой пары по очереди).

3.Основной этап

3.1.Определяем тему

Для этого решаем задачу на определение формулы органического вещества у доски

Определите формулу органического соединения, состоящего из углерода (массовая доля 40%), кислорода (массовая доля 53,33%) и водорода (массовая доля 6,67%), если относительная плотность паров этого вещества по воздуху составляет 6,207. Может ли это соединение относиться к классу углеводов? Ответ С₆Н₁₂О₆. Формула глюкозы.

Вопрос учителя :  что мы знаем по данному вопросу (варианты ответов учащихся).

Работа проходит в форме мозгового штурма (кто больше вспомнит!).

Вопрос: А чем же она нам не знакома?

По классификации какое это соединение?

А по строению?

 (возможные варианты ответов: структурную формулу, свойства).

 Определяем тему урока «Глюкоза, ее строение и свойства» и формулируем цель урока.

Учитель выслушивает учащихся и помогает формулировать цель: установить особенности строения углеводов как класса кислородосодержащих органических соединениях на примере глюкозы.

3.2.Постановка проблемы:

Если глюкоза кислородосодержащее соединение, то какие функциональные группы могут содержаться в ее молекуле?

Обсуждение результатов работы учащихся.

Вопрос учителя: Что потребуется для изучения темы (возможные варианты ответов: реактивы, информационные источники и т. д.).

3.3.Решение проблемы

Сегодня мы  станем исследователями и попробуем разгадать все тайны глюкозы.

Работа в парах.

Цель – в ходе экспериментальной работы исследовать строение и свойства глюкозы (задания для каждой пары в приложении №2).

Работа с исследовательской таблицей

№	Что исследовать	Что наблюдали	Уравнение реакции	Вывод
1	Исследовать физические свойства
2	Исследовать действие раствора глюкозы на индикаторы
3	Исследовать принадлежность глюкозы к многоатомным спиртам.
4	Исследовать принадлежность глюкозы к альдегидам с помощью реакции «серебряного зеркала»
5	Провести исследование на наличие в глюкозе альдегидной группы с помощью Cu(OH)2.
6	Используя учебник и шаростержневые наборы, постройте модель молекулы глюкозы.
7	Используя учебник исследуйте формы глюкозы, запишите их и отметьте отличие

Учитель напоминает о соблюдении правил техники безопасности.

Задание для группы №1. Исследовать физические свойства глюкозы – цвет, запах, вкус, используя учебник, растворимость в воде.

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №2. Исследовать действие раствора глюкозы на индикаторы (ГЛЮКОЗА раствор + МЕТИЛОРАНЖ)

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №3. Исследовать принадлежность глюкозы к многоатомным спиртам.

Проделать реакцию: (CuSO₄+ NaOH à)

Глюкоза (раствор) + Cu(OH)₂ à

Соблюдайте правила предосторожности при работе с едкими веществами – щелочами.

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №4. Исследовать принадлежность глюкозы к альдегидам с помощью реакции «серебряного зеркала»: раствор глюкозы + Ag ₂O 

Нагревая пробирку с жидкостью, держите ее так, что бы открытый конец ее был направлен в сторону и от самого себя и от соседей.

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №5. Провести исследование на наличии в глюкозе альдегидной группы с помощью Cu(OH)₄.

CuSO₄ + NaOHà Глюкоза (раствор) + Cu(OH)₂ и нагревается

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Делаем общий вывод: Глюкоза – это альдегид и одновременно многоатомный спирт, т.е. альдегидоспирт.

Учитель: Зная строение глюкозы, мы сможем построить модель ее молекулы.

Задание для группы №6

Используя учебник и шаростержневые наборы, постройте модель молекулы глюкозы.

Задание для группы №7

Используя учебник, исследуйте формы глюкозы, запишите их и отметьте отличие

Закрепление Тест «Проверь себя» (приложение №4)

Подведение итогов

Составление синквейна по теме

(например)

Глюкоза

Сладкая, энергетическая

Растворяется, окисляется, восстанавливается

Хочешь мыслить – ешь сладкое

Альдегидоспирт

4.Домашнее задание

Учебник Габриелян О.С. 10 кл. параграф № 14, задание: заполнить колонку таблицы « уравнения реакций», составить уравнения реакций брожения глюкозы. Подготовить сообщения на тему «Диабет: что это такое?», «Глюкоза и здоровье». Собрать интересные факты о глюкозе.(приложение №3)

5.Оценочно-рефлекторный этап

Рефлексия

 «Плюс-минус-интересно».

+ плюс	- минус	интересно

В графу «П» - «плюс»- что понравилось на уроке, информация и формы работы, которые вызвали положительные эмоции, либо, по мнению ученика, могут быть ему полезны для достижения каких-то целей.

В графу «М» - «минус»- что не понравилось на уроке, показалось скучным, вызвало неприязнь, осталось непонятным, или информация, которая, по мнению ученика, оказалась для него не нужной, бесполезной .

В графу «И» - «интересно»- все любопытные факты, о которых узнали на уроке, что бы еще хотелось узнать по данной проблеме, вопросы к учителю.

Оценивание

Заранее на доске с обратной стороны таблица оценивания

№ группы	Самооценка	Оценка товарищей	Итоговая оценка

Приложение №1

             , , ,                                             ,           а=ы

          

Приложение №2

Инструктивные карточки

Задание для группы №1.  Исследуйте  физические свойства глюкозы.

Внимательно рассмотрите выданный вам образец глюкозы. Определите цвет, запах, вкус глюкозы (учебник). Исследуйте растворимость ее в воде.

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №2. Исследовать действие раствора глюкозы на индикаторы (глюкоза раствор + метилоранж)

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №3.  Исследуйте  принадлежность глюкозы  к многоатомным спиртам.

 В пробирку прилейте 0,5 мл раствора глюкозы  и  2 мл раствора гидроксида натрия. К полученной смеси добавьте 1 мл раствора сульфата меди (II). Что наблюдаете? Почему образовавшийся вначале осадок  гидроксида  меди (II) растворяется с образованием прозрачного синего раствора? Наличием каких функциональных групп в глюкозе обусловлена эта реакция?

Напишите уравнения  реакций : CuSO₄+ NaOH →

Глюкоза (раствор) + Cu(OH)₂ →

Соблюдайте правила предосторожности при работе с едкими веществами – щелочами.

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №4. Исследовать принадлежность глюкозы к альдегидам с помощью реакции «серебряного зеркала»: В пробирку, содержащую 1-2 мл глюкозы,  прилейте 1-2 мл аммиачного раствора  оксида серебра и осторожно нагрейте пробирку. Что наблюдаете? Наличием  какой функциональной группы обусловлена эта реакция? Напишите уравнение реакции:   глюкоза (раствор)  + Ag ₂O    

Нагревая пробирку с жидкостью, держите ее так, чтобы открытый конец ее был направлен в сторону и от самого себя и от соседей.

раствор глюкозы + Ag ₂O 

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №5. Провести исследование на наличии в глюкозе альдегидной группы с помощью Cu(OH)₄. В пробирку прилейте 0,5 мл раствора глюкозы  и  2 мл раствора  гидроксида натрия. К полученной смеси добавьте 1 мл раствора сульфата меди (II). Что наблюдаете? К полученному раствору аккуратно добавьте 1 мл воды и нагрейте на пламени спиртовки или на водяной бане пробирку, укрепив ее наклонно так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора ( см. рисунок учебника). Прекратите нагревание, как только начнется изменение цвета. Почему при нагревании происходит изменение цвета реакционной смеси с синего на оранжево- желтый ? Что представляет собой желто-красный осадок? Наличие какой функциональной группы в глюкозе является причиной данной реакции? Напишите уравнение реакции:

CuSO₄ + NaOH→

 Глюкоза (раствор) + Cu(OH)₂      

Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №6

Используя учебник и шаростержневые наборы, постройте модель молекулы глюкозы. Запишите структурную формулу глюкозы:

А) соедините все шесть атомов углерода последовательно друг с другом;

Б) один из крайних атомов углерода образует альдегидную группу;

В) к остальным пяти атомам углерода присоедините по одной гидроксогруппе;

Г) добавьте к каждому атому углерода недостающие атомы водорода. Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Задание для группы №7

Используя учебник, исследуйте формы глюкозы, запишите их и отметьте отличие.  Изучите динамическое равновесие в водном растворе глюкозы, а также  циклические формы глюкозы. Запишите циклические формы альфа- и  бета-глюкозы  .

 Данные исследования занести в таблицу и кратко доложить.

Приложение №3

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

1.     Некоторые лягушки нашли применение глюкозе в своём организме – любопытное, хотя и гораздо менее важное. В зимние время иногда можно найти лягушек, вмёрзших в ледяные глыбы, но после оттаивания земноводные оживают. Как же они ухитряются не замёрзнуть насмерть? Оказывается, с наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы. Это мешает образованию внутри организма кристалликов льда. Такой способ борьбы с холодами используют не только лягушки, но и растения.

2.     Герои романа Жюля Верна «Дети капитана Гранта» только собирались поужинать мясом подстреленной ими дикой ламы (гуанако), как вдруг выяснилось, что оно совершенно не съедобно.

«Быть может, оно слишком долго лежало?» - озадаченно спросил один из них.

«Нет, оно, к сожалению, слишком долго бежало!» - ответил учёный-географ Паганель. - Мясо гуанако вкусно только тогда, когда животное убито во время отдыха, но если за ним долго охотиться и животное долго бежало, тогда его мясо несъедобно».

Вряд ли Паганель сумел бы объяснить причину описанного им явления. Но, пользуясь данными современной науки, сделать это совсем нетрудно. Начать придётся, правда, несколько издалека.

Когда клетка дышит кислородом, глюкоза «сгорает» в ней, превращаясь в воду и углекислый газ, и выделяет энергию. Но, предположим, животное долго бежит, или человек быстро выполняет какую-то тяжёлую физическую работу, например, колет дрова. Кислород не успевает попасть в клетки мышц. Тем не менее, клетки «задыхаются» не сразу. Начинается любопытный процесс – гликолиз (что в переводе означает “расщепление сахара”). При распаде глюкозы образуется не вода и углекислота, а более сложное вещество – молочная кислота. Каждый, кто пробовал кислое молоко или кефир, знаком с её вкусом.

Энергии при гликолизе выделяется в 13 раз меньше, чем при дыхании. Чем больше молочной кислоты накопилось в мышцах, тем сильнее человек или животное чувствует их усталость. Наконец, все запасы глюкозы в мышцах истощаются. Необходим отдых. Поэтому, перестав колоть дрова или взбежав по длинной лестнице, человек обычно «переводит дух», восполняя недостаток кислорода в крови. Именно молочная кислота сделала невкусным мясо животного, подстреленного героями Жюля Верна. 

ГЛЮКОЗА И ЗДОРОВЬЕ

В свободном виде в организме человека и животных глюкоза содержится в крови, лимфе, цереброспинальной жидкости, тканях головного мозга, в сердечной и скелетных мышцах. В моче в норме содержание глюкозы ничтожно. Содержание этого углевода в крови здорового человека находится под контролем ц.н.с. и эндокринной системы.

Повышение концентрации глюкозы в крови (гипергликемии) может быть вызвано поступлением больших количеств углеводов с пищей, усилением распада гликогена в печени при тяжелой и продолжительной физической нагрузке, эмоциональном стрессе, недостатком инсулина, различного рода заболеваниями. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы – инсулина, уменьшающего содержание этого углевода в крови.

Снижение концентрации глюкозы в крови ниже нормы (гипогликемия) обусловлено ее интенсивным окислением в тканях, повышенным выведением с мочой при заболеваниях почек, а также с нарушением обмена гликогена в печени и мышцах, и повышенным превращением глюкозы в жиры и белки.

Глюкоза занимает одно из центральных мест в обмене веществ человека. Она хорошо растворяется в воде и поэтому легко транспортируется по клеткам и тканям организма. Сложные углеводы (сахар, крахмал), попадающие в организм с пищей, под влиянием ферментов расщепляется до глюкозы, которая всасывается через ворсинки кишечника. Попав в кровь, она разносится к тканям организма как вещество, несущее необходимую энергию (выполняет энергетическую функцию), и как строительный материал для синтеза аминокислот, жиров, гликогена (выполняет пластическую функцию). Глюкоза является первичным топливом для биологических клеток, поэтому более сложные сахара и крахмал, прежде всего, превращаются в глюкозу, и она в тот же момент становится источником энергии. Глюкоза играет связующую роль между энергетической и пластической функцией углеводов, поскольку из нее могут образовываться все другие моно-, олиго-, полисахариды. Кроме того, из углеводов могут быть синтезированы некоторые липиды и аминокислоты. В свою очередь глюкоза может поступать в организм не только как составная часть углеводов или в чистом виде, но и образовываться из аминокислот и глицерина, входящего в состав жиров.

В живом организме происходит окисление глюкозы кислородом воздуха, в результате которого выделяется большое количество энергии, необходимой для функционирования клетки. Характер окисления ступенчатый, идет через десятки стадий, каждая из которых катализируется особым ферментом. Энергия выделяется постепенно, порциями на каждой стадии. Это позволяет организму сохранять постоянную температуру тела. Если бы реакция шла в одну стадию, то выделение большого количества теплоты привело бы к перегреву организма и опасным последствиям. Таким образом, глюкоза является своеобразным аккумулятором солнечной энергии. На 1 моль (180г) глюкозы выделяется 2870 кДж энергии. Из курса биологии известно, что большая часть энергии, выделяемой при окислении глюкозы (55%) идет на образование аденазинтрифосфорной кислоты (АТФ). В молекулах АТФ аккумулируется получаемая организмом энергия. За счет неё, вновь выделяющейся при последующем распаде АТФ, осуществляется сокращение мышц, секреция, синтез разнообразных соединений в клетках.

Диабет: что это такое?

В основе этого заболевания лежат нарушения углеводного обмена: понижается способность печени и мышц накапливать гликоген и, вместе с тем, снижается способность тканей утилизировать сахар как источник энергии. Вследствие этого в крови возрастает содержание сахара и он начинает выделяться с мочой. Основной симптом сахарного диабета – нехватка инсулина, в результате чего происходит повышение сахара в крови. Инсулин отвечает за определенные функции в организме: регулирует уровень глюкозы (сахара) в крови, помогает ее поступлению в клетки, отвечает за процесс роста. В свою очередь, глюкоза является источником энергии, без которой люди не могли ба жить, двигаться, работать. Инсулин помогает глюкозе проникнуть в клетки, Когда наблюдается его недостаток, она не может попасть в клетки и накапливается в крови. В итоге происходит клеточное голодание (энергетический голод). Кроме инсулина, уровень глюкозы в крови регулируют также другие гормоны – такие, как адреналин, вырабатываемый надпочечниками, и глюкагон, выделяемый поджелудочной железой. Вышеперечисленные гормоны считаются противоинсулярными, поскольку они, в отличие от инсулина, способствуют повышению сахара в крови.

При диабете возрастает использование жиров в качестве источника энергии. Сахарный диабет - это серьезное заболевание, которое пока еще полностью не излечивается, однако при соблюдении правил лечения, питания и личной гигиены можно добиться значительного улучшения самочувствия. Ученые всего мира интенсивно ищут пути и способы лечения диабета.

 История открытия болезни

Заболевание «сахарный диабет» известно с древнейших времен. В 3-м тысячелетии до нашей эры китайские врачи описывали симптомы похожей болезни. Знали о ней и в Древнем Египте, Древней Греции, Месопотамии, Риме. Сахарный диабет был впервые описан в I в. н. э. римскими врачами Цельсом и Аретом, которые отмечали у некоторых больных обильное мочеотделение, чрезмерную жажду и потерю веса.Слово «диабет» в переводе с греческого означает «истечение» и, следовательно, выражение «сахарный диабет» обозначает, фактически, «истекающий сахаром» или «теряющий сахар», что отражает одну из характерных черт заболевания - потерю сахара с мочой. Люди пытались найти какое-либо лечение диабета, они могли определить симптомы диабета, но причины болезни были неизвестны. Те, у кого обнаруживался сахарный диабет, были обречены на гибель. Само слово «диабет» впервые употребил эллинский врач Артей Каппадокийский, что означает «прохожу сквозь». Такое название заболеванию было дано потому, что больной страдал учащенным и обильным мочеиспусканием, то есть, словно вся принятая внутрь жидкость быстро проходила сквозь организм. В старинных медицинских книгах эту болезнь называют термином «сифон». Лечить это заболевание люди пытались с давних времен. Но все методы были малоэффективны, поскольку истинная причина болезни бала неизвестна. Только в 1921 году произошло открытие инсулина, сделанное канадскими учеными Чарльзом Бестом (рис.4, приложение) и Фредериком Бантингом (рис.5, приложение). Химическое строение этого вещества было определено в 50-х годах XX века, а в1969 году Дороти Ходжкин (рис.6, приложение) описала его структуру. Впервые для лечения диабета его применил английский врач Лоренс, сам страдающий этим заболеванием. В 1934 году он вместе со своим единомышленником и пациентом основал Диабетическую ассоциацию.

Приложение №4

Тест «Проверь себя»

1. При взаимодействии раствора глюкозы с гидроксидом меди (II):

А.Образуется ярко-синий раствор

Б.Выделяется газ

В.Выпадает красно-бурый осадок

Г.На стенках пробирки образуется серебряный налет.

    2. При нагревании раствора глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра:

           А.Образуется ярко-синий раствор

           Б.Выделяется газ

           В.Выпадает красно-бурый осадок

           Г.На стенках пробирки образуется серебряный налет.

3. Чем различаются альфа-  и бетта- формы глюкозы?

           А.Наличием цикла

           Б.Размером цикла

           В.Расположением гидроксогруппы при первом атоме углерода

           Г.Числом атомов кислорода в цикле.

4. Качественной реакцией на глюкозу является реакция с:

         А.Cu(OH)_2,   Б.FeCl₃, В.Br₂,   Г.CuO.

5.  К углеводам относятся вещества с общей формулой

А. C_xH_yO_z            Б. C_n(H₂O)_m           В. C_nH_2nO₂   Г. C_nH_2n+2O

6. Моносахариды, содержащие пять атомов углерода называются

А.гексозы    Б.пентозы     В.тетрозы      Г.триозы

7. Наиболее распространенный моносахарид гексоза

А.глюкоза       Б.фруктоза       В.рибоза               Г.сахароза

8. Основная функция глюкозы в клетках животных и человека

А.запас питательных веществ  Б. передача наследственной информации

В. строительный материал              Г.источник энергии

9.Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, получившее название «виноградный сахар», - это

А. сахароза   Б. глюкоза     В.фруктоза      Г. крахмал

10.По своему химическому строению глюкоза является

А.кислотой   Б.сложным эфиром  В. альдегидоспиртом  Г. кетоспиртом

Краткое описание документа:

Тип урока: Урок получения новых знаний

Форма проведения: исследовательская лабораторная работа

Цель урока: В ходе лабораторных исследований установить особенности строения углеводов как класса кислородосодержащих органических соединениях на примере глюкозы.

Педагогические технологии: проблемно - развивающее обучение, мозговой штурм, игровая деятельность (приложение №1), исследовательская деятельность, элементы развития критического мышления.

Средства обучения: учебники: «Химия 10 класс» О.С. Габриелян; «Биология 10-11 класс» В.Б.Захаров, инструктивные карточки (приложение № 2),раздаточный материал, дополнительные источники информации об углеводах, таблица оценивания (на доске).