Урок на тему: "Решение задач на нахождение молекулярной формулы органического соединения"

Класс: 11а                                                                                                    Дата:

ТЕМА УРОКА: «Решение задач на нахождение молекулярной формулы органического соединения».

ТИП УРОКА: урок систематизации и комплексного применения знаний, умений и навыков.

ФОРМА УРОКА: практикум по решению химических задач.

ЦЕЛИ УРОКА:

·         создание условий для проявления познавательной активности учащихся;

·         развитие личности учащихся на основе освоения УУД;

·         систематизация и применение предметных ЗУН, учебных действий в условиях решения типовых задач и задач повышенного уровня сложности.

ЗАДАЧИ УРОКА:

Образовательные: творчески использовать химические знания, применять изученные алгоритмы при решении задач; научить учащихся применять знания по математике при решении практических задач на нахождение химических формул углеводородов.

Развивающие: формировать рациональные приёмы мышления у учащихся, совершенствовать умение сравнивать и обобщать; стимулировать познавательную активность, чтобы в дальнейшем они самостоятельно овладевали методами решения расчётных задач повышенной трудности.

Воспитательные: содействовать формированию идей о целостности мира, развивать чувство ответственности, упорство и настойчивость в достижении поставленной цели; воспитывать интерес к химии как науке, сознательное отношение к химическим знаниям.

ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ: фронтальная, индивидуальная, групповая (парная), коллективная.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Знать:

·         алгоритмы решения химических задач на вывод молекулярных формул органических соединений по общей формуле класса веществ; массовой доле элементов в веществе, его плотности при нормальных условиях и относительной плотности; по продуктам сгорания вещества; по уравнению реакции;

·         классификацию органических соединений;

·         химические свойства и способы получения изученных классов органических соединений.

Уметь:

·         ставить новые учебные задачи в сотрудничестве с учителем;

·         составлять план и последовательность действий;

·         осуществлять итоговый и пошаговый контроль по результату, коррекцию действий с учетом сделанных ошибок;

·         самостоятельно определять качество и уровень усвоения материала;

·         использовать известные алгоритмы при решении задач;

·         использовать знаково-символические средства при решении задач;

·         осуществлять поиск, анализ и передачу информации, в т.ч. средствами ИКТ;

·         проявлять активность во взаимодействии при различных формах работы;

·         осуществлять самоконтроль и взаимный контроль, мотивацию учебной деятельности.

                                                    ХОД УРОКА:

Недостаточно лишь понять задачу, необходимо желание решить её. Где есть желание найдётся путь! Дьёрдь Пойа

1.       ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ ЭТАП.

-Учащиеся рассаживаются пятью группами по 4 человека. Каждый самостоятельно составил дома задачу на вывод молекулярной формулы органического вещества с использованием уравнения химической реакции. Разбираются инструкционные карточки четырех цветов.

-Приветствие учителя.

                     2 ЭТАП, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ УРОКА. МОТИВАЦИЯ УЧЕБНОЙ  

                       ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ,

-Жизнь постоянно ставит перед нами разные задачи и решать их можно разными путями. У каждого есть выбор, и он пытается найти свой, более оптимальный путь решения. Согласитесь, что для этого нужен опыт. Именно накоплению этого опыта посвящается наш сегодняшний урок.

- Вспомните, задачи какого типа мы наиболее часто решали на уроках органической химии? (задачи на вывод молекулярных формул)

-Для чего учащемуся необходимо уметь решать такие задачи? (при сдаче единого государственного экзамена предлагаются задания блока «С», где присутствует задача на вывод молекулярной формулы; возможно, навыки определения количественного состава органических соединений потребуются в дальнейшей профессиональной деятельности)

-Как вы считаете, все ли типы задач на вывод формулы органического соединения мы освоили? (нет)

-Предлагаю вам сформулировать тему сегодняшнего занятия.

- «Решение задач на нахождение молекулярной формулы органического соединения». (записывается в тетрадь)

-Если бы вы проводили этот урок, как бы вы его спланировали? (совместно составляется план урока)

План урока:

1. Актуализация ранее изученных алгоритмов решения задач:

а) нахождение молекулярной формулы органического соединения по общей формуле класса органических веществ;

б) нахождение молекулярной формулы органического соединения по массовым долям химических элементов в веществе, а также по плотности веществ и относительной плотности газов;

в) нахождение молекулярной формулы органического соединения по продуктам его сгорания;

2.Решение задач, самостоятельно составленных учащимися на нахождение молекулярной формулы органического соединения по уравнению химической реакции (проверка домашнего задания).

3. Промежуточный контроль.

4. Решение задач повышенного уровня сложности.

5. Домашнее задание.

6. Подведение итогов урока.

-Обратите внимание на эпиграф нашего занятия: Недостаточно лишь понять задачу, необходимо желание решить её. Где есть желание найдётся путь!

-Желаю успеха! Приступаем к работе.

                           3 ЭТАП. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ.

а) Нахождение молекулярной формулы органического соединения по общей формуле класса органических веществ:

- пример задачи: «Определите молекулярную формулу алкана, обнаруженного в кожуре яблок, молекулярная масса которого равна 436»,

- повторим алгоритм:

АЛГОРИТМ №1.

1. Вспоминаем общую формулу названного класса органических соединений.

2.Записываем сумму масс атомов химических элементов в молекуле, выразив неизвестные индексы через «n». Приравниваем полученное выражение к известной молекулярной или молярной массе вещества.

3. Рассчитываем значение «n» и записываем общую формулу органического соединения.

4. При необходимости даем название веществу, записываем его структурную формулу и формулы его изомеров.

-индивидуально решаем задачу по карточке:

1.С_nH_2n+2

2. 12n+2n+2=436

3. n=31 => C₃₁H₆₄

-находим букву, соответствующую правильному ответу, и вписываем ее в ключевое слово (э).

б) Нахождение молекулярной формулы органического соединения по массовым долям химических элементов в веществе, а также по плотности веществ и относительной плотности газов:

- пример задачи: «Углеводород, образующийся при термическом крекинге октана содержит 85, 7% углерода. Относительная плотность его по водороду равна 28. Определите молекулярную формулу вещества»

- повторим алгоритм:

АЛГОРИТМ №2.

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x) _* М(х)       (1)

2. Вычисляем количество атомов элемента:

а) если w дана в процентах:

n(Э) =         (2)

б) если w дана в долях:

n(Э) =         (3)

3. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

4. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

- решаем задачу по карточке в паре с соседом по парте:

1. M=28 _* 2 = 56 г/моль

2. x=56 _* 85,7 : 1200 = 4

y=56 _* (100-85,7) : 100 = 8

3. M (C₄H₈) = 56 г/моль => задача решена правильно.

-находим букву, соответствующую правильному ответу, и вписываем ее в ключевое слово (т).

в) Нахождение молекулярной формулы органического соединения по продуктам его сгорания:

Прибор для органического анализа Дюма-Либиха.

-Суть анализа проста: надо взять известную массу органического соединения, сжечь его и определить, сколько получилось продуктов сгорания. Затем перейти к решению задачи на вывод формулы органического соединения. Прибор для органического анализа состоит из устройства для сжигания в воздухе обогащенном кислородом и системы ловушек для поглощения основных продуктов сгорания. Современные приборы действуют на том же самом принципе, хотя их чувствительность и скорость несравнимы с приборами Дюма и Либиха. Приборы, выпускаемые сейчас, позволяют взять для анализа буквально десятые доли миллиграмма. При этом анализ выполняется очень быстро.

- пример задачи: «Определите молекулярную формулу продукта реакции Зелинского – Казанского при сжигании 3,9 г которого образуется 13,2 г оксида углерода (IV) и 2,7 г воды. Плотность вещества по воздуху равна 2,69.»

- повторим алгоритм:

АЛГОРИТМ №3.

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x) _* М(х)  (1)

2. Вычисляем количество атомов С:

а) если СО₂ дано по массе:

n(C) =        (2)

б) если СО₂ дано в объеме:

n(C) =        (3)

3. Вычисляем количество атомов Н:

Так как в молекуле Н₂О 2 моля Н, формулу умножаем на 2 (это применимо и к N)

n(Н) = 2         (4)

4. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

5. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

- решаем задачу по карточке всей группой:

Решение:

1.M (CxHyOz) = 2,69 _* 29 = 78 г/моль

2. x = (78_*13,2) : (3,9_* 44) = 1029,6 : 171,6 = 6

3. y = 2 _* (78 _* 2,7) : (3,9 _* 18) = 2 _* 210,6 : 70,2 = 6

4. M (C₆H₆) = 12 _* 6 + 6 = 78 г/моль => вещество не содержит кислород, задача решена правильно.

-находим букву, соответствующую правильному ответу, и вписываем ее в ключевое слово (а).

                       4 ЭТАП. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА НОВОМ УРОВНЕ.
Решение задач, самостоятельно составленных учащимися на нахождение молекулярной формулы органического соединения по уравнению химической реакции (проверка домашнего задания).

-зачитываются наиболее интересные и грамотно составленные задачи,

- учащиеся обмениваются задачами в паре, решают их,

-взаимопроверка. Если задача решена правильно, в ключевое слово вписывается буква «н».

Промежуточный контроль.

-Удалось ли вам решить задачи, составленные одноклассниками?

-Каждому цвету карточки соответствует свое ключевое слово. (этан, этен, этин, арен).

Взаимопроверка. Выставление отметки.

                                 5 ЭТАП. ПРИМЕНЕНИЕ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ В НОВОЙ СИТУАЦИИ.

- Часто решая задачи по органической химии мы забываем о тех правилах и законах, которые изучили в курсе неорганической химии. При решении следующей задачи, необходимо вспомнить один из основополагающих законов природы.

-предлагается задача «При гидрировании 140 г некоего алкена образовалось 145 г алкана. Установите молекулярную формулу продукта реакции»

-выдвигается гипотеза по ее решению.

- Как называется используемый нами закон? (закон сохранения массы веществ)

-Кем он был открыт? (демонстрация портретов М.В.Ломоносова и А.Л.Лавуазье)

-решение задачи на доске:

1. C_nH_2n + H₂ = C_nH_2n+2

2. m (H₂) = 145г - 140г = 5г ( по закону сохранения массы веществ )

3. n (H₂) = 5 : 2 = 2,5 моль

4. M (C_nH_2n+2) = 145 : 2,5 = 58 г/моль

5. 12n + 2n + 2 = 58

n = 4 => C₄H₁₀

-Оценка работы учащегося.

-Наибольшую актуальность для вас, как для будущих выпускников, имеют задачи части «С», с которыми мы сталкиваемся на ЕГЭ. К ним относятся и задачи на вывод молекулярной формулы по уравнениям двух химических реакций.

-предлагается задача «При взаимодействии одного и того же количества алкена с различными галогеноводородами образуется соответственно 7,85 г хлорпроизводного и 12,3 г бромпроизводного. Определите молекулярную формулу алкена.»

-выдвигается гипотеза по ее решению,

- решение – на доске:

1. C_nH_2n + HCl = C_nH_2n+1Cl

C_nH_2n + HBr = C_nH_2n+1Br

2. M (C_nH_2n+1Cl) = 12n + 2n + 1 + 35,5 = 14n + 36,5

M (C_nH_2n+1Br) = 12n + 2n + 1 + 80 = 14n + 81

3. n (C_nH_2n+1Cl) = n (C_nH_2n+1Br)

n = m : M

7,85 : (14n + 36,5) = 12,3 : (14n + 81)

- подсчет – в группах: n = 3 => C₃H₆

-проверка правильности выполнения подсчетов.

                               6 ЭТАП, ИНФОРМАЦИЯ О ДОМАШНЕМ ЗАДАНИИ, ИНСТРУКТАЖ ПО

                                 ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ.

-Предлагаются карточки с 5 задачами повышенного уровня сложности. Учащийся решает дома любые 2 по выбору.

                               7 ЭТАП. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА, РЕФЛЕКСИЯ.

- Хватало ли вам времени на выполнение заданий?

- Какой тип задач кажется вам наиболее сложным?

- Что нового вы узнали на сегодняшнем занятии?

- Сохраните ли вы инструкционные карточки?

- Удалось ли нам выполнить составленный в начале урока план?

-Учитель благодарит ребят за работу, желает успехов в освоении химических знаний.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА №1

а) Нахождение молекулярной формулы органического соединения по общей формуле класса органических веществ.

АЛГОРИТМ №1.

1. Вспоминаем общую формулу названного класса органических соединений.

2.Записываем сумму масс атомов химических элементов в молекуле, выразив неизвестные индексы через «n». Приравниваем полученное выражение к известной молекулярной или молярной массе вещества.

3. Рассчитываем значение «n» и записываем общую формулу органического соединения.

4. При необходимости даем название веществу, записываем его структурную формулу и формулы его изомеров.

ЗАДАЧА №1. - РЕШАЕМ САМОСТОЯТЕЛЬНО!!!
«Определите молекулярную формулу алкана, обнаруженного в кожуре яблок, молекулярная масса которого равна 436»

Решение:

1.С_nH_2n+2

2. 12n+2n+2=436

3. n=31 => C₃₁H₆₄

Находим букву, соответствующую правильному ответу, и вписываем ее в ключевое слово.

б) Нахождение молекулярной формулы органического соединения по массовым долям химических элементов в веществе, а также по плотности веществ при нормальных условиях и относительной плотности газов.

АЛГОРИТМ №2.

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x) _* М(х)       (1)

2. Вычисляем количество атомов элемента:

а) если w дана в процентах:

n(Э) =         (2)

б) если w дана в долях:

n(Э) =         (3)

3. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

4. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

ЗАДАЧА №2. - РЕШАЕМ В ПАРЕ!!!

«Углеводород, образующийся при термическом крекинге октана, содержит 85, 7% углерода. Относительная плотность его по водороду равна 28. Определите молекулярную формулу вещества»

Решение:

1. M=28 _* 2 = 56 г/моль

2. x=56 _* 85,7 : 1200 = 4

y=56 _* (100-85,7) : 100 = 8

3. M (C₄H₈) = 56 г/моль => задача решена правильно.

Находим букву, соответствующую правильному ответу, и вписываем ее в ключевое слово.

в) Нахождение молекулярной формулы органического соединения по продуктам его сгорания и относительной плотности (плотности при н.у.).

АЛГОРИТМ №3.

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x) _* М(х)  (1)

2. Вычисляем количество атомов С:

а) если СО₂ дано по массе:

x =        (2)

б) если СО₂ дано в объеме:

n(C) =        (3)

3. Вычисляем количество атомов Н:

Так как в молекуле Н₂О 2 моля Н, тогда формулу умножаем на 2 (это применимо и к N)

y = 2         (4)

4. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

5. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

ЗАДАЧА №3. - РЕШАЕМ ГРУППОЙ!!!

«Определите молекулярную формулу продукта реакции Зелинского – Казанского при сжигании 3,9 г которого образуется 13,2 г оксида углерода (IV) и 2,7 г воды. Плотность вещества по воздуху равна 2,69.»

Решение:

1.M (C_xH_yO_z) = 2,69 _* 29 = 78 г/моль

2. x = (78_*13,2) : (3,9_* 44) = 1029,6 : 171,6 = 6

3. y = 2 _* (78 _* 2,7) : (3,9 _* 18) = 2 _* 210,6 : 70,2 = 6

4. M (C₆H₆) = 12 _* 6 + 6 = 78 г/моль => вещество не содержит кислород, задача решена правильно.

Находим букву, соответствующую правильному ответу, и вписываем ее в ключевое слово.

Решение задач, самостоятельно составленных учащимися на нахождение молекулярной формулы органического соединения по уравнению химической реакции (проверка домашнего задания).

МОГУТ БЫТЬ ПРИМЕНЕНЫ РАЗЛИЧНЫЕ АЛГОРИТМЫ.

ОБМЕНЯЙТЕСЬ ЗАДАЧАМИ В ПАРЕ, РЕШИТЕ ИХ!!!

ЗАДАЧА №4. (прикрепить условие)

Решение:

Проверьте решение друг у друга. Если задача решена правильно, в ключевое слово вписывается буква «н».

Правильный ответ

Буква

C₆H₆

а

C₂H₆

е

C₃H₄

и

C₂H₂

к

C₅H₁₂

л

Решил правильно!

н

C₈H₁₆

р

C₄H₈

т

C₃₁H₆₄

э

КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО

Э

Т

А

Н

ОТМЕТКА УЧАЩЕГОСЯ:

ЗАДАЧА №5.

«При гидрировании 140 г некоего алкена образовалось 145 г алкана. Установите молекулярную формулу продукта реакции»

Решение:

1. C_nH_2n + H₂ = C_nH_2n+2

2. m (H₂) = 145г - 140г = 5г ( по закону сохранения массы веществ )

3. n (H₂) = 5 : 2 = 2,5 моль

4. M (C_nH_2n+2) = 145 : 2,5 = 58 г/моль

5. 12n + 2n + 2 = 58

n = 4 => C₄H₁₀

ЗАДАЧА №6.

«При взаимодействии одного и того же количества алкена с различными галогеноводородами образуется соответственно 7,85 г хлорпроизводного и 12,3 г бромпроизводного. Определите молекулярную формулу алкена»

Решение:

1. C_nH_2n + HCl = C_nH_2n+1Cl

C_nH_2n + HBr = C_nH_2n+1Br

2. M (C_nH_2n+1Cl) = 12n + 2n + 1 + 35,5 = 14n + 36,5

M (C_nH_2n+1Br) = 12n + 2n + 1 + 80 = 14n + 81

3. n (C_nH_2n+1Cl) = n (C_nH_2n+1Br)

n = m : M

7,85 : (14n + 36,5) = 12,3 : (14n + 81)

- подсчет – в группах: n = 3 => C₃H₆