Алкены: получение и применение — взаимосвязь строения, свойств и технологий
Цели и задачи
- Цель по : к концу урока учащиеся объяснят взаимосвязь строения алкенов с основными способами их получения и областями применения, составят уравнения не менее трёх реакций и обоснуют выбор алкена для конкретной технологической задачи.
- Сформировать представление о промышленных и лабораторных способах получения алкенов, включая крекинг и дегидратацию алканов и спиртов.
- Научить составлять и уравнивать уравнения реакций получения этилена и других алкенов, определять условия протекания реакций.
- Развивать умение анализировать свойства веществ, работать с учебным текстом, сопоставлять химические процессы с технологиями нефтепереработки и производства полимеров.
- Воспитывать ответственное отношение к химическим технологиям, осознание пользы алкенов и экологических рисков их производства и применения.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к химическим технологиям, связанным с производством полимеров, топлива и органического синтеза.
- Понимают двойственный характер применения алкенов: экономическую значимость и необходимость экологического контроля.
- Осознают связь изучаемого материала с выбором инженерной, медицинской, экологической или технологической профессии.
- Готовы аргументированно оценивать практические решения и учитывать последствия использования пластмасс.
Метапредметные
- Извлекают из учебного текста сведения о способах получения алкенов и преобразуют их в схему.
- Сравнивают лабораторные и промышленные способы получения веществ по сырью, условиям, продуктам и экологическим последствиям.
- Планируют решение химической задачи, проверяют коэффициенты и корректируют ошибки.
- Работают в парах, распределяют роли, формулируют выводы и аргументируют выбор способа получения вещества.
- Используют химические уравнения как модель технологического процесса.
Предметные
- Знать основные способы получения алкенов: дегидратацию спиртов, дегидрирование и крекинг алканов.
- Уметь составлять уравнения реакций $C_2H_5OH \rightarrow C_2H_4 + H_2O$, $C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 + H_2$ и типичной реакции крекинга.
- Уметь указывать условия реакций: нагревание, катализатор, концентрированная серная кислота или оксид алюминия в зависимости от процесса.
- Объяснять применение этилена, пропена и других алкенов в производстве полимеров, спиртов, антифризов и других продуктов органического синтеза.
- Различать получение алкенов в лаборатории и промышленности по масштабу, сырью и требованиям безопасности.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную значимость изучения алкенов для понимания современных материалов и технологий.
- Оценивают экологические последствия производства и утилизации полимеров.
- Проявляют ответственное отношение к соблюдению правил химической безопасности.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель исследования по проблемному вопросу урока.
- Планируют последовательность анализа учебного текста и составления уравнений реакций.
- Осуществляют самопроверку по критериям: формулы, коэффициенты, условия, продукты.
- Исправляют ошибки после сопоставления решения с эталоном.
Познавательные УУД
- Выделяют существенную информацию о способах получения алкенов.
- Классифицируют реакции по типу превращения и исходному сырью.
- Устанавливают причинно-следственную связь между строением алкенов и их применением.
- Моделируют технологическую цепочку получения продукта из углеводородного сырья.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре и согласовывают общий вариант ответа.
- Задают уточняющие вопросы по условиям реакций.
- Аргументируют выбор способа получения вещества, используя химические факты.
- Корректно оценивают решение партнёра и предлагают способ исправления ошибки.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить учебный текст о способах получения и применении алкенов для самостоятельного чтения с пометками.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: по одной карточке на каждого ученика, всего по числу учащихся.
- Подготовить карточки для парной работы с формулами спиртов, алканов и продуктами реакций.
- Вывести на доску или экран схему: «строение → способ получения → свойства → применение».
- Подготовить таблицу для сравнения лабораторного и промышленного способов получения этилена.
- Распечатать лист самооценки и билет на выход по одному экземпляру на каждого ученика.
- Подготовить слайд с проблемным вопросом: «Почему один и тот же этилен можно получить и из спирта, и из алкана, но промышленность выбирает другой путь?»
- Подготовить маркеры, стикеры и листы А4 для творческого задания.
- Оборудование: компьютер, проектор или интерактивная доска; демонстрационный опыт не обязателен, но при наличии оборудования подготовить модель установки для получения этилена и средства защиты.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и обозначить практическую значимость темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, наличие тетради, ручки и учебника. Сегодня мы будем не просто вспоминать свойства алкенов, а выяснять, как химики получают эти вещества и почему промышленность выбирает определённые способы." | Проверяют готовность, записывают дату и тему урока. |
2 мин | Учитель показывает изображения полиэтиленовой упаковки, этиленовой установки и пластиковой детали: "Посмотрите на эти объекты. Что общего между упаковкой, промышленной установкой и созреванием плодов? Какое вещество может связывать эти явления? Запишите индивидуальную гипотезу, затем обсудите её с соседом в формате "Подумай — обсуди в паре — поделись"." | Индивидуально формулируют гипотезу, обсуждают её в парах и отвечают: "Этилен используется для получения полиэтилена и влияет на созревание плодов". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что алкены связаны и с бытовыми материалами, и с крупными промышленными процессами. Теперь восстановим знания, которые помогут нам объяснить способы их получения."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать строение, номенклатуру и химические свойства алкенов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает на доске формулы $CH_2=CH_2$, $CH_3-CH=CH_2$, $CH_3-CH=CH-CH_3$ и спрашивает: "Назовите вещества, определите общую формулу алкенов и укажите связь, которая определяет их химическую активность." | Называют этен, пропен, бут-2-ен; формулируют: "Общая формула — $C_nH_{2n}$, характерна двойная связь углерод–углерод". |
3 мин | Учитель предлагает в парах дополнить уравнения: $CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow$; $CH_2=CH_2 + H_2 \rightarrow$; $nCH_2=CH_2 \rightarrow$. Реплика: "Сначала определите тип реакции, затем расставьте коэффициенты и назовите продукт." | В парах записывают реакции присоединения и полимеризации, называют бромэтан, этан и полиэтилен; сверяют ответы с партнёром. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что двойная связь делает алкены реакционноспособными и ценными для органического синтеза. Но пока не ответили, откуда берутся сами алкены. Переходим к постановке проблемы."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и план её решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует два превращения без условий: $C_2H_5OH \rightarrow C_2H_4$ и $C_2H_6 \rightarrow C_2H_4$. "Перед вами два пути к одному веществу. Какие вопросы возникают? Почему из насыщенных соединений образуется ненасыщенное? Какие условия потребуются?" | Формулируют вопросы: "Какие атомы удаляются? Нужен ли катализатор? Какой способ выгоднее?" |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план: 1) изучить способы получения; 2) установить условия; 3) сравнить лабораторный и промышленный пути; 4) связать получение с применением. "Сформулируйте цель урока одним предложением." | Предлагают цель: "Научиться объяснять и записывать способы получения алкенов и связывать их с применением". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема определена: нужно понять, как управляемо разорвать связи в исходных веществах и получить алкен. Для этого обратимся к учебному материалу и будем читать его как исследователи."
Этап 4. Открытие нового знания. Работа с учебником в парах (10 мин)
Цель этапа: самостоятельно выявить способы получения алкенов и условия их протекания по материалу учебника.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает чтение с пометками: "Изучите в учебнике материал о получении алкенов. Используйте обозначения: плюс — новая информация, вопрос — непонятно, восклицательный знак — важное условие. Ищите исходное вещество, продукт, условия и практическое значение." | Читают текст, делают пометки, выделяют дегидратацию спиртов, дегидрирование и крекинг алканов. |
4 мин | Учитель раздаёт парам таблицу с графами «Исходное вещество — превращение — условия — продукт — применение». "Заполните таблицу по тексту. Каждая пара отвечает за один способ, затем объясняет его соседней паре." | Заполняют таблицу. Формулируют: "Из спирта вода отщепляется при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты; из алкана отщепляется водород при нагревании и катализаторе; при крекинге крупные углеводороды распадаются на более мелкие, среди продуктов могут быть алкены". |
3 мин | Учитель организует взаимное объяснение: "Сравните записи с другой парой. Найдите одно совпадение и одно различие. Особое внимание уделите тому, что именно отщепляется от молекулы." | В парах взаимно объясняют способы, задают уточняющие вопросы и исправляют таблицы. |
Запись в тетрадях
- Дегидратация спиртов: $C_2H_5OH \xrightarrow[170^\circ C]{H_2SO_4} C_2H_4 + H_2O$.
- Дегидрирование алканов: $C_2H_6 \xrightarrow{t,\ кат.} C_2H_4 + H_2$.
- Крекинг — термическое расщепление крупных углеводородов с образованием более лёгких углеводородов, в том числе алкенов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили общий принцип: при получении алкена уменьшается число атомов водорода или отщепляется вода, а между атомами углерода формируется двойная связь. Теперь закрепим этот принцип на конкретных уравнениях."
Этап 5. Первичное закрепление и межпредметная связь (7 мин)
Цель этапа: применить новый алгоритм к уравнениям и связать химические превращения с технологией нефтепереработки и материаловедением.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает базовое задание: "Составьте уравнение получения пропена из пропанола-1 методом дегидратации. Укажите условия и назовите тип реакции. Работайте в парах, один ученик составляет формулу продукта, второй проверяет баланс атомов." | Записывают: $CH_3CH_2CH_2OH \xrightarrow[170^\circ C]{H_2SO_4} CH_3CH=CH_2 + H_2O$. Проверяют число атомов и формулируют: "Это реакция отщепления, дегидратация". |
2 мин | Учитель предлагает задание повышенного уровня: "Запишите возможный вариант крекинга декана с образованием этилена и определите второй продукт." После обсуждения уточняет: "Почему реакция крекинга не описывается одним-единственным уравнением?" | Предлагают: $C_{10}H_{22} \rightarrow C_2H_4 + C_8H_{18}$. Объясняют: "Возможны разные направления расщепления, поэтому образуется смесь продуктов". |
2 мин | Учитель организует межпредметную связь: "В нефтепереработке используют фракции нефти, а в материаловедении этилен превращают в полиэтилен. Постройте цепочку: нефтяное сырьё — крекинг — этилен — полимеризация — материал." | Строят технологическую цепочку, объясняют роль крекинга и записывают: $nCH_2=CH_2 \rightarrow (-CH_2-CH_2-)_n$. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Алкены являются не только объектом лабораторной химии. Они — промежуточное звено большой технологической цепочки от углеводородного сырья к материалам. Проверим теперь, насколько самостоятельно вы можете применять алгоритм."
Этап 6. Самостоятельная работа с дифференциацией (10 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное освоение способов получения алкенов и обеспечить заданиями разной сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней. "Выберите уровень, на котором сможете показать уверенное решение. Можно начать с базового и перейти к повышенному. Не забывайте: в каждом уравнении нужны формулы веществ, коэффициенты и условия." Базовый: дополнить два уравнения. Средний: составить получение бут-1-ена из соответствующего спирта и дегидрирование пропана. Повышенный: предложить технологически рациональный способ получения этилена и сравнить его с лабораторным. | Индивидуально решают задания. Базовый уровень: дописывают продукты и условия. Средний уровень: составляют уравнения дегидратации и дегидрирования. Повышенный уровень: аргументируют выбор крекинга или дегидратации и указывают преимущества и ограничения. |
2 мин | Учитель выводит эталон: "Проверьте три позиции: совпадает ли число атомов, указаны ли условия, соответствует ли продукт типу реакции. Ошибку не стирайте сразу: зачеркните одной линией и рядом запишите исправленный вариант." | Сверяют решения с эталоном, отмечают ошибки условными знаками, исправляют записи. |
2 мин | Учитель проводит взаимопроверку: "Обменяйтесь работами с соседом. Поставьте две звезды за верное уравнение и одно пожелание, если не указано условие или требуется исправить коэффициент." | Проверяют работу партнёра по критериям, записывают две сильные стороны и один совет. |
Эталон решения
Для дегидратации пропанола-1: 1) формула исходного вещества $CH_3CH_2CH_2OH$; 2) при отщеплении воды образуется двойная связь между соседними атомами углерода; 3) продукт — $CH_3CH=CH_2$; 4) уравнение: $CH_3CH_2CH_2OH \xrightarrow[170^\circ C]{H_2SO_4} CH_3CH=CH_2 + H_2O$; 5) проверка: углерод — 3 и 3, водород — 8 и 8, кислород — 1 и 1.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы применили общий алгоритм к разным веществам и увидели, что уровень сложности может меняться, а логика остаётся одной: определить исходное вещество, понять, что отщепляется, записать продукт и проверить баланс. Осталось сформулировать собственный вывод и применить знания творчески."
Этап 7. Творческое задание и рефлексия (6 мин)
Цель этапа: обобщить знания, выразить их в технологической модели и оценить собственное продвижение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает творческое задание: "Представьте, что вы консультанты химического предприятия. На листе А4 разработайте мини-схему получения и применения одного алкена. Обязательно укажите исходное сырьё, уравнение реакции, условия, продукт применения и один экологический риск. Можно выбрать этилен, пропен или бутен." | В парах создают схему, распределяют роли, записывают уравнение и формулируют применение. Представляют варианты: "Этилен — полиэтилен — упаковка — проблема накопления пластиковых отходов". |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Покажите цвет, который отражает ваше состояние: зелёный — могу сам составить уравнение; жёлтый — понимаю принцип, но путаю условия; красный — нужна помощь. Запишите одно действие, которое поможет перейти на следующий уровень." | Показывают карточку, записывают личное затруднение и способ его устранения. |
1 мин | Учитель раздаёт билет на выход: "Ответьте письменно на два вопроса: какой способ получения алкенов является промышленно значимым и почему; какую типичную ошибку при записи уравнения вы сегодня научились предотвращать?" | Заполняют билет на выход и сдают его учителю. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы установили, что получение алкенов основано на реакциях отщепления и расщепления углеводородов, а применение связано с их реакционной способностью. Ваши схемы показали, что химическая формула всегда включена в технологическую и экологическую систему."
Критерии оценивания практической работы
- "5" — верно выполнены все задания выбранного уровня, уравнения составлены и уравнены, условия указаны корректно, творческая схема содержит сырьё, реакцию, применение и экологический комментарий.
- "4" — верно выполнено большинство заданий, допущена одна неточность в условии или названии продукта, логика технологической цепочки сохранена.
- "3" — правильно выполнено базовое уравнение или два простых задания, но имеются ошибки в условиях, формулах либо объяснении применения.
- Ниже отметки «3» — отсутствует связь между исходным веществом и продуктом, не соблюдается баланс атомов или работа выполнена фрагментарно.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о способах получения алкенов? | Выявление осознания ключевого содержания урока. |
Какой этап составления уравнения оказался самым трудным? | Выявление точек затруднения в алгоритме решения. |
Почему промышленность использует крекинг, а в лаборатории часто рассматривают дегидратацию спиртов? | Проверка понимания межпредметной и технологической связи. |
Какое задание вы готовы выполнить самостоятельно на следующем уроке? | Определение субъективной оценки уровня освоения и готовности к дальнейшей работе. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы увидели, что получение алкенов можно объяснить через строение молекулы и реакции отщепления или расщепления. Важно не механически запоминать уравнения, а понимать, какое вещество является исходным, что удаляется и почему образуется двойная связь. Типичная ошибка — записать правильный продукт, но забыть условия реакции или нарушить баланс атомов. На следующем уроке мы продолжим изучать превращения алкенов и подробнее рассмотрим их химические свойства в органическом синтезе."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить и уравнять 4 реакции получения этилена, пропена и другого выбранного алкена из соответствующего спирта или алкана; указать условия и тип реакции. | Закрепляет алгоритм записи уравнений; при проверке обратить внимание на формулы, коэффициенты и условия. |
Средний (повышающий) | Сравнить в таблице дегидратацию спиртов, дегидрирование алканов и крекинг по сырью, условиям, продуктам и промышленной значимости; привести по одному уравнению. | Развивает умение анализировать и классифицировать способы получения веществ. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать одностраничную инфографику «Алкен в современной технологии»: сырьё, способ получения, уравнение, продукт применения, преимущества и экологический риск. | Развивает творческое мышление, функциональную грамотность и умение связывать химию с технологией и экологией. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какие способы получения алкенов вы знаете? Что отщепляется при дегидратации спирта? Почему крекинг имеет промышленное значение? Как связаны двойная связь и применение алкенов?»
