Алкены: состав, строение и химические свойства
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся объяснят особенности строения алкенов, составят структурные формулы этена и пропена, запишут уравнения реакций присоединения и качественной реакции на двойную связь, а также применят эти знания при решении не менее двух практических заданий.
- Сформировать представление об алкенах как об углеводородах с одной двойной связью и общей формулой $C_nH_{2n}$.
- Научить устанавливать связь между строением алкенов и их химическими свойствами на примере реакций гидрирования, галогенирования, гидратации и окисления.
- Развивать умение наблюдать признаки химической реакции, работать с текстом учебника, сравнивать свойства алканов и алкенов и аргументировать выводы.
- Воспитывать ответственное отношение к работе с химическими веществами и понимание значения алкенов для производства полимеров и других материалов.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают связь химических знаний о строении веществ с будущей профессиональной деятельностью и современными технологиями.
- Проявляют познавательный интерес к исследованию свойств органических веществ.
- Соблюдают правила безопасной работы с реактивами и понимают личную ответственность за результат эксперимента.
- Оценивают значение алкенов для производства полиэтилена, спиртов и других практически важных веществ.
Метапредметные
- Извлекают информацию о строении и свойствах алкенов из текста учебника, схемы и результатов опыта.
- Сравнивают алканы и алкены по составу, строению и химической активности.
- Планируют последовательность выполнения практического задания и проверяют правильность уравнений реакций.
- Работают в паре, распределяют роли, формулируют вывод и аргументируют его химическими фактами.
Предметные
- Знать определение алкенов, общую формулу $C_nH_{2n}$, строение двойной связи и названия первых представителей гомологического ряда.
- Уметь составлять молекулярные и структурные формулы этена и пропена.
- Уметь записывать уравнения реакций присоединения водорода, брома и воды к этену.
- Уметь объяснять обесцвечивание бромной воды как качественную реакцию на двойную связь.
- Владеть алгоритмом установления связи между строением алкена и его химическими свойствами.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный вклад в работу пары и оценивают значение точности химической записи.
- Связывают изучение алкенов с производством полимеров, лекарственных веществ и материалов.
- Проявляют готовность соблюдать правила безопасного поведения при работе с реактивами.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель исследования по проблемному вопросу.
- Планируют выполнение задания по алгоритму: состав — строение — свойство — уравнение.
- Осуществляют самопроверку по эталону и исправляют ошибки в формулах и коэффициентах.
- Оценивают степень освоения темы с помощью листа самооценки и рефлексивных вопросов.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки алкенов и отличают их от признаков алканов.
- Моделируют строение этена с помощью шаростержневой модели или схемы.
- Устанавливают причинно-следственную связь между двойной связью и реакциями присоединения.
- Анализируют результаты опыта с бромной водой и делают вывод о наличии двойной связи.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: экспериментатор, наблюдатель, составитель уравнения.
- Задают уточняющие вопросы по строению и свойствам алкенов.
- Представляют результат работы и аргументируют вывод с использованием химической терминологии.
- Корректно обсуждают разные варианты решения и совместно выбирают обоснованный ответ.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить учебник, доску или интерактивную доску с изображением моделей этана и этена, а также схемой двойной связи.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: минимального, базового и повышенного — по одной карточке на каждого ученика.
- Подготовить на каждую пару пробирку с небольшим количеством бромной воды, раствор этена или безопасный демонстрационный образец ненасыщенного углеводорода, пипетку и штатив.
- Подготовить контрольную пробирку с дистиллированной водой или парафиновым маслом для сравнения и зафиксировать, что бромная вода без алкена сохраняет окраску.
- Раздать каждой паре инструкцию к опыту с графами «Наблюдение» и «Вывод»; распечатать по одному листу на пару.
- Подготовить шаростержневые модели этана и этена либо наборы карточек с атомами углерода и водорода.
- Вывести на доску шпаргалку-напоминание: общая формула алкенов $C_nH_{2n}$, типичные реакции присоединения и правило безопасной работы.
- Подготовить таблицу сравнения алканов и алкенов, которую учащиеся заполнят в ходе урока.
- Обеспечить защитные очки и перчатки для работы с бромной водой, проветривание кабинета, контейнер для отходов.
- Подготовить слайд или карточку с межпредметной связью: превращение этена в полиэтилен и использование полиэтилена в быту.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и сформулировать проблемный вопрос урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране два изображения: пакет из полиэтилена и модель молекулы этана. «Ребята, сегодня мы начнём с вопроса: почему из небольшого углеводорода можно получить огромное количество материалов, а другой похожий углеводород значительно менее активен? Запишите дату и тему урока». | Записывают тему, рассматривают изображения, формулируют предварительные версии: «Вещества отличаются строением», «У них разная химическая активность». |
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Сравните две модели и найдите одно существенное различие. Сначала подумайте молча 30 секунд, затем обсудите ответ с соседом и назовите его классу». | Сравнивают модели, обсуждают в парах, отвечают: «В этене между атомами углерода двойная связь, а в этане — одинарная». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы предположили, что двойная связь влияет на свойства вещества. Теперь проверим эту гипотезу, изучив состав, строение и реакции алкенов».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о строении углеводородов, валентности углерода и реакциях алканов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует на доске формулы $CH_4$, $C_2H_6$ и $C_3H_8$. «Назовите вещества, определите тип связи между атомами углерода и объясните, почему углерод в органических соединениях образует четыре связи». | Называют метан, этан и пропан; отвечают: «Это алканы, между атомами углерода одинарные ковалентные связи, углерод четырёхвалентен». |
3 мин | Учитель предлагает заполнить первые две строки таблицы «Алканы и алкены»: «Какую реакцию для алканов мы изучали как наиболее характерную? Какие условия необходимы для реакции замещения? Что изменится, если в молекуле появится кратная связь?» | Заполняют таблицу: для алканов указывают реакции замещения, обсуждают условия освещения или нагревания, предполагают: «Появятся реакции присоединения». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что свойства зависят от строения молекулы. Сейчас выясним, как устроена двойная связь и почему она делает алкены более реакционноспособными».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (3 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную задачу и спланировать исследование нового вещества.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель записывает на доске формулы $C_2H_6$ и $C_2H_4$. «Одинаково ли число атомов углерода? Одинаково ли число атомов водорода? Как можно объяснить различие в составе?» | Сравнивают формулы и отвечают: «Число атомов углерода одинаково, водорода в $C_2H_4$ меньше на два». |
2 мин | Учитель задаёт проблемный вопрос: «Почему этен вступает в реакции присоединения, а этан обычно вступает в реакции замещения? Составьте план исследования: что нужно узнать сначала, а что затем». | Формулируют план: «Определить состав и общую формулу, изучить строение, провести опыт, записать уравнения реакций». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель определена: установить связь между двойной связью и свойствами алкенов. Двигаемся по вашему плану и начинаем с состава и строения».
Этап 4. Открытие нового знания: состав и строение алкенов (8 мин)
Цель этапа: вывести общую формулу алкенов и объяснить значение двойной связи через работу с учебником и моделями.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает обратиться к тексту учебника по теме урока: «Найдите определение алкенов, общую формулу и сведения о первом представителе ряда. Прочитайте фрагмент с пометками: галочкой отметьте уже известное, плюсом — новое, вопросительным знаком — непонятное». | Читают фрагмент учебника, делают пометки, находят определения и формулу $C_nH_{2n}$. |
3 мин | Учитель собирает ответы и показывает модели этана и этена. «В этене каждый атом углерода соединён с другим двойной связью. Одна связь является сигма-связью, вторая — пи-связью. Именно пи-связь легче разрывается при взаимодействии с реагентами. Запишите: алкены — непредельные углеводороды с одной двойной связью». | Записывают определение, рассматривают модели, объясняют: «Алкены непредельные, потому что содержат меньше водорода и двойную связь». |
2 мин | Учитель просит пары собрать модель этена и пропена. «Проверьте валентность каждого атома углерода. Затем назовите вещества и составьте их молекулярные формулы». | Собирают модели, получают этен $C_2H_4$ и пропен $C_3H_6$, проверяют число связей у атомов углерода. |
Запись в тетрадях
Алкены — непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода. Общая формула: $C_nH_{2n}$. Первый представитель — этен $C_2H_4$, его структурная формула $CH_2=CH_2$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы установили, что двойная связь — главный структурный признак алкенов. Теперь проверим экспериментально, действительно ли она определяет химическую активность».
Этап 5. Практическое исследование свойств алкенов (8 мин)
Цель этапа: обнаружить двойную связь по обесцвечиванию бромной воды и сформулировать вывод о реакционной способности алкенов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает правила безопасности: «Наденьте очки и перчатки. Не подносите пробирку к лицу, не вдыхайте пары, не касайтесь раствора руками. В каждой паре один ученик выполняет опыт, второй фиксирует наблюдения. Добавьте несколько капель исследуемого вещества к бромной воде и осторожно перемешайте». | Надевают средства защиты, распределяют роли, выполняют опыт по инструкции. |
3 мин | Учитель наблюдает за работой и задаёт вопросы: «Какой цвет имела бромная вода сначала? Что произошло после добавления вещества? Можно ли считать изменение цвета признаком реакции?» | Наблюдают исчезновение жёлто-бурой окраски, записывают: «Бромная вода обесцветилась», отвечают: «Произошла химическая реакция». |
3 мин | Учитель показывает схему реакции и объясняет: «Атомы брома присоединяются по месту двойной связи. Запишите уравнение: $CH_2=CH_2+Br_2\rightarrow CH_2Br-CH_2Br$. Это качественная реакция на двойную связь». | Записывают уравнение, называют продукт 1,2-дибромэтан, формулируют вывод: «Алкены обесцвечивают бромную воду». |
Эталон решения
1. В исходной молекуле этена есть двойная связь $C=C$. 2. Двойная связь раскрывается. 3. К каждому атому углерода присоединяется по одному атому брома. 4. Образуется 1,2-дибромэтан: $CH_2=CH_2+Br_2\rightarrow CH_2Br-CH_2Br$. 5. Обесцвечивание бромной воды служит качественным признаком непредельности.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Опыт подтвердил нашу гипотезу: двойная связь определяет способность алкенов вступать в реакции присоединения. Теперь систематизируем эти реакции и применим правило к новым уравнениям».
Этап 6. Первичное закрепление и межпредметная связь (7 мин)
Цель этапа: закрепить типы реакций алкенов и показать связь химии с технологией производства полимеров.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель выводит на экран таблицу «Реакция — реагент — продукт». «В парах заполните пропуски для этена: гидрирование с водородом, галогенирование с бромом, гидратация с водой. Используйте текст учебника и правило: присоединение идёт по месту двойной связи». | Заполняют таблицу и записывают: $CH_2=CH_2+H_2\rightarrow CH_3-CH_3$; $CH_2=CH_2+Br_2\rightarrow CH_2Br-CH_2Br$; $CH_2=CH_2+H_2O\rightarrow CH_3-CH_2OH$. |
2 мин | Учитель предлагает межпредметный вопрос: «Этен можно превратить в полиэтилен. Что происходит с двойными связями при полимеризации? Почему полиэтилен называют полимером?» | Объясняют: «Много молекул этена соединяются в длинную цепь, двойные связи раскрываются». Записывают схему $nCH_2=CH_2\rightarrow(-CH_2-CH_2-)_n$. |
2 мин | Учитель организует мини-проверку «Светофор»: «Покажите зелёную карточку, если можете объяснить реакцию присоединения, жёлтую — если нужна подсказка, красную — если требуется разбор». Адресно разбирает один типичный ответ с ошибкой в валентности. | Показывают карточки, задают вопросы, исправляют уравнение с нарушенной валентностью или неверным продуктом. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что одна структурная особенность объясняет несколько реакций и имеет большое технологическое значение. Проверим теперь, насколько самостоятельно вы умеете применять алгоритм».
Этап 7. Самостоятельная работа с дифференциацией и самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание состава, строения и свойств алкенов на заданиях разной сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: «Выберите уровень, на котором сможете показать результат. Базовый обязателен для всех; повышенный и дополнительный можно выполнить по выбору. Работайте индивидуально, не подсказывайте соседям». | Получают карточки и выбирают уровень с учётом собственной готовности. |
4 мин | Учитель предлагает задания: базовый — назвать $C_3H_6$, записать структурную формулу и уравнение с бромом; повышенный — составить уравнения гидрирования и гидратации пропена; дополнительный — объяснить, как отличить этан от этена двумя способами. | Индивидуально выполняют задания, записывают формулы и уравнения, формулируют объяснение. |
2 мин | Учитель открывает эталон на доске: «Проверьте не только ответ, но и логику: соблюдены ли валентности, расставлены ли коэффициенты, правильно ли определён продукт. Ошибку подчеркните и исправьте другим цветом». | Сверяют решения, исправляют ошибки, ставят себе отметку по критериям карточки. |
Эталон решения
Для пропена: $CH_3-CH=CH_2$. Галогенирование: $CH_3-CH=CH_2+Br_2\rightarrow CH_3-CHBr-CH_2Br$. Гидрирование: $CH_3-CH=CH_2+H_2\rightarrow CH_3-CH_2-CH_3$. При сравнении этана и этена этен обесцвечивает бромную воду, а этан при обычных условиях — нет; дополнительно учитывается различие в строении: $C-C$ и $C=C$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы проверили себя по трём уровням сложности и увидели, какая операция вызывает затруднение. Осталось обобщить знания, оценить продвижение и сформулировать домашнюю практику».
Этап 8. Рефлексия, подведение итогов и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: осознать результат обучения, выявить затруднения и определить направление дальнейшей самостоятельной работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём «Одноминутная работа»: «Закончите три фразы: “Алкены отличаются от алканов тем, что…”, “Двойная связь определяет…”, “Качественная реакция на алкены — это…”». | Письменно завершают фразы: «содержат двойную связь», «способность к присоединению», «обесцвечивание бромной воды». |
1 мин | Учитель задаёт контрольные вопросы: «Почему этен вступает в реакцию присоединения? Какой продукт образуется при присоединении водорода к этену? Как доказать наличие двойной связи?» | Отвечают: «Из-за раскрытия двойной связи», «этан», «добавить бромную воду и наблюдать обесцвечивание». |
1 мин | Учитель объясняет домашнее задание и благодарит за работу: «Выберите уровень, ориентируясь на результат самостоятельной работы. Не количество заданий определяет успех, а правильное объяснение связи между строением и свойствами». | Записывают домашнее задание, отмечают в листе самооценки уровень уверенности от 1 до 5. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня мы установили, что двойная связь — не просто элемент формулы, а причина характерных свойств алкенов. На следующем уроке продолжим изучение превращений углеводородов и рассмотрим закономерности присоединения к несимметричным молекулам».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выполнен опыт, точно описано обесцвечивание бромной воды, сформулирован вывод о двойной связи и без ошибок записано уравнение реакции.
- «4» — опыт выполнен правильно, наблюдение и вывод сформулированы верно, но допущена одна неточность в названии продукта или оформлении уравнения.
- «3» — обнаружен признак реакции, однако вывод неполный или допущены две ошибки в уравнении; учащийся исправляет их с помощью учителя.
- Ниже минимального уровня — отсутствует обоснованный вывод либо нарушены правила безопасной работы; задание выполняется повторно по инструкции.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о строении алкенов? | Выявление осознания ключевого признака: наличия двойной связи и общей формулы. |
Почему алкены вступают в реакции присоединения? | Проверка понимания причинно-следственной связи между строением и свойствами. |
Какое задание оказалось самым сложным и почему? | Выявление индивидуальных точек затруднения в составлении уравнений и применении алгоритма. |
Насколько уверенно вы сможете отличить алкен от алкана? | Субъективная оценка освоения темы и планирование дальнейшей поддержки. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы выяснили, что алкены содержат двойную связь, а их общая формула — $C_nH_{2n}$. Вы экспериментально подтвердили реакционную способность алкенов и записали основные реакции присоединения. Обращайте внимание на типичную ошибку: при раскрытии двойной связи каждый атом углерода должен получить по одной новой связи. На следующем уроке мы продолжим анализ реакций алкенов и научимся применять закономерности к более сложным молекулам».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 4 задания: назвать этен и пропен по формулам, записать их структурные формулы, составить уравнения присоединения брома к этену и водорода к пропену; письменно объяснить признак качественной реакции на двойную связь. | Закрепляет определение алкенов, запись структурных формул и базовый алгоритм реакций присоединения; при проверке обратить внимание на валентность и коэффициенты. |
Средний (повышающий) | Решить 4–5 заданий на составление уравнений галогенирования, гидрирования и гидратации этена и пропена, а также заполнить сравнительную таблицу «Алканы — алкены» по составу, строению и химическим свойствам. | Развивает умение переносить алгоритм на новые вещества и видеть связь между строением и реакционной способностью. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое сообщение или схему «Этен в промышленности»: получение полиэтилена, область применения и экологическая проблема утилизации; включить уравнение полимеризации и собственный вывод. | Формирует межпредметную и естественно-научную грамотность, умение связывать химические превращения с технологиями и экологическими последствиями. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какова общая формула алкенов? Какой структурный фрагмент определяет их свойства? Какая реакция является качественной на двойную связь? Что образуется при гидрировании этена?»
