Одноосновные предельные карбоновые кислоты
Цели и задачи
- Цель урока: к концу урока учащиеся смогут объяснить строение, классификацию и основные химические свойства одноосновных предельных карбоновых кислот, записывать уравнения их реакций с металлами, основаниями, основными оксидами и карбонатами, а также прогнозировать продукты реакций.
- Сформировать представление об общей формуле, функциональной группе и гомологическом ряде одноосновных предельных карбоновых кислот.
- Научить устанавливать связь между строением карбоксильной группы и кислотными свойствами веществ.
- Развивать умение наблюдать химический эксперимент, выдвигать гипотезы, составлять и уравнивать уравнения реакций.
- Воспитывать ответственное отношение к работе с химическими веществами и интерес к применению химических знаний в медицине, пищевой промышленности и быту.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение химических знаний о карбоновых кислотах для понимания процессов в организме человека, пищевой промышленности и производстве материалов.
- Проявляют познавательный интерес к исследованию свойств органических веществ и готовность самостоятельно проверять химические гипотезы.
- Осознают необходимость соблюдения правил безопасной работы с кислотами и лабораторным оборудованием.
- Формируют ответственное отношение к достоверности наблюдений и аргументированности выводов.
Метапредметные
- Извлекают информацию из структурных формул, таблицы свойств и результатов химического эксперимента.
- Сравнивают состав и свойства одноосновных предельных карбоновых кислот с изученными ранее неорганическими кислотами.
- Планируют исследование, формулируют гипотезу, фиксируют наблюдения и делают вывод на основе доказательств.
- Аргументированно представляют результаты работы в паре и корректируют выводы при обсуждении.
- Используют химическую символику и уравнения реакций как средство моделирования химических процессов.
Предметные
- Знать определение, общую формулу и функциональную группу одноосновных предельных карбоновых кислот.
- Уметь называть муравьиную, уксусную и другие кислоты по систематической номенклатуре и составлять их структурные формулы.
- Уметь объяснять кислотные свойства карбоновых кислот строением карбоксильной группы.
- Уметь составлять уравнения реакций кислот с активными металлами, основаниями, основными оксидами и карбонатами.
- Владеть алгоритмом распознавания карбонат-иона по выделению углекислого газа.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личностный смысл изучения карбоновых кислот через их роль в жизненных и производственных процессах.
- Оценивают собственную готовность соблюдать правила химической безопасности.
- Проявляют самостоятельность при выборе способа проверки выдвинутой гипотезы.
- Осознают ценность научного объяснения наблюдаемого явления.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель исследования на основе проблемного опыта.
- Планируют последовательность действий при установлении свойств уксусной кислоты.
- Осуществляют самопроверку уравнений реакций по составу, коэффициентам и типу продуктов.
- Выявляют ошибки в структурных формулах и уравнениях, предлагают способы их исправления.
Познавательные УУД
- Выделяют карбоксильную группу в структурных формулах и связывают её строение с химическими свойствами.
- Сравнивают реакции карбоновых кислот с реакциями неорганических кислот.
- Классифицируют вещества по составу и числу карбоксильных групп.
- Строят причинно-следственную модель: строение карбоксильной группы — полярность связи — кислотные свойства.
- Работают с экспериментальными данными и используют их для подтверждения или опровержения гипотезы.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре при проведении наблюдения и записи результатов.
- Формулируют вопросы к наблюдаемому химическому явлению.
- Аргументируют вывод с опорой на признаки реакции и уравнение.
- Сверяют собственное решение с решением партнёра и корректно объясняют расхождения.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или слайд с формулами метана, этана, этанола и уксусной кислоты для актуализации связи строения и свойств.
- Распечатать карточки с молекулярными и структурными формулами пяти веществ: метановой, этановой, пропановой кислот, этанола и пропана — по одной карточке на пару.
- Подготовить для демонстрации раствор уксусной кислоты, магний или цинк, раствор гидрокарбоната натрия, известковую воду и универсальный индикатор.
- Подготовить штатив, пробирки, пипетки, защитные очки и перчатки; заранее проверить исправность оборудования.
- Раздать каждой паре инструктивную карточку с таблицей: вещество, наблюдение, уравнение реакции, вывод.
- Вывести на доску или экран памятку «Карбоксильная группа: $-COOH$» и общую формулу $C_nH_{2n+1}COOH$ или $C_nH_{2n}O_2$ для соответствующего гомологического ряда.
- Подготовить три карточки дифференциации: базовую на составление уравнений, повышенную на объяснение строения, дополнительную на цепочку превращений.
- Заранее записать на доске тему урока и оставить место для проблемного вопроса: «Почему уксусная кислота проявляет свойства кислоты?»
- Подготовить контейнер для сбора использованных растворов и инструкцию по утилизации веществ.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и сформулировать личностно значимую проблему.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране изображения уксуса, муравьиной кислоты и лекарственного препарата. «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы будем исследовать вещества, которые встречаются на кухне, в природе, медицине и химическом производстве. Посмотрите на изображения и предположите, что может объединять эти вещества». | Рассматривают изображения, выдвигают предположения: «Это кислоты», «Они могут иметь сходные химические свойства», «Некоторые из них используются в быту». |
2 мин | Учитель формулирует проблемный вопрос: «Почему раствор уксусной кислоты изменяет цвет индикатора и реагирует с карбонатом, хотя по строению отличается от соляной кислоты? Какие особенности строения определяют эти свойства?» Учитель сообщает, что ответ будет получен через наблюдение, сравнение и запись уравнений. | Записывают проблемный вопрос, формулируют индивидуальные гипотезы, затем обсуждают их в парах 30 секунд и предлагают классу варианты объяснения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что знакомое бытовое вещество может стать объектом серьёзного химического исследования. Теперь восстановим знания, которые помогут нам объяснить его свойства».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о строении органических веществ, функциональных группах и свойствах кислот.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает структурные формулы этана, этанола и уксусной кислоты. «Найдите общее и различное в этих формулах. Какая функциональная группа есть в этаноле? Какая группа появляется в уксусной кислоте?» | Сравнивают формулы, выделяют гидроксильную группу в этаноле и карбоксильную группу $-COOH$ в уксусной кислоте. Формулируют ответ: «В кислоте углерод связан одновременно с кислородом двойной связью и с гидроксильной группой». |
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Вспомните, какие общие свойства характерны для кислот. Назовите не менее трёх признаков и приведите пример уравнения реакции». После обсуждения фиксирует на доске: действие на индикатор, реакция с металлами, основаниями, основными оксидами и карбонатами. | Индивидуально вспоминают признаки кислот, обсуждают в парах и предлагают ответы: «Кислоты изменяют цвет индикатора, реагируют с металлами, основаниями и карбонатами». Записывают один знакомый пример уравнения реакции. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили общие свойства кислот и увидели, что в уксусной кислоте присутствует особая группа атомов. Теперь определим, как устроен целый ряд таких веществ».
Этап 3. Постановка учебной задачи и выдвижение гипотезы (4 мин)
Цель этапа: совместно определить план изучения нового материала.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт карточки с формулами $HCOOH$, $CH_3COOH$, $C_2H_5COOH$, $C_3H_7COOH$. «Распределите формулы по признакам. Что в них повторяется? Что изменяется? Как можно назвать вещества, содержащие одну группу $-COOH$?» | Работают в парах, выделяют повторяющуюся карбоксильную группу и изменяющийся углеводородный радикал. Предполагают: «Это гомологический ряд одноосновных карбоновых кислот». |
2 мин | Учитель уточняет план: «Сегодня нам необходимо установить состав и строение этих веществ, выяснить, какие свойства они проявляют, и доказать вывод экспериментом. Запишите тему урока и сформулируйте цель одним предложением». | Записывают тему, формулируют цель: «Установить строение и свойства одноосновных предельных карбоновых кислот и научиться составлять уравнения их 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: «План исследования определён: строение, номенклатура, свойства и доказательства. Перейдём к открытию нового знания через анализ формул и эксперимент».
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: сформировать представление об общей формуле, строении и основных химических свойствах одноосновных предельных карбоновых кислот.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель записывает на доске: «Одноосновные предельные карбоновые кислоты — органические вещества, содержащие одну карбоксильную группу $-COOH$, связанную с предельным углеводородным радикалом». «Общую формулу можно представить как $C_nH_{2n+1}COOH$, где $n$ — число атомов углерода в радикале. Назовите первые представители ряда». | Записывают определение и общую формулу. Называют представители: метановая, или муравьиная, кислота $HCOOH$; этановая, или уксусная, кислота $CH_3COOH$; пропановая кислота $C_2H_5COOH$. |
3 мин | Учитель показывает модель карбоксильной группы. «Рассмотрите фрагмент $-C(=O)-OH$. Почему атом водорода гидроксильной группы может отщепляться? Электроотрицательный атом кислорода и соседняя карбонильная группа изменяют распределение электронной плотности. Поэтому связь $O-H$ становится полярной, а молекула проявляет кислотные свойства». | Рассматривают схему, устанавливают связь между строением и свойством. Формулируют вывод: «Кислотность связана с полярностью связи $O-H$ в карбоксильной группе». |
4 мин | Учитель проводит демонстрационный опыт с раствором уксусной кислоты и индикатором, затем добавляет к небольшим порциям кислоты магний и раствор гидрокарбоната натрия. «Наблюдайте изменение окраски индикатора, выделение газа и образование соли. Заполните таблицу наблюдений. Газ пропустим через известковую воду». | Фиксируют: индикатор приобретает кислую окраску; при взаимодействии с магнием выделяются пузырьки газа; с гидрокарбонатом также выделяется газ; известковая вода мутнеет. Делают вывод: «Выделившийся газ — углекислый». |
Запись в тетрадях
Одноосновные предельные карбоновые кислоты содержат одну группу $-COOH$. Общая формула: $C_nH_{2n+1}COOH$. Основные реакции уксусной кислоты: $2CH_3COOH+Mg\rightarrow (CH_3COO)_2Mg+H_2$; $CH_3COOH+NaOH\rightarrow CH_3COONa+H_2O$; $2CH_3COOH+Na_2CO_3\rightarrow 2CH_3COONa+H_2O+CO_2$.
Эталон решения
При реакции уксусной кислоты с карбонатом натрия сначала образуется угольная кислота, которая распадается: $2CH_3COOH+Na_2CO_3\rightarrow 2CH_3COONa+H_2CO_3$; $H_2CO_3\rightarrow H_2O+CO_2$. Суммарное уравнение: $2CH_3COOH+Na_2CO_3\rightarrow 2CH_3COONa+H_2O+CO_2$. Коэффициенты проверяются по числу атомов каждого элемента.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы установили, что карбоксильная группа определяет кислотные свойства, а эксперимент подтвердил способность уксусной кислоты реагировать с металлом и карбонатом. Теперь проверим, умеем ли мы применять это знание самостоятельно».
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм составления уравнений реакций одноосновных предельных карбоновых кислот.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточку с четырьмя схемами. «Выполните задание в парах: определите продукты и расставьте коэффициенты. Схемы: $CH_3COOH+Ca(OH)_2\rightarrow$; $CH_3COOH+CaO\rightarrow$; $HCOOH+NaOH\rightarrow$; $C_2H_5COOH+Na_2CO_3\rightarrow$. Используйте алгоритм: определите тип реакции, составьте формулы соли и воды или углекислого газа, проверьте баланс». | Составляют и уравнивают реакции: $2CH_3COOH+Ca(OH)_2\rightarrow (CH_3COO)_2Ca+2H_2O$; $2CH_3COOH+CaO\rightarrow (CH_3COO)_2Ca+H_2O$; $HCOOH+NaOH\rightarrow HCOONa+H_2O$; $2C_2H_5COOH+Na_2CO_3\rightarrow 2C_2H_5COONa+H_2O+CO_2$. |
2 мин | Учитель предлагает приём «Взаимопроверка по критериям». «Обменяйтесь тетрадями. Проверьте четыре позиции: правильно ли определён тип реакции, верно ли записана соль, расставлены ли коэффициенты, указаны ли продукты. Отметьте две сильные стороны и один вопрос». | Проверяют работу партнёра по четырём критериям, записывают две положительные отметки и один вопрос или исправление. |
2 мин | Учитель разбирает типичную ошибку. «Почему в реакции уксусной кислоты с гидроксидом кальция требуется коэффициент 2 перед кислотой? Как число карбоксильных групп связано с зарядом ионов в соли?» | Объясняют: «Кальций образует ион $Ca^{2+}$, поэтому нужны два одновалентных ацетат-иона $CH_3COO^-$. Перед уксусной кислотой ставится коэффициент 2». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы научились переносить общий алгоритм реакций кислот на органические кислоты и объяснять коэффициенты через состав соли. Следующий шаг — индивидуально показать, что этот алгоритм уже работает без подсказки».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание строения и свойств карбоновых кислот.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель предлагает задания трёх уровней. «Выполните обязательное задание: назовите $CH_3CH_2COOH$, запишите формулу муравьиной кислоты и уравнение реакции уксусной кислоты с натрием. Затем выберите повышенный уровень: объясните, почему этанол и уксусная кислота имеют разные свойства, несмотря на наличие группы $-OH$ в их формулах. Для желающих есть дополнительное задание: составьте цепочку превращений этан — этанол — этановая кислота и укажите условия». | Индивидуально выполняют выбранный уровень. В обязательной части получают: пропановая кислота, $HCOOH$, $2CH_3COOH+2Na\rightarrow 2CH_3COONa+H_2$. В повышенной части объясняют различие окружения группы $-OH$. В дополнительной части составляют уравнения окисления этанола до этановой кислоты. |
3 мин | Учитель выводит на экран эталон. «Проверьте себя по пунктам: название, формула, тип реакции, продукты, коэффициенты. Если обнаружили ошибку, не стирайте её сразу, а подчеркните и рядом запишите исправленный вариант». | Сверяют работу с эталоном, выделяют ошибки и исправляют их. Показывают сигналом светофора уровень понимания: зелёный — могу составить уравнение сам, жёлтый — нужна одна подсказка, красный — требуется повторить алгоритм. |
Эталон решения
Этановая кислота с натрием образует соль и водород: $2CH_3COOH+2Na\rightarrow 2CH_3COONa+H_2$. При окислении этанола кислородом образуется этановая кислота: $CH_3CH_2OH+O_2\rightarrow CH_3COOH+H_2O$. В школьной записи допустимо указывать окислитель над стрелкой; коэффициенты проверяются по атомам углерода, водорода и кислорода.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самостоятельная работа показала, что основной алгоритм освоен, но особенно внимательно нужно проверять состав соли и коэффициенты. Завершим урок обобщением и определим, какой вопрос требует дальнейшего изучения».
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (8 мин)
Цель этапа: обобщить новое знание, соотнести результат с поставленной целью и определить направление дальнейшей работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует приём «Закончите фразу». «Продолжите три предложения: “Одноосновные предельные карбоновые кислоты — это…”, “Карбоксильная группа определяет…”, “Эксперимент доказал, что уксусная кислота…”». | Письменно завершают фразы: «Это вещества с одной группой $-COOH$»; «она определяет кислотные свойства»; «она реагирует с металлами и карбонатами». |
2 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу. «Почему уксусная кислота изменяет цвет индикатора и реагирует с карбонатом, хотя является органическим веществом? Сформулируйте ответ с использованием понятия “карбоксильная группа”». | Формулируют итоговый ответ: «В карбоксильной группе связь $O-H$ полярна, поэтому кислота проявляет кислотные свойства: изменяет окраску индикатора и реагирует с карбонатами с выделением углекислого газа». |
3 мин | Учитель объясняет домашнее задание и предлагает контрольные вопросы. «Перед выходом ответьте устно или письменно: какова общая формула ряда, какая группа является функциональной, какие четыре типа реакций мы сегодня рассмотрели?» | Записывают домашнее задание, отвечают на контрольные вопросы, сдают лист самооценки или показывают карточку светофора. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы не просто запомнили формулы, а доказали связь строения карбоксильной группы с химическими свойствами кислот. На следующем уроке мы рассмотрим особые свойства муравьиной кислоты и реакции этерификации. Обратите внимание дома на состав продуктов, где встречаются соли и эфиры карбоновых кислот».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно определены строение и общая формула кислот, без ошибок записаны не менее четырёх уравнений реакций, объяснена роль карбоксильной группы, наблюдения эксперимента оформлены полно.
- «4» — правильно выполнены основные задания и составлены не менее трёх уравнений, но допущена одна неточность в названии, объяснении или коэффициентах, не повлиявшая на общий вывод.
- «3» — верно определена карбоксильная группа и составлено не менее двух уравнений по образцу, однако имеются ошибки в коэффициентах или формулах солей, требующие коррекции.
- «2» — не определена карбоксильная группа, отсутствует объяснение кислотных свойств и неверно составлено большинство уравнений реакций.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о строении одноосновных предельных карбоновых кислот? | Выявление осознания определения, общей формулы и функциональной группы. |
Как карбоксильная группа объясняет кислотные свойства вещества? | Проверка понимания причинно-следственной связи между строением и свойством. |
Какой тип уравнений оказался самым сложным и почему? | Выявление точек затруднения в алгоритме составления уравнений. |
Какой сигнал светофора вы выбрали и какая помощь нужна для уверенной работы? | Субъективная оценка уровня освоения темы и планирование коррекции. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы установили, что одноосновные предельные карбоновые кислоты содержат одну карбоксильную группу и проявляют свойства кислот. Мы доказали это экспериментально и записали реакции с металлом, основанием, основным оксидом и карбонатом. Самая частая ошибка — забыть, что заряд металла определяет число остатков кислоты в соли. На следующем уроке мы подробнее рассмотрим муравьиную кислоту и образование сложных эфиров».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выучить определение, общую формулу и названия первых трёх одноосновных предельных карбоновых кислот. Составить 4 уравнения реакций этановой кислоты с магнием, гидроксидом натрия, оксидом кальция и карбонатом натрия. | Закрепляет распознавание карбоксильной группы и базовый алгоритм составления уравнений; при проверке обратить внимание на формулы солей и коэффициенты. |
Средний (повышающий) | Решить 4–5 заданий на определение формулы кислоты по названию, составление структурной формулы и прогнозирование продуктов реакций с металлами, основаниями и карбонатами. | Развивает применение и анализ; при проверке оценивать связь между строением вещества, валентностью металла и составом соли. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое сообщение или схему о применении муравьиной, уксусной или пропановой кислоты в быту, медицине или промышленности с обязательным указанием формулы, одного полезного свойства и одного правила безопасного обращения. | Формирует функциональную грамотность и умение связывать химические свойства с практическим применением; при проверке смотреть на достоверность фактов и объяснение химической основы применения. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какую функциональную группу содержат одноосновные карбоновые кислоты? Какова их общая формула? Почему уксусная кислота реагирует с карбонатом натрия? Какие продукты образуются при реакции кислоты с основанием?»
