Получение алканов и нахождение в природе
Цели и задачи
- Цель урока по : к концу урока учащиеся объяснят не менее трёх способов получения алканов, запишут уравнения соответствующих реакций, определят области нахождения алканов в природе и применят знания для решения одной расчётной или качественной задачи.
- Сформировать представление о лабораторных и промышленных способах получения алканов: гидрировании алкенов, декарбоксилировании солей карбоновых кислот, электролизе солей карбоновых кислот и крекинге углеводородов.
- Научить выбирать способ получения конкретного алкана и записывать уравнения реакций с соблюдением условий и правил номенклатуры.
- Развивать умения извлекать химическую информацию из текста учебника, сравнивать способы получения веществ и аргументировать выводы.
- Воспитывать ответственное отношение к природным ресурсам, понимание связи химии с энергетикой, экологией, геологией и промышленностью.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение алканов как природных источников энергии и сырья для органического синтеза.
- Понимают необходимость рационального использования нефти и природного газа.
- Проявляют познавательный интерес к применению органической химии в энергетике и промышленности.
- Оценивают экологические последствия добычи и переработки углеводородов.
Метапредметные
- Извлекают из учебного текста сведения о способах получения и природных источниках алканов.
- Сравнивают реакции по типу, исходным веществам, условиям и практическому значению.
- Планируют решение учебной задачи и осуществляют самопроверку по эталону.
- Аргументируют выбор способа получения алкана и участвуют в предметном диалоге.
- Устанавливают межпредметные связи химии с географией, биологией, физикой и экологией.
Предметные
- Знать основные природные источники алканов: природный газ, нефть, попутный нефтяной газ, газоконденсат.
- Знать уравнения получения алканов гидрированием алкенов, декарбоксилированием солей карбоновых кислот и электролизом солей карбоновых кислот.
- Уметь составлять уравнения реакций получения метана, этана, пропана и других алканов.
- Уметь объяснять значение крекинга нефти и различать лабораторные и промышленные способы получения алканов.
- Владеть алгоритмом выбора исходного вещества для синтеза заданного алкана.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную значимость изучения углеводородов для понимания современных энергетических и экологических проблем.
- Формируют ответственное отношение к использованию природных ресурсов.
- Оценивают собственный вклад в групповое обсуждение и качество выполненной работы.
- Проявляют готовность к самостоятельному поиску химической информации.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе проблемного вопроса.
- Планируют последовательность действий при составлении уравнения реакции.
- Проверяют коэффициенты, формулы веществ и условия реакций по предложенному эталону.
- Выявляют ошибку и корректируют запись уравнения.
- Оценивают степень достижения цели по итогам рефлексии.
Познавательные УУД
- Классифицируют способы получения алканов по типу химического превращения.
- Анализируют формулы исходных и конечных веществ.
- Моделируют превращения в цепочках органического синтеза.
- Сопоставляют химические свойства алканов с их природными источниками.
- Используют текст учебника, схему и таблицу как источники информации.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли при работе в парах и малых группах.
- Формулируют вопросы к тексту учебника и отвечают на вопросы одноклассников.
- Аргументируют выбор способа получения вещества.
- Согласовывают общий вывод и корректно комментируют решение другой группы.
- Используют химическую терминологию в устной и письменной речи.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или изображения природного газа, нефтяной скважины, нефтеперерабатывающего завода и установки крекинга.
- Вывести на доску общую формулу алканов CₙH₂ₙ₊₂ и памятку: «сначала определить углеродный скелет, затем расставить коэффициенты, проверить баланс атомов».
- Подготовить фрагмент учебного текста о природном газе, нефти и способах получения алканов — по одному экземпляру на парту.
- Подготовить таблицу для заполнения: «Способ — исходное вещество — продукт — условия — применение».
- Обеспечить работу с учебником по теме урока без указания страниц; заранее отметить в собственном экземпляре фрагменты о природных источниках и способах получения.
- Подготовить проектор или интерактивную доску и таймер для ограничения времени групповой работы.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и создать познавательную проблему, связанную с получением алканов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране фотографии природного газа, нефти и пластмассовых изделий: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы проследим путь от природного источника до конкретной молекулы алкана. Посмотрите на изображения и определите, что объединяет газовое месторождение, нефть и полимерные материалы. Запишите первое предположение одним предложением." | Рассматривают изображения, записывают предположение и формулируют ответы: "Все объекты связаны с углеводородами", "Алканы входят в состав природного газа и нефти". |
2 мин | Учитель задаёт проблемный вопрос: "Представим, что нам нужно получить этан или пропан в лаборатории. Достаточно ли просто взять нефть? Какие реакции позволят целенаправленно получить нужный алкан? Сегодня мы не только назовём способы, но и выясним, какие из них пригодны для лаборатории, а какие — для промышленности." | Обсуждают вопрос в парах по приёму «Подумай — обсуди в паре — поделись», высказывают версии: "Нужна химическая реакция", "Можно превратить непредельный углеводород в предельный". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что алканы связаны и с природными ресурсами, и с промышленным производством. Теперь восстановим знания, которые понадобятся для вывода способов их получения."
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: актуализировать строение алканов, типы органических реакций и правила составления уравнений.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель записывает на доске формулу CₙH₂ₙ₊₂ и предлагает блиц-опрос: "Назовите класс этих веществ. Какой тип связи характерен для алканов? Как изменяется молекулярная формула при увеличении числа атомов углерода на один? Запишите формулы метана, этана и пропана." | Отвечают: "Алканы", "одинарные σ-связи", записывают CH₄, C₂H₆, C₃H₈ и объясняют, что добавляется фрагмент CH₂. |
3 мин | Учитель предлагает восстановить типы реакций: "Что происходит при присоединении водорода к алкену? Что образуется при нагревании соли карбоновой кислоты с щёлочью? Вспомните, почему при крекинге крупные молекулы могут превращаться в более мелкие." | Формулируют ответы: "Алкен превращается в алкан", "Отщепляется CO₂ и образуется углеводород с меньшим числом атомов углерода", "Крекинг — термическое расщепление крупных молекул". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили формулу алканов и три опорные идеи: присоединение водорода, отщепление углекислого газа и расщепление крупных молекул. Теперь определим, как объединить эти идеи в систему способов получения."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать цель и план исследования способов получения алканов и их природных источников.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует карточки с превращениями: C₂H₄ → C₂H₆ и CH₃COONa → CH₄. "Сравните эти схемы. В каком случае сохраняется углеродный скелет, а в каком он уменьшается? Какой вопрос необходимо исследовать, чтобы уверенно составлять такие уравнения?" | Сравнивают схемы и отвечают: "При гидрировании число атомов углерода сохраняется", "При декарбоксилировании оно уменьшается на один"; предлагают изучить условия и алгоритмы реакций. |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план урока: "Первое — выяснить, где алканы встречаются в природе. Второе — исследовать основные способы их получения. Третье — применить способы для решения задач и оценить их практическое значение. Сформулируйте цель урока своими словами." | Записывают тему и цель: "Научиться получать алканы разными способами, составлять уравнения реакций и объяснять их природное и промышленное значение". |
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. Работая с учебником и карточками, вы сами соберёте общую таблицу способов получения, а затем проверите её на конкретных формулах."
Этап 4. Открытие нового знания: работа с учебником и группами (12 мин)
Цель этапа: исследовать способы получения алканов и определить их природные источники.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель организует работу по приёму «Мозаика»: "Каждая группа получает карточку одного способа. Прочитайте соответствующий фрагмент учебника, выделите исходное вещество, продукт, условия и практическое значение. На листе А3 оформите мини-схему реакции. В группе распределите роли: чтец, химик-оформитель, проверяющий, докладчик." | Распределяют роли, открывают учебник на теме урока, читают заданный фрагмент и выделяют ключевые сведения. |
4 мин | Учитель консультирует группы и напоминает: "Для гидрирования проверьте, что водород присоединяется по двойной связи; для декарбоксилирования не забудьте соду и нагревание; для электролиза учитывайте образование углеводородного радикала; для крекинга запишите два продукта и проверьте баланс атомов." | Составляют схемы: C₂H₄ + H₂ → C₂H₆; CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃; 2CH₃COONa + 2H₂O → C₂H₆ + 2CO₂ + 2NaOH + H₂; C₁₀H₂₂ → C₅H₁₂ + C₅H₁₀. Указывают условия реакций. |
4 мин | Учитель предлагает взаимное обучение: "Теперь сформируйте новые группы так, чтобы в каждой был представитель каждого способа. За две минуты объясните друг другу свои схемы. Остальные задают уточняющие вопросы: сохраняется ли число атомов углерода, нужны ли особые условия, где применяется способ?" | В новых группах объясняют способы, задают вопросы, заполняют общую таблицу и отмечают лабораторные и промышленные способы. |
2 мин | Учитель показывает на экране схему «Природные источники алканов»: природный газ, нефть, попутный нефтяной газ, газоконденсат. "Свяжите состав и применение с географией и физикой: почему метан преобладает в природном газе, а жидкие алканы — в нефти?" | Формулируют межпредметный вывод: "Газообразные углеводороды легче отделяются и транспортируются как газ; нефть содержит смесь жидких углеводородов разных фракций". |
Запись в тетрадях
- Природные источники алканов: природный газ, нефть, попутный нефтяной газ, газоконденсат.
- C₂H₄ + H₂ → C₂H₆, катализатор, нагревание.
- CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃, нагревание, CaO.
- 2CH₃COONa + 2H₂O → C₂H₆ + 2CO₂ + 2NaOH + H₂, электролиз.
- Крекинг: C₁₀H₂₂ → C₅H₁₂ + C₅H₁₀, нагревание, катализатор.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы получили систему: в лаборатории алканы можно синтезировать несколькими реакциями, а в промышленности основное значение имеют природные смеси и крекинг. Теперь проверим, умеете ли вы применять эти закономерности к конкретным заданиям."
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм выбора способа получения и составления уравнений реакций.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки с заданиями: "Задание первое: получите метан из ацетата натрия. Задание второе: получите пропан гидрированием соответствующего алкена. Запишите уравнения, назовите условия и подчеркните исходное вещество." | Индивидуально записывают: CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃; C₃H₆ + H₂ → C₃H₈. Проговаривают, почему выбрали именно эти способы. |
2 мин | Учитель организует взаимопроверку: "Обменяйтесь карточками. Проверьте формулы, коэффициенты, условия и число атомов углерода. Если нашли ошибку, не исправляйте молча, а поставьте знак вопроса и сформулируйте пояснение." | Проверяют работу партнёра, отмечают ошибки и дают комментарий: "В уравнении декарбоксилирования число атомов углерода уменьшилось на один". |
2 мин | Учитель разбирает типичную ошибку: "Некоторые записывают при декарбоксилировании просто разрыв связи и забывают щёлочь. Почему продуктом является алкан, а не свободный углеводородный радикал?" | Объясняют, что щёлочь связывает карбоксильную группу, а нагревание приводит к образованию устойчивой молекулы алкана; исправляют запись в тетради. |
Эталон решения
1) Для получения метана выбираем соль одноосновной карбоновой кислоты: CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃, \(t\), CaO. Проверка: C — 2=2, H — 4=4, O — 3=3, Na — 2=2. 2) Для получения пропана выбираем пропен: C₃H₆ + H₂ → C₃H₈, катализатор, \(t\). Проверка: C — 3=3, H — 8=8.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы проверили два лабораторных способа и увидели, что выбор исходного вещества определяется строением нужного алкана. Далее каждый самостоятельно решит более широкий набор заданий и покажет, какой способ может быть выбран в конкретной ситуации."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное владение способами получения алканов и умение связывать их с природными источниками.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель предлагает задания трёх уровней: "Минимальный уровень: составьте уравнение получения этана гидрированием этена и назовите природный источник метана. Базовый уровень: получите пропан из пропионата натрия и объясните, почему при декарбоксилировании число атомов углерода уменьшается. Повышенный уровень: подберите возможное уравнение крекинга додекана с образованием гексана и алкена." | Выбирают уровень, записывают решения: C₂H₄ + H₂ → C₂H₆; C₂H₅COONa + NaOH → C₂H₆ + Na₂CO₃; C₁₂H₂₆ → C₆H₁₄ + C₆H₁₂. Указывают природный газ как источник метана. |
3 мин | Учитель выводит эталон и предлагает самопроверку: "Сверьте не только ответ, но и ход рассуждения. Поставьте один балл за правильный выбор способа, один — за формулы, один — за коэффициенты и один — за условия. Отметьте, что нужно исправить." | Сверяют решения с эталоном, подсчитывают баллы, исправляют ошибки, формулируют индивидуальное затруднение. |
Эталон решения
C₂H₄ + H₂ → C₂H₆, катализатор, \(t\). Метан в природе находится главным образом в природном газе и попутном нефтяном газе. C₂H₅COONa + NaOH → C₂H₆ + Na₂CO₃, \(t\), CaO. В исходной соли три атома углерода, один удаляется в составе карбонат-иона, поэтому в алкане остаётся два атома углерода. Возможный вариант крекинга: C₁₂H₂₆ → C₆H₁₄ + C₆H₁₂.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что общий алгоритм уже работает: определяем целевой алкан, выбираем подходящее исходное вещество, записываем реакцию и проверяем баланс. Теперь обобщим знания и свяжем их с задачами географии, энергетики и экологии."
Этап 7. Межпредметное обобщение и рефлексия (5 мин)
Цель этапа: осмыслить практическое значение алканов и оценить достижение цели урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает схему «месторождение — добыча — переработка — продукт» и спрашивает: "Какие науки помогают изучать и использовать алканы? География отвечает за размещение месторождений, физика — за свойства и транспортировку, экология — за последствия добычи. Как химия дополняет эту картину?" | Формулируют межпредметный вывод: "Химия объясняет состав сырья, превращения углеводородов и получение полезных продуктов". |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Поднимите зелёную карточку, если можете самостоятельно записать два способа получения алканов; жёлтую — если нужна подсказка; красную — если алгоритм пока не складывается. На стикере закончите фразу: ‘Теперь я умею…’" | Показывают карточку, записывают фразы: "Теперь я умею получать алканы гидрированием", "Теперь я понимаю, почему нефть является смесью углеводородов". |
1 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: "Можно ли получить нужный алкан из любого углеводорода? Обоснуйте ответ одним предложением." | Отвечают: "Нет, исходное вещество выбирают с учётом строения целевого алкана и типа реакции". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы не просто запомнили реакции, а научились выбирать способ получения и объяснять его практическое значение. Осталось зафиксировать результат и определить домашнюю траекторию закрепления."
Этап 8. Подведение итогов и домашнее задание (0 мин)
Цель этапа: зафиксировать итог урока и объяснить разноуровневое домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
0 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите уровень, ориентируясь на результат самостоятельной работы. Важно не переписать готовое уравнение, а объяснить выбор исходного вещества и проверить баланс атомов. Перед выходом ответьте на контрольный вопрос на стикере." | Записывают домашнее задание, формулируют личный результат и сдают стикер с ответом на вопрос: "Какой способ получения алканов я смогу объяснить однокласснику?" |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выполнены все задания выбранного уровня, уравнения составлены и уравнены, условия реакций указаны, выбор способа получения аргументирован, природный источник алкана назван корректно.
- «4» — правильно выполнены основные задания, допущена одна несущественная ошибка в коэффициентах, условиях или формулировке объяснения, которую ученик исправил при самопроверке.
- «3» — правильно составлено хотя бы одно уравнение и назван природный источник алканов, но допущены ошибки в выборе способа, коэффициентах или объяснении закономерности.
- Ниже «3» — отсутствует устойчивое понимание алгоритма; требуется повторить общую формулу алканов и разобрать эталонные уравнения с учителем.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о природных источниках алканов? | Выявление понимания связи между составом природного газа, нефти и свойствами алканов. |
Какой способ получения алканов вы можете объяснить пошагово? | Определение степени освоения алгоритма составления уравнения. |
Какая ошибка при записи реакций кажется наиболее вероятной? | Выявление точек затруднения: формулы, коэффициенты или условия. |
Какой вопрос по теме остался открытым? | Планирование коррекционной работы и поддержка исследовательской мотивации. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы установили, что алканы встречаются в природном газе и нефти, а также могут быть получены целенаправленными химическими реакциями. Мы рассмотрели гидрирование, декарбоксилирование, электролиз солей карбоновых кислот и крекинг. Типичная ошибка — записать формулы без проверки числа атомов и условий реакции, поэтому всегда используйте алгоритм самопроверки. На следующем уроке мы продолжим исследовать химические свойства алканов и свяжем их строение с реакционной способностью."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить 4 уравнения получения метана, этана и пропана: два способом декарбоксилирования и два гидрированием соответствующих алкенов; подписать условия реакций и природные источники метана. | Закрепляет формулы алканов и базовый алгоритм составления уравнений; при проверке смотреть на формулы, коэффициенты и условия. |
Средний (повышающий) | Решить 3 задания на выбор способа получения алкана: получить бутан из соли карбоновой кислоты, этан гидрированием и углеводородную пару при крекинге более тяжёлого алкана; кратко объяснить каждый выбор. | Развивает применение и анализ; при проверке учитывать соответствие исходного вещества целевому продукту и баланс атомов. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить мини-сообщение объёмом 8–10 предложений о природном газе или нефти: состав, происхождение, способы переработки, роль алканов, экологические риски и один аргумент в пользу рационального использования сырья. | Формирует межпредметные связи, читательскую и естественно-научную грамотность; при проверке смотреть на достоверность фактов, химические уравнения и аргументированность вывода. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какие природные источники содержат алканы?», «Какой способ уменьшает число атомов углерода на один?», «Какую реакцию используют для превращения алкена в алкан?», «Почему при записи уравнения крекинга необходимо проверять состав обоих продуктов?»
