Получение этилена и опыты с ним
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока учащиеся в парах получат этилен из этанола, подтвердят его непредельность реакцией с бромной водой и раствором перманганата калия, запишут уравнения реакций и объяснят наблюдаемые изменения с соблюдением правил химической безопасности.
- Закрепить знания о строении, физических свойствах и химических реакциях алкенов на примере этилена.
- Сформировать умение планировать и проводить химический опыт по инструкции, фиксировать наблюдения и делать выводы на основании экспериментальных данных.
- Развивать навыки работы с учебником, цифровой презентацией, таблицей наблюдений и химическими уравнениями.
- Воспитывать ответственное отношение к лабораторной безопасности, сотрудничеству и применению химических знаний в промышленности и быту.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют ответственное отношение к соблюдению правил безопасности при работе с горючими веществами и нагревательными приборами.
- Осознают практическое значение этилена для производства полимеров и других веществ.
- Проявляют готовность к сотрудничеству и объективной оценке результатов собственной практической работы.
- Связывают изучаемый материал с возможным дальнейшим обучением в химико-технологической, медицинской и экологической сферах.
Метапредметные
- Планируют последовательность эксперимента и распределяют обязанности в паре.
- Извлекают информацию из текста учебника, схемы на экране и результатов наблюдений.
- Сопоставляют экспериментальные признаки реакции с химическими свойствами этилена.
- Формулируют вывод на основе наблюдений, аргументируют его и корректируют запись после взаимопроверки.
- Используют цифровую презентацию или короткую видеодемонстрацию как источник учебной информации.
Предметные
- Знать способы получения этилена из этанола и условия реакции дегидратации.
- Уметь записывать уравнение реакции $C_2H_5OH \rightarrow C_2H_4 + H_2O$ при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты.
- Уметь подтверждать непредельность этилена обесцвечиванием бромной воды и раствора перманганата калия.
- Уметь записывать уравнения реакций присоединения этилена с бромом и водородом.
- Владеть алгоритмом описания химического опыта: оборудование, ход работы, наблюдения, уравнение, вывод.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную ответственность за безопасное выполнение опыта.
- Осмысливают значение экспериментального доказательства химических свойств.
- Проявляют учебную самостоятельность при выборе формулировки вывода.
- Оценивают вклад каждого участника пары в общий результат.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практической работы и составляют последовательность действий.
- Проверяют готовность оборудования и соблюдение правил безопасности.
- Сопоставляют результат опыта с предполагаемым результатом.
- Находят ошибки в уравнениях реакций и исправляют их по эталону.
- Оценивают достижение цели по листу самооценки.
Познавательные УУД
- Выделяют из текста учебника условия получения этилена.
- Анализируют состав и строение молекулы этилена.
- Устанавливают связь между двойной связью и реакциями присоединения.
- Моделируют превращение этилена в 1,2-дибромэтан и этан.
- Обобщают экспериментальные признаки непредельных углеводородов.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли экспериментатора и секретаря в паре.
- Формулируют вопросы по инструкции и уточняют непонятные действия.
- Согласовывают общий вывод на основании наблюдений.
- Аргументируют ответ при обсуждении результатов.
- Осуществляют взаимопроверку записей по предложенным критериям.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить на каждую пару пробирку или газоотводную пробирку, пробку с газоотводной трубкой, спиртовку или безопасный нагреватель, держатель, штатив и спички.
- Заранее приготовить небольшие объёмы этанола, концентрированной серной кислоты для демонстрации учителем, бромной воды и разбавленного раствора перманганата калия.
- Раздать каждой паре инструкционную карту с графами «Оборудование», «Ход работы», «Наблюдения», «Уравнение», «Вывод».
- Распечатать по одному листу безопасности на парту и по одному листу самооценки на каждого ученика.
- Подготовить презентацию с формулой этанола, строением этилена, схемой установки и фотографиями промышленного применения этилена.
- Вывести на доску памятку: «Не вдыхать газ непосредственно, не направлять отверстие пробирки на людей, не допускать контакта кислоты с кожей, остатки растворов сдавать учителю».
- Подготовить учебник по теме алкенов для каждой пары; учащиеся работают с описанием получения и химических свойств этилена.
- Проверить исправность проектора, интерактивной доски, вытяжного шкафа и нагревателей; опыт с концентрированной кислотой проводить только учителю.
- Подготовить ёмкость для отработанных растворов, защитные очки и перчатки для демонстрационного опыта.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в практическую деятельность и актуализировать значение этилена.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и проверяет готовность: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы работаем как химики-экспериментаторы. Проверьте, что на столе есть защитные очки, инструкция, тетрадь и ручка. Приборы пока не трогайте: сначала определим порядок действий и правила безопасности." | Надевают защитные очки, проверяют наличие инструкции и тетради, не приступают к работе до разрешения учителя. |
2 мин | Учитель показывает на экране фотографию производства полиэтилена и спрашивает: "Какое вещество может быть исходным сырьём для получения полиэтилена? Почему небольшая молекула с двойной связью так важна для промышленности? Сегодня мы не просто повторим свойства этилена, а подтвердим их экспериментально." | Рассматривают изображение, предполагают: "Этилен", объясняют, что двойная связь позволяет молекуле вступать в реакции присоединения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы связали строение этилена с его промышленным применением. Теперь проверим, можно ли получить этот газ в лаборатории и доказать наличие двойной связи опытным путём."
Этап 2. Актуализация знаний и работа с учебником (6 мин)
Цель этапа: восстановить знания о строении, номенклатуре и типичных реакциях алкенов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует приём "Подумай — обсуди в паре — поделись": "Самостоятельно запишите структурную и молекулярную формулы этилена, затем сравните записи с соседом. Объясните, чем алкены отличаются от алканов. В учебнике найдите описание реакции присоединения по двойной связи." | Записывают $C_2H_4$ и $CH_2=CH_2$, обсуждают в парах различие между одинарной и двойной связью, находят нужную информацию в учебнике. |
3 мин | Учитель задаёт вопросы: "Какой тип гибридизации характерен для атомов углерода в этилене? Какая связь разрывается при присоединении брома? Какое наблюдение можно использовать как качественный признак двойной связи?" Учитель фиксирует ключевые ответы на доске. | Отвечают: "sp^2-гибридизация", "разрывается π-связь", "бромная вода обесцвечивается"; дополняют записи. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что химическая активность этилена связана с двойной связью. Теперь выясним, какие условия необходимы для его получения из этанола."
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Постановка проблемы, цель и инструктаж по безопасности (5 мин)
Цель этапа: сформулировать цель практической работы и обеспечить безопасное выполнение эксперимента.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает схему установки на экране и говорит: "Перед вами этанол. Как превратить его в этилен? Посмотрите на формулы и предложите, что должно удалиться из молекулы спирта. Сформулируйте проблему: как получить газ и доказать, что это именно непредельный углеводород?" | Обсуждают в парах, формулируют: "Нужно удалить воду из этанола; затем проверить газ реакциями присоединения". |
3 мин | Учитель проводит инструктаж: "Концентрированная серная кислота используется только мной. Газ не пробуем на запах и не вдыхаем. Пробирку направляем от себя и соседей, нагрев прекращаем до добавления растворов-индикаторов. Если разбилась посуда или попала кислота на кожу, сразу сообщаем учителю. Экспериментатор работает с установкой, секретарь записывает наблюдения; затем вы меняетесь ролями." | Повторяют правила: "Не вдыхать газ, не направлять пробирку на людей, сразу сообщать об опасности"; распределяют роли в парах и записывают цель работы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель определена, роли распределены, правила проговорены. Переходим к получению этилена, внимательно сверяя каждое действие с инструкцией."
Этап 4. Получение этилена и фиксация наблюдений (10 мин)
Цель этапа: получить этилен при дегидратации этанола и описать условия реакции.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует подготовку смеси: "Я помещаю этанол и осторожно добавляю концентрированную серную кислоту. Вы наблюдаете за последовательностью действий и не повторяете добавление кислоты самостоятельно. На экране записана схема: этанол — нагревание — этилен и вода. Какой тип реакции мы ожидаем?" | Наблюдают за демонстрацией, отвечают: "Дегидратация, или отщепление воды", записывают условия реакции. |
5 мин | Учитель разрешает парам работать с готовой установкой: "Проверьте плотность пробки и направление газоотводной трубки. Осторожно нагревайте смесь по инструкции. Первую порцию газа не используйте для проверки: в приборе находится воздух. Зафиксируйте появление пузырьков и прохождение газа через растворы." | Проверяют установку, осторожно нагревают готовую смесь под контролем учителя, наблюдают выделение газа, записывают признаки получения этилена. |
2 мин | Учитель обращает внимание на запись: "Уравнение должно отражать состав исходного вещества, продукты и условие реакции. Проверьте число атомов углерода, водорода и кислорода в обеих частях." | Записывают: $C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4,\ t} C_2H_4 + H_2O$, проверяют баланс атомов в паре. |
Запись в тетрадях
Практическая работа: «Получение этилена». Уравнение: $C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4,\ t} C_2H_4 + H_2O$. Наблюдение: при нагревании выделяется газ; газ пропускают через растворы для проверки непредельности.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Этилен получен из этанола при отщеплении воды. Теперь проверим его химические свойства и выясним, действительно ли он содержит двойную связь."
Этап 5. Опыты с этиленом: подтверждение непредельности (9 мин)
Цель этапа: экспериментально подтвердить реакции присоединения этилена.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель даёт инструкцию: "Пропустите полученный газ через небольшое количество бромной воды. Не встряхивайте резко и наблюдайте изменение окраски. Затем повторите опыт с разбавленным раствором перманганата калия. Запишите не только результат, но и его химическое объяснение." | Пары пропускают газ через бромную воду, фиксируют обесцвечивание; затем проводят опыт с раствором перманганата калия и отмечают исчезновение фиолетовой окраски, возможное образование бурого осадка. |
3 мин | Учитель организует обсуждение: "Почему окраска исчезла? Какую связь подтверждает этот опыт? Запишите уравнение присоединения брома. Вспомните, что в мягких условиях окисления алкены превращаются в многоатомные спирты." | Формулируют вывод: "Этилен вступает в реакции присоединения и окисления по двойной связи"; записывают $CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$. |
2 мин | Учитель предлагает сравнить два опыта: "Какой опыт является более наглядным качественным признаком двойной связи? Какие признаки реакции вы наблюдали? Обсудите ответ в паре и подготовьте одно аргументированное предложение." | Сравнивают результаты, называют обесцвечивание бромной воды и раствора перманганата калия, формулируют аргументированный вывод. |
Эталон решения
При пропускании этилена через бромную воду происходит присоединение брома по двойной связи: $CH_2=CH_2 + Br_2 \rightarrow CH_2Br-CH_2Br$. Поэтому жёлто-бурая окраска раствора исчезает. Раствор перманганата калия также обесцвечивается, поскольку этилен окисляется по двойной связи; при мягких условиях образуется этиленгликоль: $3CH_2=CH_2 + 2KMnO_4 + 4H_2O \rightarrow 3HOCH_2CH_2OH + 2MnO_2\downarrow + 2KOH$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Два независимых наблюдения подтвердили химическую активность этилена. Теперь каждый проверит, умеет ли он самостоятельно связать условие получения, строение и реакцию присоединения."
Этап 6. Самостоятельная работа с взаимопроверкой (8 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание алгоритма получения и свойств этилена.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: "Выберите уровень по своей готовности. В базовом задании запишите уравнение получения этилена и реакции с бромом. В повышенном дополнительно объясните обесцвечивание перманганата калия. В продвинутом задании определите объём этилена, полученного из 9,2 г этанола при выходе 80 процентов." | Индивидуально выполняют выбранный вариант, записывают уравнения и объяснение наблюдений. |
3 мин | Учитель выводит на экран эталон и организует взаимопроверку: "Обменяйтесь тетрадями с соседом. Проверьте наличие условий реакции, баланс атомов, формулы продуктов и логичный вывод. Поставьте две отметки: что выполнено верно и что нужно исправить." | Сверяют работу с эталоном, отмечают сильную сторону и одну рекомендацию, исправляют ошибки. |
Эталон решения
Для 9,2 г этанола: $M(C_2H_5OH)=46$ г/моль, $n=9,2/46=0,2$ моль. По уравнению реакции количество этилена равно $0,2$ моль. Теоретический объём при н.у.: $V=0,2\cdot22,4=4,48$ л. С учётом выхода 80 процентов: $V_{практ}=4,48\cdot0,8=3,584$ л, примерно $3,58$ л.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы проверили не только память, но и умение объяснять эксперимент и выполнять расчёт. Осталось обобщить результат, оценить собственную работу и определить, что нужно закрепить дома."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: осмыслить результаты практической работы и определить дальнейшие шаги обучения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает приём "Билет на выход": "На листке завершите три фразы: «Этилен получают…», «Двойную связь я доказал(а) с помощью…», «В следующий раз мне нужно внимательнее…». Затем покажите цвет карточки: зелёная — могу объяснить, жёлтая — нужна тренировка, красная — требуется помощь." | Заполняют билет на выход, поднимают карточку самооценки, называют конкретное затруднение или успешный шаг. |
2 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите уровень, но базовый обязателен для всех. В работе опирайтесь на текст учебника и сегодняшнюю таблицу наблюдений. Не переписывайте теорию целиком: оформите краткий алгоритм и уравнения." | Записывают выбранный уровень домашнего задания, задают уточняющие вопросы, сдают билет на выход. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы получили этилен, увидели признаки реакций по двойной связи и подтвердили вывод экспериментом. Важно, что химическое уравнение стало объяснением наблюдаемого явления, а не отдельной формулой."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — корректно описаны установка и наблюдения, записаны уравнение получения этилена и минимум одно уравнение реакции присоединения, сформулирован вывод о непредельности, соблюдены правила безопасности.
- «4» — опыт выполнен и вывод сделан верно, но допущена одна неточность в условии реакции, формуле продукта или описании наблюдения.
- «3» — записаны основные этапы опыта и хотя бы одно правильное уравнение, однако вывод неполный или допущены две существенные ошибки, исправленные после взаимопроверки.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о способе получения этилена? | Проверка понимания дегидратации этанола и условий реакции. |
Какой опыт убедительнее всего доказал наличие двойной связи? Почему? | Выявление умения связывать наблюдение с химическим объяснением. |
На каком этапе практической работы возникло затруднение? | Диагностика точек затруднения в технике опыта и записи уравнений. |
Какой уровень домашнего задания вы выбрали и почему? | Формирование самооценки и осознанного выбора уровня сложности. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы экспериментально получили этилен и подтвердили его непредельность двумя качественными реакциями. Обратите внимание на типичную ошибку: при записи реакции присоединения нельзя сохранять двойную связь в продукте. Важно также указывать условия дегидратации этанола и соблюдать технику безопасности. На следующем уроке мы продолжим изучать реакции алкенов и рассмотрим их применение в синтезе полимеров."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить краткий алгоритм получения этилена из этанола и записать уравнения дегидратации этанола и присоединения брома к этилену. Ответить письменно на два вопроса о наблюдениях в опытах. | Закрепляет условия получения, тип реакции и связь двойной связи с обесцвечиванием бромной воды. |
Средний (повышающий) | Выполнить 3–4 задания на цепочки превращений с участием этана, этилена, этанола и 1,2-дибромэтана; для каждого перехода указать реагент и условие. | Формирует умение применять свойства этилена в системе органических превращений. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить мини-сообщение или один слайд о применении этилена в производстве полиэтилена, этиленгликоля или других веществ; привести уравнение одной реакции и указать экологический аспект. | Развивает межпредметную связь химии с технологией, экологией и промышленной безопасностью. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Как получают этилен из этанола? Какое наблюдение доказывает наличие двойной связи? Почему бромная вода обесцвечивается? Какие два правила безопасности были наиболее важными сегодня?»
