Применение и получение алкинов
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока объяснить не менее двух способов получения алкинов, записывать уравнения реакций получения ацетилена и применять знания о строении алкинов для объяснения их практического использования.
- Сформировать умение устанавливать связь между строением, химическими свойствами и областями применения алкинов.
- Отработать в парах составление и проверку уравнений реакций получения ацетилена из карбида кальция и метана.
- Развивать умение извлекать химическую информацию из схем, таблиц и производственных описаний, аргументировать выбор способа получения вещества.
- Воспитывать ответственное отношение к безопасному использованию горючих газов и химических веществ.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение химических знаний для профессий, связанных с энергетикой, материаловедением и медициной.
- Проявляют ответственное отношение к вопросам промышленной и бытовой безопасности при работе с горючими газами.
- Осознают необходимость проверки химических утверждений уравнениями реакций и условиями их протекания.
- Проявляют интерес к применению органических веществ в реальных технологических процессах.
Метапредметные
- Извлекают информацию из технологической схемы и преобразуют её в уравнение химической реакции.
- Сравнивают способы получения ацетилена по исходному сырью, условиям и практической целесообразности.
- Планируют работу в паре, распределяют роли и осуществляют взаимопроверку по критериям.
- Формулируют выводы на основе связи между строением алкинов и их применением.
- Используют химическую символику для представления результатов рассуждения.
Предметные
- Знать основные области применения ацетилена и некоторых других алкинов.
- Знать способы получения ацетилена из карбида кальция и метана.
- Уметь составлять уравнения реакций $CaC_2 + H_2O$ и пиролиза метана.
- Уметь объяснять применение ацетилена высокой температурой его пламени и способностью вступать в реакции присоединения.
- Уметь выбирать способ получения вещества для заданной практической ситуации и обосновывать выбор.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личностную значимость темы через связь химии с будущей профессией и промышленными технологиями.
- Оценивают последствия неосторожного обращения с ацетиленом и карбидами.
- Формируют ответственное отношение к доказательному объяснению химических явлений.
- Проявляют готовность к самостоятельному поиску решения учебной проблемы.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель исследования и планируют последовательность действий.
- Контролируют правильность расстановки коэффициентов и соответствие условиям реакции.
- Сверяют результат с эталоном, находят и исправляют ошибки.
- Оценивают степень достижения цели по итогам рефлексии.
Познавательные УУД
- Выделяют существенную информацию о свойствах и применении алкинов.
- Устанавливают причинно-следственную связь между строением тройной связи и реакционной способностью.
- Моделируют превращения веществ с помощью структурных и молекулярных формул.
- Анализируют производственные ситуации и выбирают подходящий способ получения вещества.
- Проверяют химические гипотезы с помощью уравнений реакций.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: составитель решения и эксперт по проверке.
- Формулируют вопросы к условию и уточняют смысл химических терминов.
- Аргументируют выбор способа получения и области применения алкина.
- Корректно обсуждают ошибки партнёра и предлагают способ их исправления.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или слайды с изображениями ацетиленовой горелки, сварочного пламени, полиэтилена и схемой получения ацетилена.
- Распечатать карточки для парной работы: по одной карточке на парту, всего 15–16 экземпляров; в карточках разместить уравнения с пропусками и технологические ситуации.
- Подготовить отдельные карточки трёх уровней сложности для самостоятельной работы — по одной на каждого ученика.
- Вывести на доску памятку: «строение → свойство → применение» и алгоритм составления уравнения реакции.
- Подготовить эталонные уравнения: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$ и $2CH_4 \xrightarrow{t} C_2H_2 + 3H_2$.
- Подготовить стикеры трёх цветов для рефлексии и листы самооценки по два на парту.
- Подготовить проектор, компьютер и интерактивную доску.
- При наличии безопасной демонстрационной модели показать карбид кальция и закрытую ёмкость с водой; опыт с выделением ацетилена проводить только при соблюдении инструкции по технике безопасности и без поджигания газа.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследование практической значимости алкинов и обозначить проблемный вопрос урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает изображение ацетиленовой горелки: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы начнём не с определения, а с практической ситуации. Перед вами пламя ацетиленовой горелки, которое используют при сварке и резке металлов. Почему именно этот газ оказался востребованным в технике? Запишите тему урока и оставьте место для ответа на вопрос в конце занятия." | Записывают тему, рассматривают изображение, формулируют первые предположения: "Ацетилен даёт очень горячее пламя"; "Он легко вступает в реакции". |
3 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала 30 секунд подумайте самостоятельно, затем обсудите ответ с соседом и выберите одну гипотезу. Какие ещё продукты можно получить из алкинов? Где они могут использоваться? Не стремитесь угадать всё — нам важно определить, что нужно выяснить." | Индивидуально записывают гипотезу, обсуждают её в паре около минуты, представляют классу варианты: "горючие газы", "полимеры", "сырьё для органического синтеза". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы предположили, что применение алкинов связано с их горением и химической активностью. Теперь проверим эти гипотезы и выясним, как получают ацетилен в лаборатории и промышленности."
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: восстановить знания о строении алкинов, тройной связи, номенклатуре и реакциях присоединения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель выводит на экран формулы $C_2H_2$, $C_3H_4$, $C_4H_6$ и спрашивает: "К какому классу относятся эти вещества? Какую общую формулу имеют алкины? Что означает тройная связь? На доске работает схема «строение → свойство»: назовите свойство, которое следует из наличия тройной связи." | Определяют класс веществ, отвечают: "Алкины"; "Общая формула $C_nH_{2n-2}$"; "Тройная связь состоит из одной сигма- и двух пи-связей"; называют способность к реакциям присоединения. |
3 мин | Учитель раздаёт мини-карточки с формулами и просит выполнить взаимопроверку: "Назовите $HC\equiv CH$, $CH_3-C\equiv CH$ и $CH_3-C\equiv C-CH_3$. Затем запишите уравнение полного гидрирования ацетилена. Проверяющий отмечает формулу, название и коэффициенты." | В парах называют этин, пропин и бут-2-ин; составляют уравнение $C_2H_2 + 2H_2 \rightarrow C_2H_6$; сверяют записи и исправляют ошибки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что тройная связь делает алкины реакционноспособными. Но одной формулы недостаточно: для практического применения вещество нужно получить в достаточном количестве. Переходим к проблеме получения ацетилена."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и критерии успешной работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает две схемы без продуктов: $CaC_2 + H_2O \rightarrow ?$ и $CH_4 \xrightarrow{t} ?$. Реплика: "Перед вами два промышленных маршрута. Как восстановить недостающие вещества, если известны продукты реакции и закон сохранения атомов? Что нам необходимо узнать на уроке?" | Сравнивают схемы, формулируют затруднение: "Нужно определить продукты и расставить коэффициенты"; предлагают цель: "Научиться получать ацетилен двумя способами и объяснять его применение". |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план: "Первое — установить способы получения ацетилена. Второе — проверить их уравнениями. Третье — связать строение и свойства с применением. Четвёртое — выбрать способ для конкретной ситуации. В конце вы оцените себя по этим четырём пунктам." | Записывают план исследования, задают уточняющие вопросы, принимают критерии результата. |
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 поставлена: необходимо не просто перечислить способы получения, а доказать их уравнениями и объяснить практический выбор. Начнём с наиболее доступного лабораторного способа."
Этап 4. Открытие нового знания: способы получения (10 мин)
Цель этапа: вывести и осознанно записать уравнения получения ацетилена, сравнить исходное сырьё и условия реакций.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель демонстрирует схему генератора ацетилена и образец карбида кальция: "Карбид кальция получают из оксида кальция и углерода при высокой температуре. При взаимодействии с водой он даёт ацетилен. Запишите формулы веществ и восстановите продукты. Сначала определите, какой углеводород образуется, затем уравняйте водород и кислород." Учитель показывает уравнение-эталон после обсуждения. | В парах составляют уравнение $CaC_2 + H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$, проверяют атомы и расставляют коэффициент: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$. Формулируют вывод: "Карбид кальция гидролизуется водой с выделением ацетилена". |
5 мин | Учитель показывает технологическую схему термического разложения метана: "В промышленности ацетилен можно получать пиролизом метана при очень высокой температуре. Перед вами превращение, в котором из двух молекул метана образуется одна молекула ацетилена. Какой второй продукт неизбежно образуется? Проверьте атомный баланс и запишите условия." | Записывают $2CH_4 \xrightarrow{t} C_2H_2 + 3H_2$, считают атомы углерода и водорода, объясняют, что вторым продуктом является водород. Сравнивают способы: карбидный требует воды и карбида кальция, пиролиз — метана и высокой температуры. |
Запись в тетрадях
Алкины получают реакциями отщепления и превращения соответствующих углеводородов. Для ацетилена: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$; $2CH_4 \xrightarrow{t} C_2H_2 + 3H_2$. При выборе способа учитывают сырьё, энергию, безопасность и масштаб производства.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы получили два доказанных маршрута к ацетилену и научились проверять их атомным балансом. Теперь применим это знание к реальным производственным и лабораторным ситуациям, где важно выбрать не только правильную реакцию, но и разумный способ."
Этап 5. Парная практическая работа: применение алкинов (8 мин)
Цель этапа: установить связь между свойствами ацетилена и его применением через анализ практических ситуаций.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт карточки и объясняет приём «Экспертная пара»: "В каждой паре один ученик читает ситуацию и предлагает химическое объяснение, второй проверяет его по схеме «свойство — следствие — применение». Затем поменяйтесь ролями. Ситуация первая: ацетилен используют в газокислородной сварке. Ситуация вторая: ацетилен служит сырьём для получения органических продуктов. Обоснуйте оба применения." | Распределяют роли, читают карточки, выделяют ключевые свойства ацетилена: горение с выделением большого количества теплоты и способность к реакциям присоединения. |
3 мин | Учитель направляет обсуждение: "Почему для сварки важна температура пламени? Какие вещества можно получать из ацетилена реакциями присоединения? Не называйте применение без объяснения механизма связи." | В парах записывают вывод: "Ацетилен с кислородом образует высокотемпературное пламя, поэтому используется для сварки и резки металлов"; "По тройной связи он вступает в реакции присоединения и является сырьём органического синтеза". |
3 мин | Учитель предлагает сравнить ответы: "Одна пара назовёт применение, другая добавит химическое обоснование. Если объяснение неполное, сформулируйте уточняющий вопрос." | Представляют ответы, задают вопросы, дополняют формулировки. Фиксируют минимум два применения ацетилена и соответствующие свойства. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Практическая ценность вещества определяется не одним фактом применения, а цепочкой объяснения: тройная связь и горение — свойства, высокая температура и химическая активность — следствия, сварка и органический синтез — области применения. Проверим теперь индивидуально, каждый ли умеет построить такую цепочку."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное владение уравнениями получения и объяснением применения алкинов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт задания трёх уровней: "Выберите обязательный уровень, а при готовности переходите к повышенному. Работайте самостоятельно. В базовом варианте допишите продукты и коэффициенты; в повышенном сравните способы; в дополнительном объясните практический выбор." | Выполняют выбранный вариант. Базовый: дописывают $CaC_2 + H_2O \rightarrow$ и $CH_4 \xrightarrow{t}$. Повышенный: объясняют, почему пиролиз требует высокой температуры. Дополнительный: выбирают способ для получения небольшого количества ацетилена в лаборатории. |
3 мин | Учитель выводит эталон: $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$; $2CH_4 \xrightarrow{t} C_2H_2 + 3H_2$. Реплика: "Проверьте не только коэффициенты, но и смысл ответа. В лаборатории важны доступность реагентов и управляемость процесса, в промышленности — масштаб, сырьё и энергозатраты. Отметьте одну исправленную ошибку." | Сверяют решения с эталоном, подчёркивают исправленные места, оценивают работу по критериям: уравнение, коэффициенты, условия, объяснение выбора. |
Эталон решения
1) Для карбида кальция: слева один атом кальция и два атома углерода; продуктом углеводородной части является $C_2H_2$, а кальций связывается с гидроксогруппами. Получаем $CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$. 2) Для пиролиза метана: чтобы получить два атома углерода, берём две молекулы $CH_4$; четыре атома водорода распределяются как два атома в $C_2H_2$ и шесть атомов в $3H_2$. Получаем $2CH_4 \xrightarrow{t} C_2H_2 + 3H_2$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что вы умеете составлять оба уравнения и объяснять выбор способа. Осталось проверить, какие знания действительно закрепились и какой вопрос требует доработки."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осознать результат, выявить затруднения и определить направление дальнейшей работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Поднимите зелёный стикер, если вы можете записать оба уравнения без подсказки; жёлтый — если нужна тренировка; красный — если осталось принципиальное затруднение. На обратной стороне ответьте: какое свойство объясняет применение ацетилена при сварке?" | Поднимают стикеры, записывают ответ: "При горении ацетилена в кислороде образуется высокотемпературное пламя"; формулируют личное затруднение. |
2 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите уровень по готовности. Для всех обязательны два уравнения и один вывод о применении. Дополнительное задание требует сравнения способов получения по критериям, которые мы использовали сегодня." | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы, называют один результат урока и один шаг для улучшения. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно записаны оба уравнения получения ацетилена, расставлены коэффициенты и условия, приведены не менее двух областей применения с химическим обоснованием, работа выполнена самостоятельно и аккуратно.
- «4» — правильно записаны оба уравнения, но допущена одна неточность в объяснении применения или сравнении способов получения; ошибка исправлена при самопроверке.
- «3» — верно записано хотя бы одно уравнение и названо одно применение ацетилена, однако есть ошибки в коэффициентах, условиях или причинном объяснении.
- Ниже базового уровня — требуется повторить алгоритм составления уравнений и связь «свойство — применение» с помощью индивидуальной консультации.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какие два способа получения ацетилена вы сегодня освоили? | Проверка осознания основного предметного результата. |
Какое свойство ацетилена объясняет его применение при сварке? | Выявление понимания связи «свойство — практическое применение». |
На каком шаге составления уравнения возникло затруднение? | Выявление точек затруднения в алгоритме работы с химическими уравнениями. |
Какой способ получения вы выбрали бы для небольшого лабораторного опыта и почему? | Проверка умения применять знания в новой практической ситуации. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы увидели, что применение алкинов нельзя объяснить простым перечислением фактов. Высокая температура пламени ацетилена связана с его горением, а химическая активность — с тройной связью и возможностью реакций присоединения. Типичная ошибка — записать формулу продукта без проверки числа атомов и условий реакции. На следующем уроке мы продолжим исследовать химические свойства алкинов и рассмотрим, как по уравнениям предсказывать продукты реакций."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Записать и уравнять два способа получения ацетилена: из карбида кальция и пиролизом метана; составить краткую схему «свойство ацетилена — применение» для двух областей. | Закрепляет составление уравнений и умение объяснять практическое значение вещества; при проверке учитывать формулы, коэффициенты и условия. |
Средний (повышающий) | Решить 3–4 задания на восстановление пропущенных веществ и коэффициентов в уравнениях получения ацетилена, а также сравнить карбидный способ и пиролиз метана по сырью, температуре и масштабу применения. | Развивает анализ химической информации и выбор способа по заданным критериям; проверять атомный баланс и аргументацию. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое сообщение или инфографику о двух современных направлениях использования ацетилена либо другого алкина, обязательно указав свойство, на котором основано применение, и уравнение одной связанной реакции. | Формирует исследовательские навыки и межпредметную связь химии с технологией, энергетикой и материаловедением; проверять достоверность фактов и корректность химических формул. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Какие продукты образуются при взаимодействии карбида кальция с водой?», «Какое условие необходимо для пиролиза метана?», «Почему ацетилен применяют при сварке?», «Как проверить правильность коэффициентов в уравнении реакции?»
