Алканы. Метан

Дидактический сценарий урока по учебному предмету «Химия» в IХ классе

Тема 2: Введение в органическую химию. Углеводороды.

Количество часов в изучаемой теме: 12.

Место урока в изучаемой теме: 3.

Цель урока: сформировать первоначальное представление о составе, строении и свойствах насыщенных углеводородов на примере метана.

Задачи урока:

Обучающие

· изучить электронное и пространственное строение молекулы метана;

· изучить химические свойства метана (реакции замещения с галогенами, окисление).

Развивающие

· формировать представления о пространственном строении молекул;

· познакомить с пространственным строением алканов;

· научить составлять молекулярные, структурные и электронные формулы алканов;

· развитие пространственного воображения учащихся;

Воспитательные

· повышение интереса учащихся к дальнейшему изучению естественных наук;

· развитие материалистических представлений о строении объектов окружающего нас мира.

Тип урока: изучение нового материала с элементами экспериментального исследования.

Оборудование:

ПК и медиапроектор

Основной метод обучения: урок-исследование

Формы деятельности учащихся: индивидуальная, фронтальная.

Межпредметные связи: с уроками математики

Ход урока
№ п/п	Этап урока	Содержание	Форма	Время мин.
1.	Организационный момент, актуализация знаний	Что такое ковалентная связь? Сколько электронов располагается на внешнем слое атомов водорода и углерода? Что такое валентные электроны? Материал для учителя. Атом углерода имеет четыре валентных электрона, атом водорода – один. Валентные электроны можно наглядно отобразить при помощи электронных формул, в которых валентные электроны изображены в виде точек вокруг атомов: и Очевидно, что один атом углерода может образовать четыре ковалентные связи по обменному механизму с четырьмя атомами водорода: При этом атомы дополняет свои электронные оболочки до завершенных, углерод – до восьмиэлектронной, водород – до двухэлектронной. Приведенная электронная формула отражает структуру молекулы метана CH4, в которой центральный четырехвалентный атом углерода связан с четырьмя одновалентными атомами водорода посредством электронных пар. На практике при отображении структуры молекулы гораздо удобнее электронную пару заменять черточной, соединяющей атомы, образующие ковалентную связь. Такие формулы называются структурными формулами. Структурные формулы – химические формулы, отражающие последовательность связывания атомов в молекуле химического соединения. Напомним, что формулы, отражающие только состав соединения, называются молекулярными.	Фронтальный опрос, беседа
2.	Изучение нового материала	Пространственное строение молекулы метана. Отражает ли структурная формула пространственное строение молекулы метана? Материал для учителя. Структурные формулы не показывают пространственного строения молекулы. Молекула метана представляет собой правильный тетраэдр, в центре которого находится атом углерода, а в вершинах – атомы водорода: Угол между связями в молекуле метана равен углу между осями правильного тетраэдра и составляет величину 109о28¢. В структурной формуле метана связи обычно изображают под углом 90о. Возможны и другие варианты, например: Все эти варианты структурных формул являются правильными, так как отображают последовательность соединения атомов в молекуле. Для изображения пространственного строения молекул существуют специальные методы, которые изучаются в более подробных курсах органической химии. Пространственное строение молекул органических соединений можно моделировать с помощью шаростержневых моделей. Моделями атомов углерода являются шарики черного цвета с четырьмя отверстиями, атомов водорода – шарики белого цвета с одним отверстием. Модели ковалентных химических связей – пластмассовые стержни. На рисунке показаны шаростержневые модели молекул метана и этана. Демонстрируются модели молекулы метана.	Лекция, фронтальный опрос, беседа
	Изучение нового материала	Строение молекул алканов. Материал для учителя. Итак, мы рассмотрели структурную формулу и пространственное строение молекулы простейшего органического соединения – метана. Метан представляет собой бесцветный горючий газ без запаха, нерастворимый в воде. Температура кипения метана очень низка и составляет –162 оС. Метан является основным компонентом природного газа. Кроме этого, он встречается в месторождениях каменного угля, и его внезапные выбросы бывают причиной пожаров в шахтах. Отсюда происходит название метана «рудничный газ». Выделения метана наблюдаются на торфяных болотах, этим обусловлено еще одно его название – «болотный газ». В основе химического соединения углерода и водорода могут лежать цепочки, включающие несколько атомов углерода, структуру которых можно отобразить следующими формулами: линейная цепь разветвленная цепь Задание. Изобразите структурные формулы углеводородов, в основе которых лежат данные цепочки атомов углерода. Попробуйте изобразить структурные формулы углеводородов, в основе которых лежат цепочки из пяти атомов углерода. Запишите молекулярные формулы всех этих соединений. Мы познакомились с простейшими углеводородами, в которых атомы углерода связаны между собой только одинарными связями, остальные связи атомы углерода образуют с атомами водорода. Состав таких углеводородов описывается молекулярными формулами СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12 и т. д. Легко видеть, что для любого их этих углеводородов с числом атомов углерода, равным n, можно предложить общую формулу СnH2n+2. Все углеводороды нециклического строения, в молекулах которых имеются линейные, либо разветвленные цепочки из атомов углерода, связанных одинарной связью, будут иметь состав, соответствующий данной общей формуле. Все эти углеводороды относят ся к одному классу органических соединений, которые называются алканы.	Лекция, индивидуальная работа
		Алканы– углеводороды нециклического строения, молекулы которых содержат линейные или разветвленные цепочки из атомов углерода, связанных между собой одинарными связями, состав которых отвечает общей формуле СnH2n+2. Из анализа строения молекул алканов видно, что они содержат максимально возможное число атомов водорода. Если бы два атома углерода были связаны двойной связью, в молекуле было бы на два атома водорода меньше. Наличие в молекулах углеводородов с таким же, как у алкана числом атомов углерода, двойных, тройных связей, циклов из атомов углерода, неизбежно приведет к уменьшению содержания атомов водорода в составе молекулы органического соединения. С такими веществами мы познакомимся позднее. Алканы содержат в составе своих молекул предельно возможное количество атомов водорода, поэтому их называют также предельными углеводородами.
3.	Изучение нового материала	Химические свойства алканов. Можно ли присоединить к молекулам алканов какие-либо атомы? Взаимодействие алканов с галогенами. В химических реакциях атомы водорода в молекулах алканов мотут быть замещены на атомы галогенов (хлора и брома). Моделирование реакций замещения атомов водорода в молекулах алканов и составление уравнений соответствующих химических реакций.	Лекция, индивидуальная работа
4.	Домашнее задание	Учебник, § 25. Дополнительные задачи 1. Какова валентность атомов углерода в составе органических соединений? Как это согласуется с электронным строением атома углерода? 2. Что такое электронная, молекулярная и структурная формулы? Какие из них отражают последовательность соединения атомов в молекуле соединения? 3. Показывает ли структурная формула углы между химическими связями в молекуле органического соединения? 4. Почему атом углерода может присутствовать в составе молекулы органического соединения, как в качестве структурного элемента линейной цепочки, так и быть точкой разветвления? 5. Напишите структурные формулы трех углеводородов С7Н16. 6. Что такое алканы? Почему состав всех алканов подчиняется одной общей формуле? Приведите эту формулу. 7. Почему алканы называются предельными углеводородами? 8. Какое число атомов водорода – четное или нечетное – может содержаться в составе молекул углеводородов и почему? 9. Для алканов, формулы которых CH4, C2H6 и C3H8, запишите уравнения реакций замещения одного атома водорода на атом хлора.

Приложение А₁₉