Методика изучения темы генетическая связь органических соединений. Генетическая связь между классами органических и неорганических веществ — Гипермаркет знаний

Обобщающий урок

Цели урока:

Обеспечить усвоение учащимися знаний о генетической связи между классами органических соединений;

Развитие умения самостоятельного мышления;

Создать условия для становления навыков самостоятельной и коллективной работы.

Задачи урока:

Продолжить формирование умения учащихся применять ранее полученные знания;

Развитие логического мышления;

Развитие речевой культуры учащихся;

Развитие познавательного интереса к предмету.

Ход урока:

1. Введение.

2. Разминка.

3. Викторина: «Угадай вещество».

4. Составление генетической цепочки.

5. Домашнее задание.

Введение. Зная химию функциональных групп, возможные пути их замены, условия их превращений, можно планировать органический синтез, переходя от соединений сравнительно простых к более сложным. В известной книге Кэррола « Алиса в стране чудес» Алиса обращается к Чеширскому Коту: «Скажите, пожалуйста, куда мне идти?» На что Чеширский Кот резонно замечает: «Это во многом зависит от того, куда ты хочешь придти». Как этот диалог связать с генетической связью? Постараемся, используя знания по химическим свойствам органических соединений, осуществить превращения от простейших представителей алканов к высокомолекулярным соединениям.

I. Разминка.

1. Повторить классы органических соединений.

2. Какие бывают по структуре ряды превращений?

3. Решение рядов превращений:

1) CaC2 → C2H2 → C6H6 → C6H5Cl → C6H5OH → C6H2Br3OH

2) Al4C4 → CH4 → C2H2 → C6H6 → C6H5ONa → C6H5OCH3

3) гексан → бензол → хлорбензол → толуол → 2.4.6-трибромтолуол

II. Викторина: «Угадай вещество».

Задание ученикам: определить вещество о котором идет речь и сказать не-сколько слов об этом веществе. (Ученик у доски записывает формулы веществ).

1) Это вещество называют – болотный газ, является основой природного газа, ценное и доступное сырье для синтеза многих веществ. (Метан)

Дополнение учителя: одно любопытное сообщение о том, где пригодился метан. Специалистам одной из исследовательских лабораторий ВМС США удалось разработать способ получения искусственных алмазов. Метан подавался на раскаленную до 2500 С пластину вольфрама, на которой и оседали образующиеся при этом кристаллы.

2) Это вещество называют – светильный газ. Этот газ применялся вначале в основном для освещения: уличные светильники, театральные рампы, походные и шахтерские фонари. На старых велосипедах устанавливались карбидные фонари. В сосуд, заполненный карбидом кальция, поступала вода, и образующийся газ по специальному соплу попадал в лампу, где и сгорал ярким пламенем. (Ацетилен)

3) Структура этого вещества устанавливалась 40 лет, а решение пришло, когда в воображении Кекуле возникла змея, кусающая себя за хвост. (Бензол)

4) Специальными экспериментами было установлено, что при содержании этого вещества в воздухе примерно 0,1 % быстрее дозревают овощи и фрукты. Это вещество называют регулятором роста растений. (Этилен)

Дополнение учителя: оказывается, для цветения ананасов необходим этилен. На плантациях жгут мазут, и небольших количеств образующегося этилена достаточно для получения урожая. А дома можно воспользоваться спелым бананом, который тоже выделяет этилен. Кстати этилен может передавать информацию. У антилоп куду основной пищей служат листья акаций, которые вырабатывают таннин. Это вещество придает листьям горький вкус, а в больших концентрациях - ядовито. Антилопы умеют выбирать листья с низким содержанием таннина, но в экстремальных условиях съедают любые и гибнут. Оказывается, поедаемые антилопами листья выделяют этилен, который служит сигналом для соседних акаций, и через полчаса их листья усиленно продуцируют таннин, что приводит к гибели антилоп.

5) Виноградный сахар. (Глюкоза.)

6) Винный спирт. (Этанол)

7) Маслянистая жидкость. Которая была получена из толуанского бальзама. (Толуол)

8) При опасности муравьи выделяют именно это вещество. (Муравьиная кислота)

9) Взрывчатое вещество, которое имеет несколько названий: тол, тротил. ТНТ. Обычно из 1 г взрывчатого вещества образуется около 1 л газов, что отвечает тысячекратному увеличению объема. Механизм действия любого взрывчатого вещества сводится к мгновенному образованию большого объема газа из небольшого объема жидкости или твердого вещества. Давление расширяющихся газов и представляет собой разрушающую силу взрыва. (Тринитротолуол)

III. Составление генетической цепочки.

Работа в группах. Класс делится на группы по 4 человека.

Задание группам: составить ряд превращений, используя как можно больше веществ, угаданных в викторине. Задание предлагается на время. После выполения, задание проверяется у доски.

В конце урока оценить ответы учащихся.

Рассмотрим генетический ряд органических веществ, в который включим наибольшее число классов соединений:

Каждой цифре над стрелкой соответствует определенное урнпненне реакции (уравнение обратной реакции обозначено цифрой со штрихом):

IV. Домашнее задание: Составить генетический ряд превращений, включающий не мене пяти классов органических соединений.

Между различными классами органических веществ существует генетическая взаимосвязь, позволяющая осуществлять синтезы нужных соединений, основываясь на выбранной схеме превращений. В свою очередь, простейшие органические вещества могут быть получены из неорганических веществ. В качестве примера рассмотрим практическое осуществление реакций согласно следующей схеме:

уксусная к-та аминоуксусная к-та.

1) Из углерода (графита) метан можно получить прямым синтезом:

или в две стадии – через карбид алюминия:

3C + 4Al t Al4 C3

Al4 C3 + 12H2 OCH4 + Al(OH)3 .

2) Этилен из метана можно получить разными способами в несколько стадий, например, можно провести синтез Вюрца с последующим дегидрированием этана:

или осуществить термический крекинг метана и частичное гидрирование полученного ацетилена:

CHCH + H2 Ni CH2 CH2 .

3) Этиловый спирт получается при гидратации этилена в присутствии неорганической кислоты:

CH2 CH2 + H2 OH + , t CH3 CH2 OH.

4) Уксусный альдегид (этаналь) можно получить дегидрированием этанола на медном катализаторе, или при окислении спирта оксидом меди(II):

5) Уксусный альдегид легко окисляется до уксусной кислоты, например, по реакции «серебряного зеркала», или при взаимодействии с подкисленным раствором KMnO4 или K2 Cr2 O7 при нагревании. Схематично это можно показать следующим уравнением (попробуйте составить полные уравнения реакций):

6) Синтез аминоуксусной кислоты проводится через промежуточную стадию получения хлоруксусной кислоты:

CH3 CO OH + Cl2 P (красн.) ClCH2 CO OH + HCl

Обратите внимание на то, что галогенопроизводные органических соединений, ввиду их высокой реакционной активности, часто используются в органических синтезах в качестве исходных и промежуточных веществ.

В школьном курсе органической химии изучению генетической связи между веществами отводится значительная роль. Действительно, в основу курса положена идея развития веществ как ступеней организации материи. Эта идея реализуется и в содержании курса, где материал расположен в порядке усложнения от простейших углеводородов до белков.

Переход от одного класса органических веществ к другому тесно связан с фундаментальными понятиями химии -- химическим элементом, химической реакцией, гомологией, изомерией, многообразием веществ и их классификацией. Например, в генетической цепи превращений метан - ацетилен - уксусный альдегид прослеживается сходное -- сохранение во всех веществах элемента углерода -- и различное -- формы существования этого элемента. Химические реакции конкретизируют теоретические положения курса, а многие из них важны в практическом отношении. Поэтому часто генетические переходы между веществами рассматриваются не только с помощью уравнений реакций, но проводятся и, практически, т. е. осуществляется связь теории с практикой. Следовательно, знания о генетической связи между веществами необходимы и для политехнического образования учащихся. При изучении генетической связи между веществами перед учащимися раскрывается единство природы, взаимосвязь ее явлений. Так, в процесс превращения органических веществ могут быть включены и неорганические соединения. Этот пример отражает внутрипред-метную связь курса химии. Кроме того, цепь этих переходов представляет часть более общего -- явления круговорота веществ в природе. Поэтому каждая изученная в курсе химии реакция выступает как отдельное звено всей цепи превращений. При этом выясняется не, только способ получения продукта, но и условия проведения реакции (применение сведений из физики и математики), размещения сырья и заводов (связь с географией) и пр. Возникает также проблема -- предвидеть дальнейшую судьбу полученных веществ и продуктов их распада, влияние их на окружающую человека среду. Таким образом, ряд сведений из других школьных предметов получает в материале о генетических переходах применение и обобщение.

Велика роль знаний о генетической связи между веществами и в формировании диалектико-материалистического мировоззрения учащихся. Раскрывая, как из неорганических веществ образовались простейшие углеводороды и другие органические соединения, как усложнение их состава и строения привело к образованию белков, положивших начало жизни, мы тем самым подкрепляем примерами материалистическую теорию происхождения жизни на Земле. Законы диалектики, с которыми учащиеся знакомятся на уроках обществоведения, получают применение при изучении, генетических переходов. Итак, вопрос о генетической связи между веществами при комплексном подходе к нему не выступает как отдельное, а является составной частью общего в обучении и воспитании учащихся.

Анализ ответов учащихся на уроках и экзаменах показывает, что вопрос о генетической связи между веществами вызывает затруднения . Объясняется это тем, что изучение вопроса о генетической связи хотя и осуществляется на протяжении всего курса химии, но проводится фрагментарно, несистематически, без вычленения главного направления.

На схеме обобщенной формуле соответствует несколько групп веществ одинакового состава, но различного строения. Например, формула СпНгп+гО объединяет изомерные между собой предельные одноатомные спирты и простые эфиры, имеющие соответственно свои общие формулы.

Прямыми линиями на общей схеме изображены главнейшие взаимосвязи между группами и классами органических соединений. Так, с помощью общих формул изображены переходы между группами углеводородов. Однако обилие линий на схеме затруднило бы восприятие основного, а потому ряд переходов на, ней не показан. Общая схема позволяет, также уяснить генетические переходы между неорганическими и органическими веществами (синтез углеводородов из простых веществ и их термическое разложение), дать общее представление о круговороте веществ на примере углерода к других элементов. Детализировать же общую схему можно с помощью таблиц изомерных гомологических рядов веществ а также при выполнении упр. 16 и 17 (с. 114

Далее обобщаем сведения о межгрупповых изомерах. Отмечаем, что к ним относятся одноатомные спирты и простые эфиры, альдегиды и кетоны, фенолы и ароматические спирты, карбоновые кислоты и сложные эфиры. Состав этих изомеров, как и одиночно представленных веществ в курсе (этиленгликоля и непредельных кислот), может быть выражен общими формулами. При анализе таких формул выявляем признаки усложнения веществ, определяем место каждой группы в генетической цепи и отражаем это в общей схеме. Ее конкретизацию осуществляем на уроке и дома при выполнении упр. 27, 28, 29, 30„33, 37 (с. 140--141).

Перед учащимися ставим проблему о возможности дальнейшего продолжения общей схемы на основе усложнения состава и строения вещества. В этих целях обращаем внимание на состав жиров: молекула содержит шесть атомов кислорода на основании формул шестиатомного спирта (с. 154), глюкозы и ее изомеров (с. 152--156) учащиеся выводят их общие формулы. Проводим и более высокую форму работы, когда учащиеся сами составляют схемы генетической связи между веществами и конкретизируют их. При анализе общей схемы стремимся, чтобы учащиеся отмечали относительный характер отраженных в ней взаимосвязей между веществами. Предлагаем также учащимся доказать, что общая схема может быть продолжена, так как путь познания не оканчивается на изученном.

>> Химия: Генетическая связь между классами органических и неорганических веществ

Материальный мир. в котором мы живем и крохотной частичкой которого мы являемся, един и в то же время бесконечно разнообразен. Единство и многообразие химических веществ этого мира наиболее ярко проявляется в генетической связи веществ, которая отражается в так называемых генетических рядах. Выделим наиболее характерные признаки таких рядов:

1. Все вещества этого ряда должны быть образованы одним химическим элементом.

2. Вещества, образованные одним и тем же элементом, должны принадлежать к различным классам, то есть отражать разные формы его существования.

3. Вещества, образующие генетический ряд одного элемента, должны быть связаны взаимопревращениями. По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды.

Обобщая сказанное выше, можно дать следующее определение генетического ряда:
Генетическим называют ряд веществ представителей разных классов, являющихся соединениями одною химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающих общность происхождения этих веществ или их генезис.

Генетическая связь - понятие более общее, чем генетический ряд. который является пусть и ярким, но частным проявлением этой связи, которая реализуется при любых взаимных превращениях веществ. Тогда, очевидно, под это определение подходит н первый прицеленный в тексте параграфа ряд веществ.

Для характеристики генетической связи неорганических веществ мы рассмотрим три разновидности генетических рядов:

II. Генетический ряд неметалла. Аналогично ряду металла более богат связями ряд неметалла с разными степенями окисления, например генетический ряд серы со степенями окисления +4 и +6.

Затруднение может вызвать лишь последний переход. Если вы выполняете задания такого типа, то руководствуйтесь правилом: чтобы получить простое вещество из окнелгнного соединения элементе, нужно взять для атой цели самое восстановленное его соединение, например летучее водородное соединение неметалла .

III. Генетический ряд металла, которому соответствуют амфотерные оксид и гндроксид, очень богат саязями. так как они проявляют в зависимости от условий то свойства кислоты, то свойства основания. Например, рассмотрим генетический ряд цинка:

В органической химии также следует различать более общее понятие - генетическая связь и более частное понятие генетический ря. Если основу генетического ряда в неорганической химии составляют вещества, образованные одним химическим элементом, то основу генетического ряда в органической химии (химии углеродных соединений) составляют вещества с одикиконым числом атомов углерода в молекуле. Рассмотрим генетический ряд органических веществ, в кото-рый включим наибольшее число классов соединений:

Каждой цифре над стрелкой соответствует определенное урнпненне реакции (уравнение обратной реакции обозначено цифрой со штрихом):

Иод определение генетического ряда не подходит последний переход - образуется продукт не с двумя, и с множеством углеродных атомов, но аато с его помощью наиболее многообразно представлены генетические связи. И наконец, приведем примеры генетической связи между классами органических и неорганических соединений, которые доказывают единство мира веществ, где нет деления на органические и неорганические вещества.

Воспользуемся возможностью повторить названия реакций, соответствующих предложенным переходам:
1. Обжиг известняка:

1. Запишите уравнения реакций, иллюстрирующих следующие переходы:

3. При взаимодействии 12 г предельного одноатомного спирта с натрием выделилось 2.24 л водорода (н. у.). Найдите молекулярную формулу спирта и запишите формулы возможных изомеров.

Цыбина Любовь Михайловна Учитель химии Конспект урока.

Конспект урока по теме: «Генетическая связь между основными классами органических соединений. Решение задач».

Класс : 11 класс

Цель: создать условия для систематизации и углубления знаний учащихся о взаимосвязи органических веществ по схеме: состав – строение – свойства веществ и умении решать расчетные задачи.

Задачи:

Образовательные:

Обобщение и углубление знаний учащихся о взаимосвязи состава – строения – свойств органических веществ на примере углеводородов и кислородосодержащих гомологических рядов.

Расширение общекультурного кругозора учащихся

Развивающие:

Развитие умений анализировать, сравнивать, делать выводы, устанавливать причинно - следственную генетическую взаимосвязь между органическими веществами.

Уметь правильно выбирать алгоритм решения расчетной задачи.

Воспитательные:

Раскрытие мировоззренческой идеи о взаимосвязи состава, строения, свойств веществ; воспитание интеллектуально развитой личности; воспитание культуры общения.

Уметь работать по алгоритму и с дополнительной литературой.

Тип урока :

по дидактической цели: урок систематизации знаний;

по способу организации: обобщающий с усвоением новых знаний (комбинированный урок).

Технология обучения :

проблемное обучение;

информационно-коммуникационные

Методы, используемые на уроке:

объяснительно-иллюстративные:
– фронтальная беседа;
– объяснение учителя.

– схемы-таблицы, алгоритмы

практические:
– составление схем превращений и их выполнение.

дедуктивные:
– от известного к неизвестному;
– от простого к сложному.

Виды контроля:

текущий опрос,

работа по карточкам.

Используемые образовательные технологии:

Информационные

Технология актуализации личного опыта

Технология ориентации на познавательное развитие личности

Форма проведения : сочетание беседы с иллюстративно объяснительным материалом, самостоятельной деятельности учащихся.

Оборудование: компьютер, алгоритм решения расчетной задачи.

План урока

План урока

Задачи

I

Организационный момент

Подготовить учащихся к работе на уроке.

II

Актуализация опорных знаний

“Мозговой штурм”

(обзор изученного материала)

Подготовить учащихся к изучению нового материала. Повторение ранее изученных тем для выявления пробелов в знаниях и для их устранения. Совершенствовать знания и умения, подготовиться к восприятию нового материала.

III

Изучение нового материала

генетическая связь;

генетический ряд УВ и его разновидности;

генетически ряд кислородосодержащих УВ и его разновидности.

Развивать умение обобщать факты, строить аналогии и делать вывод.

Развивать способность учащихся к химическому прогнозированию и умению решать расчетные задачи с применением генетической взаимосвязи.

Развивать экологическое мышление.

Развитие культуры общения, умения высказывать свои взгляды и суждения и рациональные способы решения расчетной задачи.

IV

Закрепление полученных знаний

Повторение, воспроизведение усвоенного материала.

Отработка данного материала по заданиям в формате ЕНТ.

V

Подведение итогов урока

Восприятие чувства ответственности за полученные знания. Оценка деятельности учащихся на уроке. Рефлексия. Выставление отметок.

VI

Домашнее задание

Учебник: Химия для 11 класса А. Темирбулатова Н. Нурахметов, Р. Жумадилова, С. Алимжанова. §10.6 стр.119(23,26), с.150(18),

Рабочая тетрадь упр.107 а), б) стр.22.

1 этап урока

Организационный. Объявление темы урока. Актуализация опорных знаний.

Что означает понятие “генетическая связь”?
Превращение веществ одного класса соединений в вещества других классов;

Генетической связью называется связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения, то есть генезис веществ.
Ключевой момент урока – создание проблемной ситуации. Для этого использую проблемно-поисковую беседу, которая побуждает учащихся к предположениям, высказыванию своей точки зрения, вызывает столкновение идей, мнений, суждений.
Главная задача – указать учащимся на недостаточность их знаний об объекте познания, а также способов действий для выполнения предложенного им задания.

Сравнить, значит выбрать в первую очередь, критерии сравнения. Скажите, пожалуйста, какие критерии мы, по вашему мнению, должны сравнивать. Учащиеся отвечают:

Химические свойства веществ;

Возможность получения новых веществ;

Взаимосвязь веществ всех классов органических соединений.

2 этап урока

“Мозговой штурм” – фронтальная беседа с классом:

Какие классы органических соединений вы знаете?

Какая особенность в строении этих классов соединений?

Как строение вещества влияет на его свойства?

Какие основные формулы вы знаете, которые можно применять при решении расчетной задачи?

Используя знания о строении органических веществах, характеристике их общих формул, учащиеся самостоятельно записывают основные формулы и прогнозируют возможные химические свойства органических веществ.

3 этап урока

Осуществление генетической связи органических соединений

Первый вариант: этанол →этилен →этан →хлорэтан →этанол →уксусный альдегид → углекислый газ

второй вариант: метан →ацетилен→этаналь→этанол→бромэтан→этилен→углекислый газ

Третий вариант: ацетилен→этаналь→этанол→бромэтан→этилен→этанол→этилацетат

работа у доски по карточкам: решение расчетной задачи

Задача – 1: Из метана получили 6 кг метилформиата. Напишите соответствующие уравнения реакций. Вычислите, какой объём метана был израсходован?

Задача – 2: Сколько этилацетата можно получить при взаимодействии120г уксусной кислоты и 138г этанола, если выход продукта реакции составляет 90% от теоретического?

Задача – 3: Окислили 2 моль метанола. Образовавшийся продукт растворили в 200г воды. Вычислите содержание метаналя в растворе (в%)?

Правильное решение расчётных задач проектируется на смартбоарде.

Общий вывод :

Выделяем признаки, которые характеризуют генетический ряд органических веществ:

Вещества разных классов;

Разные вещества образованы одним химическим элементом, т.е. представляют собой разные формы существования одного элемента;

Разные вещества одного гомологического ряда связаны взаимопревращениями.

Знание генетической связи между различными классами органических веществ позволяет подбирать удобные и экономичные методы синтеза веществ из доступных реагентов.

4 этап урока

Повторение, воспроизведение усвоенного материала. Отработка данного материала по заданиям в формате ЕНТ. стр.119(23); Рабочая тетрадь упр.107 а), б) стр.22.

Краткий инструктаж по домашней работе: §10.6 стр.119(23,26), с.150(18),

5 этап урока

Подведение итогов. Рефлексия.

Учащиеся отвечают на вопросы:

Какие новые понятия были изучены на уроке?

Какие вопросы вызвали затруднения? И т.п.

Учитель ставит оценки тем, учащимся, которые показали хорошие и отличные знания в процессе урока, были активны.