Лекция 9 Тема: «Химические свойства алканов. Применение и способы получения алканов.»

Лекция 9

Тема: «Химические свойства алканов. Применение и способы получения алканов.»

Цель: 1. Рассмотреть химические свойства алканов: реакции замещения, отщепления, окисления и разрыва цепи. Рассмотреть основные способы лабораторного и промышленного получения алканов, их физические свойства. Познакомить учащихся с природными источниками углеводородов. Сформировать умение составлять уравнения реакций с участием алканов.

2. Развивать умения строить формулы веществ по названиям и называть вещества по формулам, составлять формулы изомеров и гомологов.

3.Воспитывать творческий интерес к предмету.

Оборудование и реактивы: бензин или керосин, парафин, стакан с водой, спиртовка, свеча, фарфоровая чашка, спички

План занятия:

Организационный момент: приветствие, перекличка Опрос опорных знаний. Мотивация: вступительное слово учителя о природных источниках УВ Изучение нового материала:

Способы получения алканов Физические свойства алканов Алгоритмрешения задач на вывод формулы вещества Химические свойства алканов Применение предельных УВ

Ход занятия:

2. Опрос опорных знаний:

Фронтально - общая формула алканов, правила номенклатуры, названия гомологов метана, названия радикалов Письменно по карточкам

Мотивация: вступительное слово учителя о природных источниках УВ: основные источники – нефть, природный и попутный нефтянной газы, каменный уголь. Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 млн. лет назад в толще Земли. Происхождение нефти – одна из сокровенных тайн природы. Современная наука имеет веские доказательства того что в доисторические времена микроскопические морские растения и животные оказались включенными в осадочные пороы, образовавшиеся на дне моря. в результате все более глубокого погребения под толщей осадочных пород органические вещества подверглись воздействию высоких температур и давления, что привело к их термическому разложению и образованию нефти и газа. Демонстрация коллекции «природные источники углеводородов». В настоящее время углеводородное сырье дает более 80% всей энергии потребляемой человечеством.

4.Изучение нового материала:

Способы получения алканов: способы получения алканов, как и любых других практически значимых веществ, можно разделить на промышленные и лабораторные (схема):

Используя данные §11 запишите в тетрадь уравнения химических реакций которые соответствуют данной схеме.

Физические свойства алканов

В любом гомологическом ряду с увеличением числа атомов углерода в цепи возрастают температуры плавления, кипения, плотность веществ. Таким образом алканы могут существовать в трех агрегатных состояниях. Демонстрация пропана или бутана в зажигалках, бензина, вазелина, парафиновой свечи.

С1-С4-газы; С5-С15- жидкости с С16 твердые вещества

Алгоритм решения задач на вывод формул вещества (запись)

Обозначить формулу вещества с помощью индексов х, у,z по числу элементов в молекуле. Если в условии не дана массовая доля одного элемента, вычислить ее как разность 100% и массовых долей всех остальных элементов. Найти отношение индексов х:у:z как отношение частных от деления массовой доли элемента на его относительную атомную массу. привести частные от деления к отношению целых чисел. Определить простейшую формулу вещества. В задачах на нахождение формул органических веществ часто требуется сравнить относительную молекулярную массу простейшей формулы с истинной, найденной по условию задачи (чаще всего плотности по воздуху или водороду) отношение этих масс дает число, на которое надо умножить индексы простейшей формулы.

Задача: углеводород, плотность паров котрого по водороду равна 15, содержит 80% углерода. Найдите его молекулярную формулу.

Дано:  решение

щ(С)=80%  обозначим формулу углеводорода СхНу.

Dн2(в-ва)=15  вычислим массовую долю водорода в соединении:

СхНу-?  щ(Н)=100-щ(С)=100-80=20%

Найдем отношение индексов х:у=щ(С)/Аr(С):щ(Н)/ Аr(Н)4;  80/12:20/1=6,67:20=6,67/6,67:20/6,67=1:3

Простейшая формула соединения СН3.

Расчитываем относительную молекулярную массу углеводорода Мr(СхНу)=2* Dн2(в-ва)=2*15=30

Сравним ее с относительной молекулярной массой простейшей формулы: Мr(СН3)12+3=15, Мr(СхНу)/ Мr(СН3)=30/15=2

Число атомов обоих элементов в простейшей формуле надо увеличить в два раза. С2Н6

Решение задач.

Химические свойства алканов

Т. к связи в алканах малополярные, то для них характерны радикальные реакции. Отсутствие р-связей делает невозможным реакции присоединения. Наиболее характерны для алканов реакции замещения, отщепления, горения

Реакции замещения: а) с галогенами (с СL - на свету, с Вr - при нагревании). СН4+СL2=СН3СL+НСL; б) замещение может происходить с азотной кислотой при т=1400 (реакция коновалова), при этом образуются нитросоединения СН4+НNO3→СН3-NО2+Н2О; в) в атмосфере фтора происходит следующая реакция СН4+4F2→СF4+4НF в атмосфере хлора алканы могут сгореть СН4+2СL2→4НСL +С; г) к свободнорадикальному замещению относятся реакции окисления алканов СН4+[O]→CH3OH. Реакции отщепления: а)дегидрирование CH3-CH3→CH2=CH2+H2; б)крекинг алканов CH3-СН2-СН2-CH3→С2Н6+С2Н4; в) полное термическое разложениеСН4→С+2Н2 для метана характерен пиролиз 2СН4→С2Н2+3Н2. Реакции окисления: а) алканы горят с образованием углекислого газа и воды СН4+2О2→СО2+2Н2О+Q механизм реакции радикальный (демонстрация горения свечи); б) при недостатке кислорода алканы могут сгорать до угарного газа или с образованием сажи: 2СН4+3О2→2СО+4Н2О; СН4+О2→С+2Н2О(реакции пиролиза); в) каталитически алканы могут окисляться с разрывом С-С связи примерно в середине молекулы: CH3-СН2-СН2-CH3 +5О2→4С2Н3СООН+2Н2О Алканы подвергаются изомеризации при нагревании на катализаторе ALCL3: CH3-СН2-СН2-CH3→ CH3-СН(СН3)-CH3 Алканы с 6 и более атомами углерода вступают в реакции дегидрирования с образованием цикла: С6Н14→циклогексан  +Н2 Алканы с 6 и более атомами в цикле в присутствии катализатора превращаются в ароматические УВ за счет отщепления четырех молекул водорода. Процесс называется ароматизацией алканов и используется в промышленности для повышения качества бензина и получения аренов. реакции дегидрирования характерны для гомологов метана в присутствии катализатора при повышенной температуре приводых УВ.

Схема как итог занятия составляется и записывается в тетрадь.

Применение предельных УВ

Подобно тому как строение вещества определяет его реакциолнную способность, так и свойства во многом обуславливают области применения соединения. Газообразные алканы – это не только бытовое и промышленное топливо, но и сырье дляхимической промышленности. Из них получают галогенпроизводные, в том числе полностью фторированные УВ (фреоны), являющиеся хладоагентеми бытовых и промышленных холодильников и кондиционеров. Метан идет на производство ацетилена. Из этана и пропана получают непредельные УВ и далее полимерные материалы. Жидкие УВ –это, прежде всего, топливо для двигателей различного типа, растворители, сырье для получения алкенов.