Методическая разработка

Министерство образования и науки Нижегородской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Нижегородский автомеханический техникум»

(ГБОУ СПО «НАМТ»)

Методические указания по выполнению лабораторной работы «Получение этилена и изучение его свойств»

по дисциплине: «Химия»

Разработал преподаватель_____________

Т.В. Скрылева

Рассмотрено и утверждено на заседании

цикловой комиссии математических

и естественнонаучных дисциплин

Протокол №____ от______2015г.

Председатель комиссии______________

Т.И.Кабалина

г. Нижний Новгород

2015г.

Методическая разработка посвящается методике проведения лабораторных занятий, направленных на экспериментальное подтверждение теорети­ческих положений. В ходе лабораторных занятий у студентов формируются практические умения и навыки обращения с различными при­борами, установками, лабораторным оборудованием, а также исследовательские умения (наблюдать, сравнивать, анализиро­вать, устанавливать зависимости, делать выводы и обобщения, самостоятельно вести исследования, оформлять результаты).

Лабораторная работа может носить репродуктив­ный, частично-поисковый и поисковый характер.

В данной методической разработке рассматривается работа, носящая репродуктивный характер. Она отличается тем, что при её проведении студенты пользуются подробной инструкцией, в которой указаны: цель работы, пояснения (теория, основные характеристики), оборудование, аппаратура, материалы и их характеристики, порядок выполнения работы, таблицы, выводы (без формулировок), контрольные вопросы, учебная и специальная литература.

При выполнении работы используется компьютерная техника.

Лабораторная работа: Получение этилена и изучение его свойств.

Раздел: Органическая химия

Тема: Непредельные углеводороды - алкены.

Цель методической разработки: определение формы организации и характера лабораторных работ при изучении темы

Учащиеся должны знать:

- строение, химические свойства и практическое значение углеводородов;

- природу двойной связи;

- механизм реакций присоединения;

- способы получения углеводородов-алкенов.

Учащиеся должны уметь:

-получать вещества в лаборатории и проводить реакции для изучения свойств веществ;

-составлять уравнения реакций, характеризующих свойства алкенов.

Место и роль темы в курсе: Проводится после изучения темы для повторения и закрепления.

Цель работы:

1. Получение непредельных углеводородов на примере этилена лабораторным способом.

2. Доказательство наличия двойной связи в молекуле органического соединения - этилена.

Оборудование и реактивы:

- штатив с зажимом,

- штатив с пробирками,

- прибор для получения этилена,

- горелка,

- смесь этилового спирта (96%) с конц. H₂SO₄ (d= 1,84 г/см³) в соотношении 1:3,

- розовый раствор перманганата калия,

- разбавленный светло-желтый раствор бромной воды,

- лучинка.

Техническое обеспечение: Компьютер, проектор, видео:

1. Получение этилена и его горение.
2. Реакция этилена с раствором перманганата калия.
3. Взаимодействие этилена с бромной водой.

Пояснение.

Алкены - непредельные ациклические углеводороды, содержащие в молекуле одну двойную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле C_nH_2n.

Этилен относится к непредельным углеводородам-алкенам.

Свое второе название — «олефины» — алкены получили по аналогии с жирными непредельными кислота­ми (олеиновая, линолевая), остатки которых входят в состав жидких жи­ров — масел (от англ. oil — масло).

Свойство «непре­дельности» связано со способностью этилена вступать в реакции присоединения с образовани­ем предельных, или насыщенных, углеводородов — алканов, так как нали­чие подвижной, легко поляризуемой π-связи приводит к тому, что алкены химически более активны, чем алканы, и способ­ны вступать в реакции присоединения.

Лабораторный способ получения этилена осуществляется нагреванием этило­вого спирта (винного) с концентрированной серной кислотой H₂SO₄. Ненасыщенность этилена легко обнаружить реакцией с раствором пер­манганата калия и с бромной водой.

Электронное строение: Атомы C, связанные двойной связью, находятся в состоянии sp²-гибридизации, двойная связь является сочетанием - и -связей. По своей природе -связь резко отличается от -связи; -связь менее прочная вследствие перекрывания электронных облаков вне плоскости молекулы. Молекула этилена симметрична; ядра всех атомов расположены в одной плоскости и валентные углы близки к 120°; расстояние между центрами атомов C равно 0,134 нм. Имея в молекуле двойную связь, состоящую из - и -связей, этилен способен присоединять два одновалентных атома или радикала за счет разрыва -связи.

Физические свойства: Этилен (этен) – бесцветный газ с очень слабым сладковатым запахом, немного легче воздуха, малорастворим в воде.

Химические свойства

• Способность к реакциям присоединения

1. Присоединение водорода (реакция гидрирования):

2. Присоединение галогенов (реакция галогенирования):

При добавлении к алкену брома (в виде бромной воды) бурая окраска брома быстро исчезает. Эта реакция является качественной на двойную связь.

3. Присоединение галогеноводородов (реакция гидрогалогенирования):

4. Присоединение воды (реакция гидратации):

5. Реакция окисления (реакция гидроксилирования):

Этилен легко окисляется уже при обычной температуре, например при действии перманганата калия. Если этилен пропускать через водный раствор перманганата калия KMnO₄, то характерная фиолетовая окраска последнего исчезает, происходит окисление этилена перманганатом калия (качественная реакция на двойную связь):

6. Реакциия полимеризации.

Они протекают при повышенной температуре, давлении и в присутствии катализаторов:

Характер выполняемой работы – репродуктивный

Форма организации работы – фронтальная

Порядок выполнения работы:

А) Допуск к работе: (Фронтальная беседа)

К какой группе углеводородов относится этилен?

Какие углеводороды называют алкенами?

Какие углеводороды называют непредельными?

Запишите молекулярную, сокращённую и развёрнутую структурные формулы этилена (этена).

Как можно получить этен в лаборатории?

Какие реакции характерны для алкенов?

Как с помощью качественных реакций определить непредельный характер алкенов?

Б) Проведение инструктажа по технике безопасности.

Правила нагревания веществ и правила работы с концентрированными кислотами.

-Прогрейте сначала всю пробирку-реактор, затем нагревайте пробирку у донышка.

-Не касайтесь пламенем границы жидкость — воздух.

-Вспомните порядок действий, предотвращающих засасывание жидкости в пробирку-реактор.

- Выньте газоотводную трубку из пробирки с водой, не прекращая нагревания пробирки с веществом, в противном случае жидкость из пробирки может перебросить в раскаленную пробирку с веществом и пробирка лопнет.

-Пробирка закреплена правильно, если она не выпадает из лапки и может быть слегка повернута вокруг своей оси.

-Нагревайте осторожно сначала всю пробирку, а затем, не вынимая ее из пламени, ту часть, где находится вещество.

-Не наклоняйтесь над нагреваемой пробором.

Правила безопасности при работе со спиртовкой?

-При пользовании нагревательным прибором запрещается:

1) Передача зажженной спиртовки. 2) Зажигание одной спиртовки от другой.

- Гасите спиртовку только накрывая пламя колпачком.

В) Обеспечение студентов каждой группы:

а) необходимым оборудованием,

б) необходимыми реактивами.

Пробирка-реактор со смесью этилового спирта и концентрированной серной кислотой, с прокаленным речным песком стоит у каждого учащегося в штативе на столе (заранее готовит лаборант), а также растворы перманганата калия и бромной воды, спиртовка и лучинка.

Г) Просмотр видео: Лабораторная работа «Получение этилена и изучение его свойств»

Д) Выполнение студентами лабораторной работы по инструкции с методическими рекомендациями:

Ход работы

1. Получение этилена

Внести в пробирку 6—8 капель заранее приготовленной смеси из этилового (винного) спир­та с концентрированной серной кислотой и несколько крупинок прокаленного речного песка для равномерного кипения. Закрыть про­бирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепить в за­жиме штатива.

Смесь в пробирке нагреть (осторожно!) над пла­менем горелки. Концентрированная серная кислота — окислитель, поэтому на­ряду с этиленом образуется ряд продуктов окисления органических соединений, например СО₂, уголь (смесь при этом чернеет), а также другие побочные продукты.

1. Горение этилена.

Выделяющийся газ под­жечь у конца газоотводной трубки. Этилен горит светящимся пламенем.

1. Взаимодействие этилена с раствором перманганата калия и бромной водой.

Не прекращая нагревания пробирки со смесью спирта и серной кислоты (H₂SO₄ – конц.) опустить газоотводную трубку сначала в пробирку с 5 каплями бромной воды так, чтобы конец газоотводной трубки касался дна пробирки, а затем в другую пробирку, содержащую 5 капель розового раствора перманганата калия. Растворы обесцвечиваются. Записать наблюдения.

Е) Уборка рабочего места.

Ж) Составление отчета о выполнении лабораторной работы и запись выводов:

А) Заполните таблицы к каждому опыту.

Б) Запишите уравнения реакций к каждому опыту.

В) Ответьте на предлагаемые вопросы.

Выводы:

1. Написать уравнение реакции получения этилена из этилового спирта в присутствии серной кислоты.

2. Какую роль играет конц. H₂SO₄ при получении этилена из этилового спирта?

3. Написать уравнения реакций:

а) горения этилена;

б) присоединения к этилену брома;

в) окисления этилена перманганатом калия;

4. Объяснить, почему этилен обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия.

З) Подготовка ответов на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какие непредельные углеводороды являются алкенами?
2. Дайте характеристику двойной связи: сравните с одинарной связью её длину, энергию.
3. Почему наличие двойной связи делает алкены более реакционноспособными по сравнению с алканами?
4. Назовите промышленные способы получения алкенов.

1. Литература:

1. Ерохин Ю.М. Химия: учебник. - М., 2010.
2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. проф. учеб. заведений / О.С.

Габриелян, И.Г. Остроумов. - М, 2012.

1. Габриелян О.С. Практикум по общей, неорганической и органиче­ской химии: учеб. пособие для студ. сред. проф. учеб. заведений / Габрие­лян О.С., Остроумов И.Г., Дорофеева Н.М. - М., 2007