Презентація. Алкани. Хімічні властивості алканів.

Матеріали до уроків.

Тема. Органічні речовини. Алкани. 10 клас.

Хімічні властивості алканів.

Учитель хімії

навчально – виховного комплексу

«Загальноосвітня школа І – ІІІ ступенів №7

– дошкільний навчальний заклад»

Джос Людмил а Григорівн а

м. Добропілля

2020р

Тема уроку. Хімічні властивості алканів: повне й часткове окиснення, хлорування, термічний розклад, ізомеризація. Механізм реакцій заміщення.

Мета уроку: формувати в учнів знання про хімічні властивості алканів; вивчити хімічні властивості алканів; показати значення реакцій горіння, повного й часткового окиснення для алканів; дати уявлення про хімізм реакцій заміщення.

Розвивати навички й уміння складати рівняння хімічних реакцій на прикладі хімічних властивостей алканів; вміння порівнювати, аналізувати, самостійно робити висновки, формулювати гіпотези на основі спостережень, дослідів; розвивати логічне мислення, вміння будувати причинно-наслідкові взаємозв'язки, вміння працювати самостійно, користуватися інформаційно-комунікаційними можливостями мережі Інтернет та електронними ресурсами .

Хімічні властивості алканів

I. Перевірка домашнього завдання( письмово, завд. до всіх учнів):  

1.Визначити формули та назви речовин, якщо:

а) М r ( С nH2n+2) = 1 28        

б) М r ( С nH2n+2) = 86       

2. Які є способи добування алканів?

ІІ . Мотивація навчальної діяльності .

• Описуючи речовину, ми характеризуємо її фізичні і хімічні властивості. Що означає «описати хімічні властивості речовини»?
• -          з чим вона реагує;
• -          за яких умов;
• -          що при цьому утворюється.
• Отже, розглянемо хімічні властивості алканів .

C 2 H 6 Лабораторні методи: 1. Гідроліз карбіда алюмінія. Al 4 C 3 + 12 H 2 O - 4 Al ( OH ) 3 + 3CH4 2. Реакція Вюрца ( збільшення карбонового ланцюга вдвічі) 2CH3Cl + 2Na - CH3 – CH3 + 2NaCl 3. Декарбоксілірування солей карбонових кислот ( реакція Дюма) CH3COONa + NaOH - CH4 + Na2CO3 " width="640"

Добування алканів

Промислові методи:

• 1. З природнього газу, з нафти.
• 2. Гідрування алкенів.

C 2 H 4 + H 2 - C 2 H 6

Лабораторні методи:

• 1. Гідроліз карбіда алюмінія.

Al 4 C 3 + 12 H 2 O - 4 Al ( OH ) 3 + 3CH4

• 2. Реакція Вюрца ( збільшення карбонового ланцюга вдвічі)

2CH3Cl + 2Na - CH3 – CH3 + 2NaCl

• 3. Декарбоксілірування солей карбонових кислот

( реакція Дюма)

CH3COONa + NaOH - CH4 + Na2CO3

Хімічні властивості алканів

• Ми всі з вами свідки багатьох випадків реакцій саме серед алканів , часом ми не звертаємо уваги на ці явища, коли клацаємо запальничку, або запалюємо на кухні газ… , коли авто рухається завдяки газу чи бензину…
• Ці явища, це фізична чи хімічна властивість?
• Що таке парафіни?
• Які речовини називали раніше “хімічними мерцями ”?

Хімічні властивості алканів

Тема нашого уроку - «Хімічні властивості алканів».

Сьогодні ми спробуємо розібратися в основних хімічних властивостях алканів, навчимося складати рівняння відповідних реакцій.

• І почнемо саме з реакції горіння, або повного окиснення :

СН4+2О2 = СО2 + 2Н2О + 880 кДж енергії!

• Метан – цінний вид палива, але і небезпечний в суміші з киснем 1:2, або повітрям 1:10
• Так само реакція повного окиснення характерна для інших алканів . В робочому зошиті запишіть загальне рівняння реакції горіння:

2 С nH 2 n +2 + (3 n +1) O 2 = n CO 2 + ( n -1) H 2 O

• Спираючись на цей алгоритм , запишіть рівняння реакції повного окиснення пропану та бутану, що горить в запальничці і ще, складіть рівняння реакції для горіння етану.

4CO2 + 6H2O C3H8 + 5 O2 - 3CO2 + 4H2O 2C4H10 + 13O2 - 8CO2 + 10H2O При нестачі кисню відбувається неповне окиснення , внаслідок чого утворюється чадний газ: СН4+2О2 = СО + 2Н2О Метан – цінний вид палива, але і небезпечний в суміші з киснем 1:2, або повітрям 1:10 Суміш СН4 і О2 дуже вибухонебезпечна. Спричинює аварії в шахтах, може статися вибух в приміщенні. Саме тому, щоб  своєчасно встановити виток газу , до побутового газу додають  метилмеркаптан – речовину з характерним неприємним запахом. " width="640"

Хімічні властивості алканів

Відповідь:

• 2C2H6 + 7O2 - 4CO2 + 6H2O
• C3H8 + 5 O2 - 3CO2 + 4H2O
• 2C4H10 + 13O2 - 8CO2 + 10H2O
• При нестачі кисню відбувається неповне окиснення , внаслідок чого утворюється чадний газ:
• СН4+2О2 = СО + 2Н2О
• Метан – цінний вид палива, але і небезпечний в суміші з киснем 1:2, або повітрям 1:10
• Суміш СН4 і О2 дуже вибухонебезпечна. Спричинює аварії в шахтах, може статися вибух в приміщенні. Саме тому, щоб  своєчасно встановити виток газу , до побутового газу додають  метилмеркаптан – речовину з характерним неприємним запахом.

40 C + 42H2O " width="640"

Хімічні властивості алканів

Горіння вищіх алканів.

Алкани з великим числом атомів Карбону при горінні можуть утворювати вуглець.

Побутові свічки, що складаються із суміші твердих вищіх алканів, при горінні утворюють полум ’ я, що утворює кіптяву. Кіптява – це частинки сажі ( вуглецю), які не встигають згоріти.

Приклад:

2С20H 42 + 21O2 - 40 C + 42H2O

Хімічні властивості алканів

• Реакцією горіння можна скористатися, щоб довести якісний склад алканів ( наявність атомів C та H в молекулі) :

• а)  газ, що утворюється пропускають через вапняну воду – вона каламутніє ( ознака якісної реакції)

СО2  + Са(ОН)2  → СаСО3 ↓+ Н2О

• б)  на холодному склі, що потримати над полум’ям – конденсується  вода .

Отже,   до складу  алканів входять С і Н

Є хімічні реакції, що пов’язані з кольорами. Цікаво, чи змінює колір розчин калій перманганату KMnO4 та бромної води Br2 при взаємодії з алканами?

Хімічні властивості алканів

• За нормальних умов алкани досить інертні:

• не реагують з лугами та кислотами;
• не окиснюються перманганатом калию KMnO4 ;
• не знебарвлюють бромну воду Br2 .

Цікаво, що у XIX столітті алкани називали “ хімічними мерцями”, поясніть, чому.

Хімічні властивості алканів

Алканам реакції приєднання не характерні .

Для алканів характерні реакції заміщення . Подумайте та дайте пояснення щодо цього.

Отже - реакції заміщення  – галогенування . Приклад:

C H 4 + Cl : Cl = C H 3 Cl + H Cl хлорметан та хлороводень

Зверніть увагу на дошку – чорним кольором позначено атом Карбону , зеленим – Гідрогену і червоним – Хлору .

Для алканів характерні ланцюгові реакції . На світлі молекула хлору розпадається на атоми ( Cl-) , а метан при «зустрічі» з хлором на долі секунди утворюється на радикал метіл( CH3-) . Саме тому механізм реакції називають радикальним:

• C H 4 + Cl : Cl = C H 3 Cl + H Cl хлорметан та хлороводень Зверніть увагу на дошку – чорним кольором позначено атом Карбону , зеленим – Гідрогену і червоним – Хлору . Для алканів характерні ланцюгові реакції . На світлі молекула хлору розпадається на атоми ( Cl-) , а метан при «зустрічі» з хлором на долі секунди утворюється на радикал метіл( CH3-) . Саме тому механізм реакції називають радикальним:

Cl2 Br2 I2 3 . Галогенування під дією фтору і хлору може вийти з під контролю і набути взривного характеру. " width="640"

Хімічні властивості алканів.

Галогенування. Механізм реакції.

1. Галогенування розпочинається тільки під дією ініціатора реакцій, які відносять до радикальних ( УФ- світло, радикальні реагенти, нагрівання).

2. Реакційна здатність галогенів зменьшується в ряді:

F2 Cl2 Br2 I2

3 . Галогенування під дією фтору і хлору може вийти з під контролю і набути взривного характеру.

Хімічні властивості алканів

• У 1956 році за дослідження механізму ланцюгових реакцій Микола Миколайович Семенов отримав Нобелевську премію.

• Також досліджував механізм галогенування і наш співвітчизник Євген Олексійович Шилов.

Отже, а лгоритм запису галогенування (радикальний механізм):

• C n H 2 n +2 ----------------- CnH 2 n +1 Cl --------------------- CnH 2 nCl 2------------ … ----- CnCl 2 n +2
• Наступна речовина у схемі є продовженням попередньої.
• Отже, запишіть ланцюгову реакцію хлорування метану.

Хімічні властивості алканів

Отже: Реакції заміщення  – галогенування

СН4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

• хлорметан   -  використовують в холодильних установках, в медицині для місцевої  анестезії, в органічному синтезі

                   світло

• CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2+ HCl

                         дихлорметан –  розчинник

                   світло

• CH2Cl2+ Cl2 → CHCl3+ HCl

                       трихлорметан  (хлороформ) – розчинник, анестезуюча дія, раніше

використовували в медицині для знеболювання

• У 1847 році акушер Симпсон уперше використав CHCl3 для наркозу під час пологів.

CHCl3 + Cl2→CCl4+ HCl

терахлорметан  – розчинник, протипожежний засіб, але не в закритих приміщення. Оскільки утворюється  отруйний фосген СОСl2

Сумарне рівняння:  

                      світло

                        СН4 + 4Cl2 →  CCl4+ 4HCl

                                 світло

• С2Н 6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl

хлоретан   - в медицині для швидкого охолодження шкіри і м’язів при  вивихах і  розтягненнях

• Усі продукти хлорування алканів токсичні  й руйнують озоновий шар.

Хімічні властивості алканів

Термічний розклад алканів.

• Термічний розклад алканів залежить від температури нагрівання
• t = 5000 С відбувається руйнування зв’язків між атомами Карбону, що веде до утворення вуглеводнів з меншою молекулярною масою – термічний крекінг

(детально ви його розглядати будете при вивченні теми «Нафта»)

• С4Н10 = С2Н6 + С2Н4
• t = 10000 С відбувається повний розпад вуглеводнів до простих речовин
• CH 4 = С + 2Н2 або: С2Н 6 → 2С + 3Н2

t = 15000 С - з метану та етану можна отримати ацетилен

• CH 4 = С2Н2 + 3 Н2
•   Н2 – для добування НСl , NH3
•   С – для добування гуми і фарб

CH3- CH-CH2-CH3 ( 2- метилбутан) / CH3 " width="640"

Хімічні властивості алканів

Ізомерізація.

Під впливом температури та за наявністю каталізатора алкани нормальної будови перетворюються на алкани з розгалудженим ланцюжком, відбувається ізомеризація - перебудова карбонового скелета з утворенням алканів розгалуженої будови.

Приклади:

СН3-СН2-СН2-СН3 = ? , або: ізобутан

AlCl3 t

CH3- CH2-CH2-CH2-CH3 ( н - пентан) - CH3- CH-CH2-CH3 ( 2- метилбутан)

/

CH3

Хімічні властивості алканів.

Цікаво про алкани .

• 1.      До складу  феромонів   тварин входять деякі  вищі алкани. Запах феромонів приваблює комах або їх відлякує. Наприклад, феромон тривоги в мурашок-древоточців містить насичений вуглеводень декан. Вуглеводи С16-С36, які є в поверхневому шарі кутикул рослин, запобігають їхньому висиханню. У ході еволюції насичені вуглеводні, які виробляють квітки орхідеї роду Оphrys (О. sphegodes), набули нової функції - приваблювання комах.
• 2.       На поверхні фруктів воскоподібна плівка містить гомологи метану.
• 3.      Парафін ( С18 – С35) – використовується в медицині (парафінотерапія)
• 4.      Вазелінова олія (до С25)  - у медицині, парфумерії, косметології
• 5.       Вазелін (до С25)  - у медицині для виготовлення мазей
• 6.      Спрей-заморозку «Doc Sprt» використовують для швидкого охолодження шкіри і м’язів при  вивихах і  розтягненнях. Містить зріджені пропан і бутан (раніше С2Н5Сl – токсичний)
• 7.       Спрей «Дин фріз» - зовнішній засіб для лікування  болю в м’язах, попереку, ревматичного болю, болю від забиття, судом, розтягнення зв’язок. Головна його складова – С5Н12 (на шкірі випаровується, поглинаючи тепло, охолоджує ділянку шкіри.)

Хімічні властивості алканів. Підсумок. Отже, ключова ідея:

Алкани хімічно неактивні речовини, завдяки чому їх називають парафінами.

Алкани не окиснюються розчином калій перманганату та бромною водою.

Алкани не взаємодіють з лугами та кислотами.

Алканам не характерні реакції сполучення.

Алканам характерні реакції заміщення.

Алкани вступають в реакції ізомерізації.

Алкани вступають в реакції термічного розкладу.

Хімічні властивості алканів

Закріплення і узагальнення знань:

1. Виберіть реакції, характерні для алканів:

•   А. Повне окиснення;
•   Б. Каталітичне приєднання водню;
•   В. Приєднання брому;
•   Г. Окиснення розчином калій перманганату;
•   Д. Заміщення за участю хлору;
•   Ж. Термічний розклад.

2. Здійснити перетворення:( дом. завд. )

   С → СН 4  → СН 3Cl  → C2H6  → C2H5Br

3.  Обчисліть,  який об’єм карбон (ІV) оксиду утвориться внаслідок згоряння пропану об’ємом 15л. ( дом. завд. )

Узагальнення.

Що повторили? Що вивчили? Що хотілося б дізнатися ще?

Хімічні властивості алканів

Домашнє завдання.

1. Підготувати проект - повідомлення Цікаве - про алкани.

2. Д\з - підручник – хімічні властивості алканів.

Додаткове завдання – біографія Євгена Шилова та Миколи Семенова.

3. Здійснити перетворення за вказаною схемою:

С → СН 4  → СН 3Cl  → C2H6  → C2H5Br

Записати

4. Розв ’ язати задачу за запропонованою умовою.

   Обчисліть,  який об’єм карбон (ІV) оксиду утвориться внаслідок згорання пропану об’ємом 15л.

Дякую за увагу.