Глюкоза - альдегидоспирт - разработка урока 10 кл
план-конспект урока по химии (10 класс)

Разработка  урока

«Глюкоза - альдегидоспирт»

(для  учащихся  10  класса)

Урок  разработала  и  провела

учитель  химии  ВКК

Чилданова Ольга Александровна.

Анадырь 2024

Цель урока: 

изучение состава, строения и свойств глюкозы, формирование представлений о группе органических веществ с двойственными свойствами (на примере глюкозы), доказать экспериментальным путём, что глюкоза – альдегидоспирт.

Задачи урока.

Обучающие:

Провести исследование по изучению строения, физических и химических свойств глюкозы. Сформировать умение предсказывать строение молекулы вещества исходя из его химических свойств.

Развивающие:

Формирование навыков ставить проблему, определять цель, выдвигать и проверять гипотезу; умения наблюдать, сравнивать изучаемые явления, выявлять причинно-следственные связи, выделять внутрипредметные и метапредметные связи; умения и навыков обобщения, умозаключения.

Воспитывающие: 

Формировать потребности в познавательной деятельности и ценностное отношение к знаниям; воспитать культуру общения через работу в парах «ученик - ученик», «учитель - ученик»; посредством химического эксперимента прививать навыки трудолюбия, аккуратность; воспитать у учащихся наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу и культуру эксперимента.

Методы обучения: проблемно-исследовательский, объяснительно-иллюстративный.  

Форма проведения: урок-исследование.

Оборудование урока: исследуемое вещество (глюкоза) (крист.), раствор 40%, лакмус, растворы нашатырного спирта, нитрата серебра, сульфата меди (II), NaOH, формалина, глицерина, уксусной кислоты и вода, спиртовка, спички, держатель, пробирки

Ход урока.

I. Организационный момент. Мотивация к учебной деятельности.

Цель: Активизация каждого обучаемого, вызов интереса к теме и определение цели ее рассмотрения.

Учитель: Мы продолжаем изучение класса кислородсодержащих соединений – «Углеводы» и сегодня на уроке начнём знакомство с моносахаридами, в молекулах которых может содержаться от 4 до 10 атомов углерода. На уроке мы проведём исследование одного из моносахаридов: его состав, строение и свойства. Запишите число и оставьте место для темы урока, которую вы сформулируете сами.

Цель – в ходе экспериментальной работы исследовать строение и свойства одного из важнейших моносахаридов.

II. Определение темы и задач урока.

Инструктаж по ТБ о правилах работы с растворами кислот и щелочей,  реактивы с нагревательными  приборами  на  каждом  столе.

Ход урока:

Учитель: Как можно определить элементный (качественный) состав вещества?

Ученик: Нагреть. При нагревании органические вещества разлагаются.

Задание №1:

Определите элементарный состав исследуемого вещества.

Для определения элементарного состава вещества проведите следующий   эксперимент.

Методика проведения эксперимента: (в рабочих листах)

Учитель: Поместите немного исследуемого вещества в сухую пробирку и   нагрейте в пламени спиртовки.  По ходу нагревания будете наблюдать   стадии разложения исследуемого вещества. Какие элементы входят в состав   данного вещества?  

Ученик:

 При нагревании данного вещества в пламени спиртовки, наблюдаем появление аморфного вещества, а затем оно чернеет, а на стенках пробирки появляется капельки воды, следовательно, в состав входит: С, Н и О. или

С и Н.

Учитель: Решите задачу.

Задача:

Определите молекулярную формулу глюкозы, если известно, что при сгорании этого вещества массой 18 г, образуется 13,44 л углекислого газа и 10,8 мл воды. Также известно, что при разложении 1 моль этого вещества образуется 2 моль молочной кислоты.  

Решение: (один ученик у доски, остальные на местах).

n(C)=n(CO2)=13,44:22,4=0,6;

m(C)=0,6*12=7,2;  n(H)=n(H2O)*2=10,8:18*2=1,2

m(H)=1,2*1=1,2; m(O)=18-7,2-1,2=9,6; n(O)=9,6: 16=0,6

n(C)=n(H)=n(O)=0,6:1,2:0,6=1:2:1 CH2O- простейшая формула.

А = 2СН3СНОНСООН, следовательно, М=180 М(СН3СНОНСООН)

следовательно, молекулярная формула   – C6H12O6, вещество?

Ученик: Глюкоза

Учитель: Глюкозу вы изучали на уроках биологии, что вы знаете об этом веществе?

Ученики: Вспоминают где и как природе образуетя глюкоза и её значение:

Глюкоза- ценное питательное вещество, источник энергии для клеточных реакций, участвует в обменных процессах в живых организмах…

Учитель: Тема нашего урока?

Ученик: Глюкоза.

Учитель: Её эмпирическая формула С6Н12О6. Достаточно ли знаний только эмпирической формулы для определения свойств вещества?

Ученик: Свойства веществ определяются его строением.

Учитель: Чем мы с вами сегодня займемся? Каковы задачи нашего урока?

Ученик: Изучить строение и свойства глюкозы.

Учитель: Давайте вспомним кислородсодержащие соединения, которые мы уже изучили и их функциональные группы.

Ученик: Гидроксильные соединения: Спирты и фенолы – ОН группа;

Карбонильные соединения: Альдегиды – RCOH; Кетоны RCOR;

 Карбоновые кислоты –RCOOH.        

Учитель: 

- Если глюкоза-кислородосодержащее соединение, то какие функциональные группы могут содержаться в ее молекуле?

- Сегодня в ходе нашей исследовательской работы мы попробуем ответить на наши вопросы и разгадать её тайны.

III. Ученики выдвигают гипотезу: 1) молекула глюкозы может содержать функциональные группы атомов – ОН, одну или несколько, так как в молекуле 6 атомов кислорода)

2) альдегидную группу   - С = О

                                       ׀

                                      Н

3) карбоксильную группу – СООН

Учитель: Любую гипотезу необходимо проверить опытным путём. Поэтому мы разделимся на 3 группы и каждая группа проверит экспериментальным путём гипотезы нашего исследования.

IV. Проверка гипотезы: Проведение эксперимента группами. Данные исследования заносим в таблицу опорного конспекта. Инструктаж по ТБ

1 группа: Изучение физических свойства глюкозы.

Определите агрегатное состояние, цвет и растворимость глюкозы в воде.   Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Проверим, является ли глюкоза кислотой. Для этого полученный раствор глюкозы и раствор уксусной кислоты исследуем индикаторами. Что наблюдаете? Вывод: Глюкоза не изменяет окраски индикаторов, следовательно в отличие от уксусной кислоты, не содержит карбоксильную группу, поэтому не проявляет кислотных свойств.

Изучение строения и химических свойств глюкозы.

Согласно теории химического строения А.М. Бутлерова, мы знаем, что свойства веществ зависят от его строения и, наоборот, по свойствам вещества, можно предположить его строение. Для того, чтобы выяснить строение глюкозы, проверьте опытным путём, какие группы она содержит.

Методика проведения эксперимента:

На ваших столах находится раствор глюкозы реактивы: бумажные индикаторы, растворы медного купороса, щёлочи, аммиачный раствор оксида серебра (I)

2 группа проверяет наличие гидроксильных групп. 

Так как в молекуле глюкозы 6 атомов кислорода, поэтому проверим, является ли глюкоза многоатомным спиртом. Для этого проведём качественную реакцию на многоатомный спирт глицерин и такую же на раствор глюкозы со свежеприготовленным раствором гидроксида меди(II).

В одну пробирку прилейте 0,5 мл раствора глицерина, в другую 0,5 мл раствора глюкозы и в каждую добавьте 2 мл раствора гидроксида натрия и по 1 мл раствора сульфата меди(II). Какой общий признак наблюдаете в обеих пробирках? Наличием каких функциональных групп в глюкозе обусловлен такой же признак как у глицерина?

3 группа проверяет наличие альдегидной группы. 

Проверим, содержит ли глюкоза альдегидную группу. Для этого выполните   качественную реакцию на муравьиный альдегид – реакцию «серебряного   зеркала» и такую же реакцию проведём на раствор глюкозы. В одну пробирку прилейте раствор формальдегида, в другую раствор глюкозы по 1 мл каждого раствора. В каждую пробирку прилейте по 1 мл аммиачного раствора оксида серебра и осторожно нагрейте. Что наблюдаете в обеих пробирках? Наличием какой функциональной группы обусловлена эта реакция?

4. Демонстрационный опыт.

Учитель: Как ещё можно доказать наличие альдегидной группы в молекуле в молекуле глюкозы?

Ученик: Использовать свежеприготовленный гидроксид меди(II).

Ученик демонстрирует опыт формальдегида с гидроксидом меди, другой

ученик демонстрирует опыт глюкозы с гидроксидом меди(II). В обоих случаях появляется осадок морковного цвета.

После всех опытов:

1. Оформление результатов эксперимента в виде таблицы.
2. Обсуждение результатов

Учитель: Из трёх гипотез, выдвинутых вами, подтвердились только две. Какие? И как будет звучать тема нашего урока?

Ученик: Мы выяснили, что глюкоза - это альдегид и одновременно многоатомный спирт. Две функциональные группы, одна альдегидная, а другая гидроксильная, причём их несколько. И мы снова подтвердили, что свойства веществ зависят от его строения.

Учитель: Поэтому тему нашего урока как можно дополнить?

Ученик: «Глюкоза - адьдегидоспирт»

Учитель: Составьте структурную формулу глюкозы, если известно, что 1   моль глюкозы реагирует  с  5  моль  уксусной  кислоты и  экспериментально  доказано,  что  все  атомы  углерода  связаны  между  собой  в  прямую  цепь и углерод всегда 4-х валентен.

 Ученики составляют её структурную формулу:  

СН2ОН-CHOH-CHOH-СНОН-СНОН-COH или СН2ОН(СНОН)4СОН

Учитель: В углеродной цепи возможно свободное вращение, поэтому карбонильная группа может приблизится к пятому углеродному атому. Атом водорода гидроксогруппы присоединяется к кислороду карбонильной группы, образуя так называемый полуацетальный гидроксил и молекулы глюкозы приобретают устойчивый 6-членный цикл. Вследствие вращения альдегидной группы по связи С1 – С2 возникает положение при котором –ОН при С1 находится под кольцом или над кольцом, поэтому существуют две циклические формы глюкозы. В твёрдом состоянии циклическая α-форма, а в растворе две циклические α- и β- формы и альдегидная. В процентном соотношении альдегидной формы гораздо меньше, это ещё раз подтверждает, что циклические соединения более устойчивы.

V. Обобщение и систематизация знаний.

В качестве вывода ученики заполняют таблицу.

Учитель: Ребята, какая задача была поставлена перед нами в начале урока?

Какой результат мы получили?

Какие химические свойства общие для глюкозы и многоатомных спиртов?

Чем отличается глюкоза от глицерина по своему строению?

Какие химические свойства общие для глюкозы и альдегидов? А может у глюкозы свои специфические свойства, не такие как у многоатомных спиртов и у альдегидов?

Ученик: Может две разные функциональные группы как-то взаимно влияют друг на друга и у глюкозы должны быть свои свойства, отличающие её от альдегидов и спиртов?

Учитель: Да, согласно положению о взаимном влиянии атомов или групп атомов из теории строения органических соединений А.М. Бутлерова, это специфические свойства глюкозы – разные виды брожения, которые свойственны различным группам организмов, а также некоторые виды брожения используются в пищевой промышленности. Это мы рассмотрим на следующем уроке.

VI. Домашнее задание.

Пользуясь текстом параграфа, составьте уравнения реакций, подтверждающие свойства глюкозы.

Учитель комментирует ответы учащихся на уроке и выставляет оценки.

Приложение

Тема урока: «Глюкоза - ?»

Глюкоза – от греч. «glykos» - сладкий

Задание №1:

Определите элементарный состав исследуемого вещества.

Для определения элементарного состава вещества проведите следующий   эксперимент.

Аккуратно нагрейте кристаллическую глюкозу наблюдения запишите в таблицу:

Лабораторный опыт №1 Исследование состава глюкозы

Задание №2.  Цель: определить эмпирическую формулу глюкозы

Решите задачу.

Задача:

Определите молекулярную формулу глюкозы, если известно, что при сгорании этого вещества массой 18 г, образуется 13,44 л углекислого газа и 10,8 мл воды. Также известно, что при разложении 1 моль этого вещества образуется 2 моль молочной кислоты.  

Задание №3. Проверка гипотезы

Группа 1.

Изучение физических свойства глюкозы и определение наличие карбоксильной группы.

Определение строения глюкозы на основании её химических свойств.

Группа 2.

проверяет наличие гидроксильных групп.

Группа 3.

проверяет наличие альдегидной группы. 

Отчёт каждой группы: по плану:

1. что проверяли?
2. Признаки реакций
3. Вывод: Подтвердили наличие в молекуле глюкозы…..

Уточните тему нашего урока: Глюкоза -

Задание №4.

Составьте структурную формулу глюкозы, если известно, что

1. 1 моль глюкозы реагирует с 5 моль уксусной кислоты
2. все атомы углерода связаны между собой в прямую цепь
3. углерод всегда 4-х валентен

Задание №5. Заполните таблицу

Задание №6. Специфические свойства глюкозы.

ДЗ: Параграф