Разработка урока «Многоатомные спирты и альдегиды: качественный анализ с элементом количественного анализа»
план-конспект урока по химии (10 класс)

ГБОУ НАО «СШ с.Ома»

Предмет – Органическая химия

Класс – 10

Учитель - Петров Николай Константинович

Первая квалификационная категория

с.Ома

2024 год

Пояснительная записка

Урок курса Органической химии. Раздел курса – «Кислородсодержащие органические соединения, спирты и альдегиды». В календарно-тематическом планировании урок находится в начале третьей четверти (39 – 40 по плану двухчасовой учебной недели).

Тема урока: «Многоатомные спирты и альдегиды: качественный анализ с элементом количественного анализа»).

Данный урок даёт возможность реализации Проектно-исследовательской деятельности учащихся, основанной на методе учебного проекта, входящего в группу личностно ориентированных технологий. Урок основан на индивидуальной и групповой работе учащихся, исследовательского и поискового подхода.

Урок рассчитан на два часа (сдвоенный урок) и представлен в форме развёрнутого конспекта.

Общая характеристика и структура

Урок: «Многоатомные спирты и альдегиды: качественный анализ с элементом количественного анализа»

Цель урока: На основе практического эксперимента сформировать у учащихся понимание принципа (алгоритм) действий при проведении качественного анализа.

Обучать коллективному взаимодействию в группах.

Задача урока: На основе коллективного взаимодействия в группах, провести качественный анализ предложенных растворов веществ, выполнить вычисления по заданной программе.

Сформировать у учащихся позитивное представление эффективности групповой работы.

Общие принципы урока: 1) Разделить класс на две группы по 3 – 4 человека в каждой (малокомплектная школа с количеством учащихся в 10 классе 8 человек);

2) Выделить задачи для каждой группы учащихся: а) первая группа – группа практических исследований;

б) вторая группа – группа обработки и оформления информации;

Постановка задачи для первой группы:

1) Провести качественный анализ предложенных трёх растворов на наличие многоатомных спиртов и альдегидов.

Даны: раствор глюкозы (1%) – 15 мл, раствор глицерина (5%) – 15 мл, раствор уксусного альдегида (1%) – 15 мл.

По результатам качественного анализа сделать вывод о присутствии в каждой пробе соответствующих веществ.

2) В установленной качественным анализом пробе с раствором альдегида определить изменение массы в пересчёте на массу выделенного серебра.

3) Все данные передать в центр (группу) обработки информации для оформления результатов качественного анализа и вычисления массы окисленного, в процессе эксперимента, альдегида и для подтверждения концентрации его раствора;

Постановка задачи для второй группы:

1) Грамотно и последовательно изложить суть результатов качественного анализа предоставленных первой группой, сформулировать выводы, записать уравнения.

2) По предоставленным результатам анализа и измерений, провести вычисление массы окисленного альдегида, указать химизм процесса.

3) Условно приняв, что альдегид окислен полностью, подтвердить концентрацию его раствора.

4) Сделать общее заключение по результату проведённого эксперимента.

Приборы и реактивы: 5% раствор сульфата меди(II);

10% раствор гидроксида натрия;

10% раствор аммиаката серебра (реактив Толленса);

5% раствор глицерина;

1% раствор глюкозы;

5% раствор ацетальдегида;

пробирки для трёх проб растворов (9 шт. + 1)

штатив для пробирок;

спиртовка;

пробиркодержатель;

весы технические с разновесами (точность не менее 10 мг);

пипетки для реактивов.

План работы (алгоритм действий), выдаётся группе

экспериментаторов в форме ЛИСТА ЭКСПЕРИМЕНТА:

Качественный анализ:

1. Приготовить в штативе 9 пробирок тремя рядами друг за другом, пронумеровать их последовательно как пробирки № 1,2,3 (для трёх проб предложенных растворов);

2. Взять в пробирки три пробы каждого раствора;

3. Исследовать каждый раствор первой пробы аммиачным раствором оксида серебра, записать результат (выводы не делать);

4. Каждую пробирку со второй пробой растворов исследовать свежеосаждённым гидроксидом меди(II) (реактив Троммера) без подогрева, записать результат (выводы не делать);

5. Слегка подогреть пробирки с темно-синим окрашиванием растворов, записать результат;

Количественный анализ:

6. Взвесить сухую прокалённую пробирку, записать её массу;

7. Из третьей пробы растворов взять определённый в предыдущем эксперименте раствор уксусного альдегида в пустую, предварительно взвешенную пробирку (V≈ 5 мл, принять ρ ≈ 1,04 г/мл );

8. Провести реакцию серебряного зеркала, добавлением 6 – 8 мл 5% раствора аммиаката серебра;

9. По завершении реакции промыть и высушить пробирку с налётом серебра, определить её массу, записать результат;

10. Передать данные эксперимента на обработку и проведение вычислений во вторую группу.

Общий план работы второй группы (обработка информации и проведение вычислений):

I. Оформление результатов качественного анализа:

1. Реакция с аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса) позволяет сделать вывод о наличии … группы

в … пробах (указать номера)

Вывод: в пробах № … и № … присутствуют растворы … (указать принадлежность к соответствующему классу, но не называть вещества конкретно). Следовательно, в пробе № … точно присутствует раствор …

2. По результату реакции Троммера со второй пробой окрашивание растворов в … цвет появилось в пробах № …

и № … .

Вывод: В пробе № … подтверждено наличие … (указать конкретно вещество в растворе).

В пробе № … также проявила себя реакция на функциональные группы … . Следовательно вещество в данной пробе содержит в составе

функциональные группы … и … , а следовательно, может быть отнесено к классу … .

3. При умеренном нагревании всех трёх пробирок второй пробы (реакция Троммера) в двух из них выпал осадок … цвета, что так же указывает на наличие в пробе № … и № … функциональной группы … ( указать формулу и название);

4. Общее заключение по качественному анализу:

Исходя из выше изложенного, можно сделать однозначный вывод:

а) в пробе № … точно присутствовал раствор … ;

б) в пробе № … точно находился раствор … ;

в) проба № … дала реакции сразу на группы … и … , следовательно в этой пробе точно не могли находиться растворы … и … , а следовательно, это может быть только раствор … .

II. Оформление результатов количественного анализа (массы окисленного альдегида по массе осадка серебра):

1. Начальная масса сухой пробирки до опыта

… граммов, масса после эксперимента … граммов.

Масса выделенного на стенках серебра

… граммов.

2. Составляем уравнение реакции окисления альдегида аммиачным раствором оксида серебра, по массе серебра определяем массу окисленного альдегида по уравнению.

Уравнение: …………………………………………………………………….

Мною допускается упрощённая форма записи уравнения, приняв комплекс аммиаката серебра [Ag(NH3)2]OH за Ag2O.

Сделаем перерасчёт на массу 5% раствора ацетальдегида, подтвердим концентрацию раствора альдегида при условии его полного окисления, учитывая V ≈ 5 мл. ρ ≈ 1,04 г/мл).

Примечание: Это задание не предусматривает полного окисления альдегида в пробе, т.к. количество реактива серебра (реактива Толленса) крайне ограничено в школе ввиду хронического недостатка AgNO3. То, что окисление полное принимается условно.

III. Отчёт о проделанной работе в форме устного изложения типа семинара (≈ 20 минут времени второго урока) с использованием карты отчёта.

План урока

Тема: «Многоатомные спирты и альдегиды: качественный анализ с элементом количественного анализа»

Цель урока: На основе практического эксперимента сформировать у учащихся понимание принципа (алгоритма) действий при проведении качественного анализа.

Обучать коллективному взаимодействию в группах.

Задача урока: На основе коллективного взаимодействия в группах провести качественный анализ предложенных растворов веществ, выполнить вычисления по заданной программе.

Разработка рассчитана на средний уровень успеваемости учащихся, т.е. доступна для выполнения большинством учащихся класса.

I. Орг.момент – 1 – 2 мин.

II. Основная часть первого урока 25 – 30 мин.

Выдаются: а) лист проведения эксперимента ученикам первой группы (экспериментаторы).

Лист представляет собой заготовку для выполнения работы. В нём прописывается задание для выполнения и последовательность действий.

В лист вносятся только результаты проводимых экспериментов.

(Прилагается в конце разработки)

б) лист оформления данных и вычислений для группы обработки информации и вычислений.

Лист оформлен таким образом, что требует лишь правильного завершения формулировки задания и умения составлять уравнения соответствующих химических реакций. (Прилагается в конце разработки)

В течение 5 минут учащиеся каждой группы знакомятся с листами заданий.

Первая группа (экспериментаторы) находят необходимые реактивы и приготовленные растворы исходных веществ.

Выполнение задания (20 мин.) Первая группа, согласно заданию в листе наблюдения, берет предложенные растворы в три группы проб (три ряда пробирок предварительно пронумерованных № 1, № 2, № 3).

Ход эксперимента. Качественный анализ.

В пробирки каждой пробы берут по 5 мл. растворов: глюкозы (1%); уксусного альдегида (5%); глицерина (5%).

1. К растворам первой пробы прибавляют [Ag(NH3)2]OH (10%), нагревают до t0кип., результат указывают в листе наблюдения (без вывода).

Примерный вариант указания результата: в пробирках №1 и №2 на стенках налёт серебра. В пробирке №3 реакции серебряного зеркала не наблюдалось.

Примечание: Учащиеся первой группы лишь констатируют результат опыта, но не делают выводов, это задача второй группы.

2. В пробирках второй пробы проводят реакцию Троммера на многоатомные спирты, добавляя в каждую пробу последовательно, растворы сульфата меди(II) и гидроксида натрия.

Примерный вариант указания результата: в пробирках №2 и №3 появляется темно-синее окрашивание.

Вновь только констатация результата.

3. Все три пробирки второй пробы умеренно нагревают, наблюдают результат, отмечают его.

Примерный вариант указания результата: В пробирках №1 и №2 выпадение осадка кирпично-красного цвета.

Только констатация результата.

4. Согласно требованию в листе наблюдения из третьей пробы берут только ту пробирку, которая дала положительный результат на альдегидную группу в первом и третьем случаях (раствор уксусного альдегида).

Пусть это будет пробирка №1.

Эта пробирка предназначена для второй части работы, количественного анализа на раствор ацетальдегида.

Ход эксперимента. Количественный анализ.

Примечание.

По сути своей количественным анализом, в полном его представлении, эта часть эксперимента не является, а названа так только условно.

Такая условность необходима для формирования в сознании учащихся первичных представлений о том, какие вычисления можно проводить по результатам качественного анализа, формировать у учащихся первичные представления о количественных вычислениях в ходе проведения работы.

По результатам качественного анализа и выбранной на основании его пробирке №1 (как пример), проводится повторно реакция серебряного зеркала, используется больший объём раствора [Ag(NH3)2]OH (≈ 6 - 8 мл. для полного окисления альдегида в растворе. Vраствора альдегида ≈ 5 мл, ρ ≈ 1,04г/мл

плотность приведена условно).

Пробирка предварительно взвешена чистой, записана её масса

( к примеру 10 г). После проведения эксперимента и осаждения серебра, она промывается, сушится и вновь взвешивается. Находится конечная масса (к примеру 10,2 г).

Данные вносятся в лист наблюдения для передачи во вторую группу.

После внесения всех данных в лист наблюдения он передаётся второй группе для оформления данных и вычислений.

Работа первой группы завершается.

III. Завершающая часть первого урока (10 – 12 мин.)

Учащиеся второй группы, в период выполнения первой группой качественного анализа, знакомятся с листом оформления результатов

≈ 5 мин., наблюдают за ходом эксперимента, оказывают, при необходимости, помощь учащимся первой группы. Тем самым достигается большее сплочение в работе, лучшее понимание сути происходящего.

Наблюдение за результатом и предоставленные данные обеспечивают лёгкость выполнения второй части работы.

Лист обработки и оформления результатов представляет собой последовательность хода рассуждения с необходимостью правильного анализа предоставленной информации и верного завершения соответствующего алгоритма.

Лист обработки и оформления прилагается в конце разработки

с полным примерным вариантом заполнения.

В течение 10 – 12 мин. первого урока завершается заполнение листа обработки и оформления информации в части качественного анализа.

Первый урок завершается.

Урок второй (сдвоенный с первым)

I. Орг. момент (1 – 2 мин.)

II. Завершение обработки и оформления в количественной части листа, составление уравнений, выводы, оформление отчёта

(15 – 20 мин.).

Выполнение:

1) По предоставленным результатам определяется масса выделенного серебра на стенках пробирки.

2) Составляется уравнение окисления ацетальдегида, вычисляется его масса.

3) По заданному объёму раствора в пробирке (≈ 5 мл) и по заданной плотности (ρ ≈ 1,04 г/мл), учитывая найденную массу альдегида в растворе, вычисляем концентрацию раствора.

(См. лист оформления результата в конце разработки).

4) Делается общий вывод по качественному анализу и проведённым вычислениям.

5) Подготавливается краткая презентация по результату работы.

III. Завершение урока (15 – 18 мин.) проводится в форме презентации с элементами семинара:

1) По листу обработки и оформления учениками второй группы делается полное изложение о проведённой работе (зачитывается);

2) Проводится обсуждение результата с участием учащихся обеих групп;

IV. Подведение итога работы (3 – 5 мин.) проводится преподавателем:

1) Указываются положительные моменты в выполнении работы, допущенные ошибки;

2) Оценивается оперативность, и качество выполнения каждой части эксперимента;

3) Оценивается работа наиболее активных учащихся.

Примерный вариант выполнения работы прилагается ниже на соответствующих листах:

1) Лист эксперимента с данными;

2) Лист обработки и оформления информации с вариантом выполнения.

Лист эксперимента с данными. (Группа №1)

Все результаты заносятся в таблицы данных.

План выполнения работы:

1. Приготовит в штативе 9 пробирок тремя рядами друг за другом, прономеровать их последовательно как пробирки №1,2,3 (для трёх проб предложенных растворов);

2. Взять в пробирки три пробы каждого раствора;

3. Исследовать каждый раствор первой пробы аммиачным раствором оксида серебра, записать результат (выводы не делать);

4. Каждую пробирку со второй пробой растворов исследовать свежеосаждённым гидроксидом меди(II) (реактив Троммера) без подогрева, записать результат (выводы не делать);

5. Слегка подогреть пробирки с темно-синим окрашиванием растворов, записать результат по той из них, в которой произошли изменения;

6. Взвесить сухую прокалённую пробирку, записать её массу;

7. Из третьей пробы растворов взять, определённый в предыдущем эксперименте, раствор уксусного альдегида в пустую предварительно взвешенную пробирку (V≈ 5 мл, принять ρ ≈ 1,04 г/мл );

8. Провести реакцию серебряного зеркала, добавлением 6 – 8 мл 5% раствора аммиаката серебра ;

9. По завершении реакции промыть и высушить пробирку с налётом серебра, определить её массу, записать результат;

10. Передать данные эксперимента на обработку и проведение вычислений во вторую группу.

Таблицы результатов эксперимента (Группа №1)

(Примерный ход анализа и результатов описан выше, в плане урока)

Проба №1

Проба №2

Проба №2

Лист обработки и оформления результатов (Группа №2)

Приводится примерный вариант выполнения задания.

Возможный вариант указан в скобках синим цветом.

I. Оформление результатов качественного анализа:

1. Реакция с аммиачным раствором оксида серебра (первая проба) позволяет сделать вывод о наличии … (альдегидной группы) в пробах (указать номера) … (№1, 2).

Вывод: в пробах № … (1) и № … (2) присутствуют растворы … (альдегидов) (указать принадлежность к соответствующему классу, но не называть вещества конкретно). Следовательно, в пробе № 3 … точно присутствует раствор … (многоатомного спирта, а в пробах это только глицерин).

2. По результату реакции Троммера со второй пробой, окрашивание растворов в … (тёмно-синий цвет) (назвать цвет) появилось в пробирках № … (№2, 3).

Вывод: В пробирке № … (3) подтверждено наличие … (глицерина) (указать конкретно вещество в растворе).

В пробе № … (2) так же проявила себя реакция на функциональные группы … (спиртов <ОН>). Следовательно, вещество в данной пробе содержит в составе функциональные группы … ( альдегидную и спиртовую), а следовательно, может быть отнесено к группе … (как многоатомных спиртов, так и к альдегидам, т.е это точно не уксусный альдегид, а следовательно, остаётся лишь раствор глюкозы).

3. При умеренном нагревании всех трёх пробирок второй пробы (реакция Троммера) в двух из них выпал осадок … (кирпично-красного цвета) (указать цвет), что подтверждает наличие в пробе № … (1, 2) функциональной группы … (альдегидов) (название);

Общее заключение по качественному анализу:

Исходя из выше изложенного, можно сделать однозначный вывод:

а) в пробе № … (1) точно присутствовал раствор … (уксусный альдегид) (указать вещество);

б) в пробе № … (3) точно находился раствор … (глицерина) (указать название вещества);

в) проба № … (2) дала реакции сразу на группы … (-СОН и ОН), следовательно, в этой пробе точно не могли находиться растворы … (уксусного альдегида и глицерина), следовательно, это мог быть только раствор … (глюкозы).

Составьте уравнения реакций окисления уксусного альдегида и уравнение цветной реакции на глицерин (уравнения реакций с глюкозой не составляются, тема «Углеводы» на момент урока не изучена).

Уравнения реакций:

1) Окисление уксусного альдегида аммиачным раствором оксида серебра

……………………………………………………………………………………

(Н3ССОН + Ag2О = Н3ССООН + 2 Ag↓)

(Допускается упрощённая форма записи без указания механизма реакции)

2) Окисление уксусного альдегида свежеосаждённым Cu(OH)2

…………………………………………………………… Н2О…………………….

(Н3ССОН + 2Сu(ОН)2 = Н3ССООН + 2CuOH

Cu2O↓

3) Качественная реакция на глицерин (многоатомные спирты)

……………………………………………………………………………………….

Н2С – СН – СН2 + Cu(OH)2 = Н2С – СН – СН2 + Н2О

│ │ │ │ │ │

ОН ОН ОН ОН О О

Cu

II. Оформление результатов количественного анализа (массы окисленного альдегида по массе осадка серебра):

1. Начальная масса сухой пробирки до опыта

… (10 г) граммов, масса после эксперимента … (10,2 г) граммов.

Масса выделенного на стенках серебра

… (1,28граммов).

2. Составляем уравнение реакции окисления альдегида аммиачным раствором оксида серебра, по массе серебра определяем массу окисленного альдегида по уравнению.

Уравнение: …………………………………………………………………….

Хг 0,2г

Н3ССОН + Ag2O = Н3ССООН + 2Ag↓

1м- 44г 2м- 216г

Х = 0,041(г) – m(Н3ССОН)

Вычисляем концентрацию раствора альдегида.

m (раствора альдегида) = ρV = 1,04 * 5 = 5,2(г) – m(раствора)

5,2 г - 100%

0,041 г - Х% Х = 0,8(%) – ω(Н3ССОН), что приблизительно соответствует заданной концентрации раствора в 1%

Мною допускается упрощённая форма записи уравнения, приняв комплекс аммиаката серебра [Ag(NH3)2]OH за Ag2O.

Синим цветом выделены примерные варианты ответов.