Екологічний зміст теми Підстави в курсі неорганічної та органічної хімії середньої школи

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

 
Курсова робота
екологічний зміст теми
«Підстави» у курсі неорганічної та органічної хімії середньої школи

Введення

Актуальність обраної теми не може викликати сумнівів, так як підстави, як неорганічні, так і органічні, і з'єднання на їх основі застосовується найширшим чином. Це і гірничо-переробна, і фармацевтична промисловість, виробництво барвників, поверхнево-активних речовин, гербіцидів, інсектицидів (застосування в сільському господарстві) тощо, застосування в органічному синтезі, наприклад, у синтезі прискорювачів для каучуків, в якості інгібіторів корозії, і інше.
При розробці даної теми, на наш погляд, особливу увагу слід приділити екологічному аспекту виробництва, застосування та утилізації підстав. Реалізацію цілей шкільної екологічної освіти можна здійснювати різними шляхами: це і екологізація навчальних дисциплін, і створення інтегрованих курсів, і введення в практику навчання спеціального предмета, що розкриває питання екології та захисту навколишнього середовища від забруднення.
У процесі навчання хімії в VII-IX класах важливо зосередити увагу на проблемах захисту навколишнього середовища; розвитку уявлень про взаємозв'язок складу, властивостей і біологічної функції речовин, їх двоїстої ролі в живій природі; біологічної взаємозамінності хімічних елементів і наслідки цього процесу дли організмів, причини порушення біологічних циклів.
На завершальному етапі шкільного навчання в X-XI класах створюються передумови для розуміння таких екологічних закономірностей, як циклічність і безперервність процесів обміну речовин між складовими компонентами біосфери.
Враховуючи відповідну підготовку учнів, на будь-яких етапах шкільного курсу можна роз'яснювати питання, що стосуються стану навколишнього середовища: глобальне потепління клімату, зменшення товщини шару стратосферного озону, кислотні дощі, накопичення в грунті токсичних металів і пестицидів, забруднення великих територій радіонуклідами, виснаження природних ресурсів планети.
Екологічні проблеми багатоаспектний, тому для свого рішення вони вимагають комплексного підходу і, як правило, знань з різних галузей науки. Найбільш придатною формою організації діяльності учнів, що відзначає цій вимозі, є навчально-дослідні екологічні проекти [1]. У процесі роботи над проектом в учнів формується комплекс специфічних умінь, підкріплений відповідай теоретичною базою. Важливу роль у реалізації екологічного підходу грає включення в навчальний процес поряд з загальнонавчальних також завдань і тестових завдань з екологічним змістом.
У нашій роботі особливу увагу приділено екологічним аспектам промислового використання неорганічних і органічних підстав, їх токсичності та утилізації. Даний акцент зроблений для залучення уваги учнів до цієї проблеми.
Мета роботи:
1. На основі аналізу як теоретичного матеріалу з підстав, так і екологічних аспектів їх використання, сформувати в учнів екологічне розуміння проблеми забруднення навколишнього середовища.
2. Сформувати навички розв'язання та складання тестів, пов'язаних з поняттям «гранично допустима концентрація».
3. Сформувати навички рішення і складання задач, пов'язаних з поняттям «гранично допустима концентрація».


1. Проблема екологізації хімічної освіти в тематичному плануванні VIII-XI класів

У процесі навчання хімії в VIII-IX класах важливо розглядати проблеми захисту навколишнього середовища від хімічного забруднення. В основу екологізації покладені уявлення про взаємозв'язок складу, будови, властивостей і біологічної функції речовин, їх двоїстої ролі в живій природі; біологічної взаємозамінності хімічних елементів і наслідки цього процесу для організмів, причини порушення біогеохімічних циклів.
Для реалізації екологічного підходу до вивчення шкільного курсу хімії автор [2] аналізує навчальну програму з хімії VIII-XI класів. Особливу увагу звертаються на питання, що викликають серйозну стурбованість за стан навколишнього середовища: глобальне потепління клімату, виснаження стратосферного озонового шару, кислотні дощі, накопичення в грунті токсичних важких металів і пестицидів, забруднення великих територій радіонуклідами, виснаження природних ресурсів планети.
Екологічний підхід реалізується і через завдання з екологічним змістом, практичні роботи, а також при вивченні виробництв та проведенні рольових уроків.
При складанні тематичного планування до уваги питання екологічної освіти наступним чином.
VIII КЛАС
Введення. Взаємозв'язок екології та хімії. Створення екологічно безпечних технологій.
Початкові хімічні поняття. Речовини-забруднювачі та їх джерела.
Демонстраційний досвід «Очищення поверхні води від забруднювачів (олії, нафта)».
Лабораторна робота «Очищення пшона (гречки, рису) від домішок».
Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Поняття про біогенних елементах, їх положення в періодичній системі. Поширеність хімічних елементів у природі, вміст у живих організмах, ступінь прояву токсичності, можливість біологічної взаємозамінності. Ізотопи. Проблеми радіоактивного забруднення природного середовища; причини, наслідки, можливі шляхи вирішення.
Демонстраційний досвід «Роль біогенних елементів у житті рослин:
1) заміна в живильному середовищі магнію - найважливішого елементу пігменту хлорофілу - на кальцій (імітація процесу біологічного взаємозамінності елементів);
2) участь вуглекислого газу в процесі фотосинтезу рослин (біогенний елемент вуглець) і гнітюче дію сполук свинцю - отрут ».
Хімічна зв'язок. Залежність біологічних функцій речовин від їх складу, будови, видів зв'язку, типів кристалічних граток, хімічних властивостей.
Кисень. Масштаби використання кисню в промисловості, побуті, енергетиці. Продукти повного і неповного згоряння речовин як забруднювачі навколишнього середовища. Роль зелених рослин у підтримці постійного складу атмосферного повітря. Прийоми підтримки чистоти повітря в приміщеннях.
Водень. Водень як джерело екологічно чистої теплової енергії в майбутньому. Гідриди металів - джерела водневого палива для автомобілів сьогодні.
Кислоти. Солі. Роль кислот і солей в організмі людини. Закислення організму - одна з причин швидкого і передчасного старіння. Кислотні дощі: причини, наслідки та шляхи попередження. Засолення грунту і води як фактор погіршення якості природного середовища.
Демонстраційний досвід «Вплив кислотності грунтів і води на ріст і розвиток рослин (імітаційний досвід)».
Лабораторні досліди: «Визначення кислотності зразка грунту», «Вапнування як спосіб зниження кислотності середовища (взаємодія карбонату кальцію і соляної кислоти)».
Вода. Підстави. Розчини. Хімічний склад природних вод. Основні джерела забруднення водних басейнів. Водоочисні станції. Методи, застосовувані для очищення води, та їх ефективність. Впровадження безстічних процесів, які працюють за замкнутим циклом. Охорона природних вод.
Демонстраційний досвід «Очищення води від містяться в ній солей і домішок».
Лабораторний досвід «Порівняння чистої та забрудненої води за запахом, кольором, прозорості, рН, наявності осаду після відстоювання».
Узагальнення відомостей про найважливіші класах неорганічних речовин. Неорганічні речовини в побуті, промисловості, медицині. Екологічні вимоги до якості виробленої продукції.
Техногенні джерела речовин - забруднювачів біосфери. Найважливіші природоохоронні заходи.
IX КЛАС
Електролітична дисоціація речовин. Застосування електролітів у промисловості, сільському господарстві, медицині, побуті. Механізм закислення грунтів, води. Поняття про буферні системи та їх ролі у самоочищенні водойм. Іони, що проявляють токсичність. Окислювально-відновні реакції як джерела появи токсичних речовин у природному середовищі.
Підгрупа кисню. Озон - сильний окислювач і токсикант. Сірка як елемент, що входить до складу речовин - забруднювачів природного середовища. Сірководень і оксиди сірки як забруднювачі природного середовища. Наслідки освіти сірчанокислотних дощів (вплив на водойми, хвойні породи дерев). Промислові способи знешкодження оксидів сірки і сірководню.
Демонстраційний досвід «Моделювання сірчанокислотних дощів».
Дослідження «Вплив діоксиду сірки на ріст і розвиток рослин».
Підгрупа азоту. Застосування рідкого азоту для утилізації вийшла з вживання продукції. Аміак як забруднювач навколишнього середовища. Позитивне і негативний вплив аміаку і його сполук на живі організми. Виробництво аміаку як приклад екологічно чистої технології.
Проблеми накопичення оксидів азоту в атмосфері, їх участь у фотохімічному смозі, освіті кислотних дощів. Хімічні методи очищення газоподібних викидів, що містять оксиди азоту.
Лабораторні досліди: «Знешкодження оксидів азоту методом адсорбції з використанням розчинів аміаку і карбонату амонію», «Виявлення нітратів в овочах, фруктах, продуктах харчування».
Підгрупа вуглецю. Адсорбція як один з методів уловлювання отруйних речовин.
Оксиди вуглецю - забруднювачі атмосфери. Вплив вуглекислого газу на життєдіяльність організмів; зниження фотосинтезу у рослин і погіршення дихання у тварин, людини. Отруйна дія чадного газу. Парниковий ефект: причини виникнення, можливі наслідки та шляхи їх запобігання. Сполуки кремнію як забруднювачі середовища існування живих організмів. Силікоз як наслідок підвищеної концентрації кремнезему в повітрі.
Демонстраційний досвід «Адсорбція вугіллям різних речовин (барвників, газів)».
Лабораторний досвід «Моделювання дії кислотних дощів на шкаралупу яєць птахів».
Загальні властивості металів. Двоїста роль іонів металів у природі в залежності від їх концентрації.
Корозія - фактор забруднення навколишнього середовища. Вплив продуктів корозії на мешканців водойм.
Демонстраційні досліди: «Дія іонів важких металів на розвиток рослин», «Дія продуктів корозії металів на розвиток водних рослин».
Метали I - Ш груп. Кальцій, магній - макроелементи, що входять до складу тваринних і рослинних організмів. Забруднення довкілля: заміна кальцію на стронцій в організмах людини і тварин.
Вплив алюмінію на нервову систему людини. Негативна дія алюмінію на дихальну систему риб.
Залізо. З'єднання заліза. Загальнотоксична дію солей двовалентного заліза на організм людини.
Металургія. Основні природоохоронні заходи, передбачені в доменному виробництві.
Впровадження на металургійних підприємствах прогресивного методу отримання стали прямим відновленням заліза з руди - шлях до збереження природного середовища. Поняття про безвідходному виробництві.
У курсі хімії IX класу виділяю два уроки на проведення уроку - рольової гри «Вплив діоксиду сірки на тваринні та рослинні організми» (при вивченні підгрупи кисню) і уроку-практикуму «Іс-проходження стічних вод міських підприємств» (при вивченні металів).
Х КЛАС
Введення. Проблема забруднення навколишнього середовища органічними речовинами, не властивими живій природі. Деякі шляхи її вирішення.
Граничні вуглеводні. Двоїста роль метану в біосфері: джерело вуглецю для метанокісляющіх бактерій і загрязнітельразрушітель озонового шару Землі.
Фреони - забруднювачі навколишнього середовища.
Ненасичені вуглеводні. Поліетилен і поліпропілен як приклади стійких забруднювачів природного середовища.
Ароматичні вуглеводні. Вплив отрутохімікатів на спадковість людини. Біологічні способи боротьби з шкідниками сільськогосподарських культур і бур'янами.
Природні джерела вуглеводнів. Забруднення біосфери продуктами згоряння природного газу, нафти, нафтопродуктів, вугілля. Парниковий ефект: шляхи вирішення проблеми.
Демонстраційний досвід «Дія нафти на рослини».
Кисневмісні з'єднання. Токсичність спиртів. Етанол - соціальний токсин. Метанол - паливо майбутнього.
Причини потрапляння фенолів у природне середовище, їх негативна дія на живі організми.
Демонстраційний досвід «Дія фенолу на водну екосистему (акваріум)».
Альдегіди. Карбонові кислоти. Токсичність альдегідів. CMC як забруднювачі природного середовища. Способи нейтралізації CMC, видалення їх з поверхні води.
Демонстраційні досліди: «Дія CMC на водну екосистему», «Способи очищення води від CMC».
Жири. Удосконалення способів утилізації відходів у виробництві та переробці жирів.
Вуглеводи. Целюлозно-паперова промисловість і проблеми забруднення повітря, водойм.
XI КЛАС
Азотвмісні речовини. Поняття про біотехнології. Відходи біотехнологічної промисловості як забруднювачі навколишнього середовища.
Практичні заняття: «Дія солей важких металів на білок», «Дія кислот (мінеральних та органічних) і лугів на білок».
СВС. Створення полімерів, здатних руйнуватися в природному середовищі під впливом природних факторів.
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Хімічний склад організму як відображення хімічного складу навколишнього середовища людини. Зміна якості середовища існування - причина екологічної кризи на планеті.
Неметали. Приклади з'єднань неметалів - основних забруднювачів біосфери.
Метали. Двоїста роль металів у відношенні живої природи. Проблема «металізації» навколишнього середовища.

1.1 Програма екологізованих шкільного курсу хімії 8 клас. Тема: «Кисень, оксиди, горіння»

Демонстрації: Спостереження за виділенням О 2 при фотосинтезі.
Матеріали та обладнання: елодея, пробірка, скляна лійка, джерело світла (настільна лампа), 5%-ний розчин гідрокарбонату натрію, склянку на 40 мл, лучинка, сірники, пластилін.
У склянку з водою або з розчином бікарбонату натрію (для збагачення середовища вуглекислим газом) поміщають водна рослина, наприклад, Елоді, ставлять його на яскраве світло і збирають виділений кисень.
Виявляється кисень за допомогою тліючої лучинки. Слід врахувати, що лучинка спалахує, якщо в газовій суміші міститься не менше 28% кисню, якщо ж у суміші кисню менше 16%, то лучинка гасне. Досвід закладається за 5-8 днів до уроку.
9 клас. Тема: «Підгрупа Оксигену»
Демонстрації: Вплив оксиду сірки (IV) на рослини.
Під скляним ковпаком поміщають дві рослини, одне з яких вже накрито ковпаком, але меншого розміру. Для отримання оксиду сірки (IV) використовують взаємодію концентрованої сірчаної кислоти з міддю. Склянка з концентрованою сірчаною кислотою та занурена в неї мідним дротом поміщають під великий ковпак. Через 5 днів можна спостерігати результати. Рослина, що розвивається під маленьким ковпаком, розвивається нормально, рослина ж, поміщене тільки під великим ковпаком, пригнічується.
Лабораторний досвід «Розпізнавання сульфат-іонів в розчині»
Учням пропонують за допомогою розчину хлориду барію провести аналіз проби води, взятої з стічних вод місцевого підприємства, або заздалегідь приготовленого розчину відповідного складу на присутність сульфат-іонів. Для цього досліджуваний розчин підкислюють розведеною соляною кислотою і додають до нього по краплях реактив. При наявності сульфат-іонів випадає білий осад сульфату барію. Після закінчення дослідження учням пропонують за допомогою таблиці розчинності знайти ще кілька реактивів на сульфат-іони і самостійно провести дослідження.
Тема: «Підгрупа азоту»
Демонстрація. Виявлення азоту в органічних сполуках.
Щоб з'ясувати, чи входить до складу речовини азот, пробу нагрівають у пробірці з надлишком натронного вапна (у верхній частині пробірки не повинно бути приставших частинок вапна). У верхню частину пробірки поміщають шматочок вати, накривають зволоженою плоскою лакмусовим папером. Пробірку нагрівають на пальнику (над маленьким полум'ям) спочатку слабо, потім сильніше. Синє забарвлення лакмусового папірця вказує на присутність азоту: що міститься в органічних речовинах азот зв'язується при нагріванні з натронним вапном і потім перетворюється в аміак.
Тема: «Підгрупа вуглецю»
Демонстрація. Дослідження консервних банок на домішку свинцю.
Місце для дослідження очищають від жиру шматочком вати, змоченою ефіром. Інший шматочок вати змочують 10%-ним розчином оцтової кислоти і накладають на 3-4 хв на очищене місце. Потім на те ж місце накладають шматочок вати, змочений 4%-ним розчином йодиду калію. Швидке пожовтіння вати (через що утворився иодида свинцю (II)) вказує на домішку свинцю вище норми, тобто більше 1% (допускається не більше 0,004%).
Лабораторний досвід «Вплив кислот на карбонати»
Яєчну шкаралупу поміщають у пробірку і капають на неї соляною кислотою. Пробірку закривають пробкою, в яку вставлена ​​зігнута в двох місцях і відтягнути на кінці трубка для відводу газу. Виділяється газ пропускають через вапняну або баритові воду.
Випадання осаду карбонату кальцію або барію свідчить, що пропускали вуглекислий газ. Досвід ілюструє факт зниження чисельності птахів у районах випадання кислотних дощів.
Тема: «Загальні властивості металів»
Демонстрації. Вплив іонів важких металів на рослини.
За два тижні до уроку «Фізичні та хімічні властивості металів» готують розчини: повну поживну суміш Прянишникова. У 5 літрових банок поміщають по 245 мг NH 4 NO 3, 123 мг MgSO 4 · 7H 2 O, 160 мг KCl, 25 мг FeCl 3 · 6H 2 O, 172 мг CaHPO 4 і 344 мг CaSO 4 · 2H 2 O, ППСП з надлишком іонів цинку, ППСП без іонів цинку, ППСП з надлишком іонів міді і ППСП без іонів міді. Потім висаджують в ці розчини розсаду і через 2 тижні на уроці обговорюють результати експерименту (за браку цинку спостерігається затримка росту рослин, при надлишку цинку - пожовтіння кінчиків листя, зниження інтенсивності фотосинтезу; при нестачі міді - всихання листя, гниття кореневої системи, при її надлишку - вилягання рослин), роблять висновок про двоїстої ролі металів у природі в залежності від їх концентрації.
Тема: «Метали головних підгруп I і III груп періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва ».
Демонстрації. Вплив ролі іонів кальцію у згортанні крові.
Перед демонстрацією досвіду необхідно пояснити учням, що сутність процесу згортання крові, полягає в перетворенні фібриногену в фібрин, для чого необхідний фермент тромбін, який утворюється у присутності іонів кальцію.
У дві пробірки наливають по 3 мл крові, до якої доданий оксалат натрію для осадження іонів кальцію з метою запобігання згортання крові. Одну пробірку залишають як контрольної, а до іншої додають 0,5 мл 2%-го розчину хлориду кальцію.
Через 10-15 хв повинен утворитися згусток фібрину, тобто відбудеться згортання крові. Якщо ж кров не згорнеться, отже весь хлорид кальцію пішов на утворення осаду - оксалату натрію в крові. У цьому випадку в пробірку доливають ще 0,5 мл розчину хлориду кальцію до утворення згустку крові. Порівнюють вміст цієї пробірки з вмістом контрольної пробірки, в якій згустку крові немає.
Тема: «Залізо - представник елементів побічних підгруп періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва ».
Демонстрації. Розкладання пероксиду водню каталазою крові.
У циліндр наливають 10-15 мл 1%-го розчину пероксиду водню і додають 1 мл крові. Спостерігають бурхливе виділення кисню: рідина спінюється і піна заповнює весь циліндр. Це досвід демонструє одну з біологічних функцій заліза. По хімічній природі, каталаза - геміновий фермент, який містить залізо. [3]

2. Розробка теми «Основи» в курсі неорганічної та органічної хімії

2.1 Урок за темою «Основи»

Цілі уроку: познайомити учнів з новим класом хімічних сполук - підставами, їх властивостями (відношення до води, дія на індикатори, взаємодія з кислотами), практичним використанням підстав у побуті і народному господарстві; розвивати вміння працювати з хімічним устаткуванням і реактивами, порівнювати, аналізувати, робити висновки ; прищеплювати інтерес до предмета.
Обладнання та реактиви. На столах учнів: тверді гідроксиди натрію, кальцію, міді, заліза (III), вода, соляна кислота, розчини індикаторів (метиловий оранжевий, фенолфталеїн, лакмус), пробірки, спиртівка, тигельні щипці, предметне скло.
На демонстраційному столі: розчини лугу (концентровані), фенолфталеїну, соляна кислота, розчини індикаторів в кислоті, луги, нейтральному середовищі, вовняна тканина, скляна паличка, лабораторний штатив, хімічний стакан.
Хід уроку
I. Організаційний момент:
¨ перевірка готовності
¨ облік відвідуваності
II. Вивчення нового матеріалу
Вчитель: Хлопці, ви вже багато дізналися про речовини, їх практичному використанні людиною. Ви знайомі з такими класами неорганічних сполук, як оксиди, кислоти та солі. Сьогодні ми познайомимося з новим класом неорганічних речовин - підставами.
Що ж із себе представляють речовини, звані підставами. На столах у вас є пробірки з підставами, на пробірках написані формули NaOH, Ca (OH) 2, Cu (OH) 2, Fe (OH) 3. З'ясуйте, чи є яка-небудь подібність у складі цих речовин.
Учні відзначають, що у всіх речовинах присутня група ОН.
Вчитель: Групу ВІН називають гидроксогрупп, вона одновалентна.
I
Н - ОН ¬ гидроксогрупп
вода
Вчитель: А чим ще схожі підстави?
Учні: гидроксогрупп в підставах пов'язані з атомами металів.
Учні записують визначення підстав у зошиті.
Висновок: Складні речовини, що складаються з атома металу і однієї або декількох гідроскогрупп, називають підставами.
Учні записують формулу підстав у загальному вигляді:
n
Ме (ОН) n
Потім учні знайомляться з правилами номенклатури підстав і називають речовини, наявні у них на столах.
Вчитель: Опишемо фізичні властивості підстав.
Учні роблять висновок, що всі підстави - тверді речовини. Потім з'ясовують розчинність підстав у воді.
Лабораторний досвід
До гідроксиду доливають по 3 - 4 мл води і збовтують суміш.
Учні роблять висновок, що підстави діляться на розчинні та нерозчинні.
Учитель: Зараз ми введемо в наш хімічний лексикон ще один новий термін. Розчинні підстави називаються лугами.
За підручником учні з'ясовують, які підстави відносяться до лугів.
Далі вчитель знайомить учнів з правилами поводження з лугами, проводить демонстраційний досвід (вплив лугу на шерсть). Потім розповідає про застосування лугів (використовується таблиця).
Таблиця 2.1. Застосування лугів
NaOH
Гідроксид натрію
Каустик
їдкий натр
каустична сода
застосовують для виробництва мила,
в текстильній промисловості
Са (ОН) 2
Гідроксид кальцію
гашене вапно
вапняна вода
використовується в будівництві,
для вапнування грунтів,
для побілки дерев
Вчитель: З'ясуємо, змінюють чи розчини лугів забарвлення індикаторів.
Лабораторний досвід
Учні розливають розчин гідроксиду натрію в 3 пробірки, додають індикатори і відзначають зміну забарвлення. Перевіряють, чи змінюється забарвлення фенолфталеїну в гидроксиде міді (II).
Учні роблять висновок: У розчинах лугів індикатори змінюють забарвлення, а в нерозчинних підставах - ні.
Вчитель: Хлопці, з індикаторами ви зустрічаєтеся не тільки в хімлабораторії, але і вдома. Так, як індикатор ми можемо скористатися завареним чаєм, соками деяких рослин - буряків, чорної смородини.
Для з'ясування хімічних властивостей основ вчитель проводить демонстраційний досвід (взаємодія лугу з кислотами) і записує рівняння реакції. Про проходження реакції учні судять по зміні забарвлення фенолфталеїну.
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O
Учні виконують подібну реакцію, з'ясовуючи, чи реагують нерозчинні основи з кислотами. Проводять хімічну реакцію між гідроксидом міді (II) та сірчаної кислотою. Для доказу утворення солі в результаті реакції учні випарюють краплю розчину.
Cu (OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O
Учні роблять висновок: луги і нерозчинні у воді підстави вступають в реакції з кислотами з утворенням солі і води.
Вчитель: Хімічні реакції між основами і кислотами називаються реакціями нейтралізації.
III. Закріплення знань і вмінь учнів
В кінці уроку проводиться узагальнення того, що нового дізналися і чому навчилися учні на уроці:
¨ навчилися складати формули підстав і давати їм назви
¨ познайомилися з класифікацією підстав
¨ дізналися про здатність лугів змінювати забарвлення індикаторів і про взаємодію основ з кислотами.
IV. Домашнє завдання
Підручник «Хімія - 8» / Ф.Г. Фельдман, Г.Є. Рудзітіс / § 31, стор 81, 83, упр. 2, завдання 1 (стор. 86).

2.2 Аміни. Амінокислоти. Азотовмісні гетероциклічні сполуки

Аміни. Будова амінів. Аміногрупа. Аміни як органічні основи, взаємодія з водою і кислотами. Анілін як представник ароматичних амінів. Отримання аніліну з нітробензолу (реакція Н. М. Зініна), практичне значення аніліну.
Амінокислоти. Будова амінокислот. Особливості хімічних властивостей амінокислот, зумовлені поєднанням аміно і карбоксильної груп. Ізомерія амінокислот. a-Амінокислоти, їх значення в природі та застосування. Синтез пептидів, їх будова.
Поняття про азотовмісних гетероциклічних з'єднаннях на прикладі піридину і піролу.
Демонстрації. Досліди з метиламіни (або іншим летючим аміном): горіння, лужні властивості розчину, утворення солей. Доказ наявності функціональних груп у розчинах амінокислот. Взаємодія аніліну з хлороводородной кислотою і бромної водою. Забарвлення тканини аніліновим барвником [4].

2.2.1 Аміни - органічні підстави

Завдання уроку: сформувати поняття амінів як похідних аміаку; навчити складати структурну та електронну формули метиламіни і рівняння хімічних реакцій, що доводять його основні властивості.
Обладнання: прилад для одержання метиламіни хлорідметіаммонія (сіль), їдкий натр (концентрований розчин), вода, фенолфталеїн; на столах учнів - набір для виготовлення моделей молекул речовин.

2.2.1.1 Опорний конспект «Аміни як органічні основи. Токсична дія »

отримання амінів
СН 3 N О 2 + 3Н 2 ® 2Н 2 О + СН 32
З 2 Н 5 NO 2 + 3Н 2 ® 2 О + С 2 Н 52
З 3 Н 7 NO 2 + 3Н 2 ® 2 О + З 3 Н 7 N Н 2 і т.д.

СН 3 NH 2, С 2 Н 5 NH 2
первинні
вторинні

третинні
Виклад нового матеріалу. Вчителю відомо, що аміни генетично пов'язані з нітросполуками. Проте в учнів майже немає знань про ці з'єднаннях, і тому розглядати генетичний перехід від вуглеводнів до амінів через нітросполуки, звичайно, не має сенсу.
Пояснення можна побудувати на основі наявних в учнів знань про аміаку, тим більше що вони повинні були згадати їх у процесі підготовки домашнього завдання. Пояснення будують у формі розповіді, по можливості використовуючи виготовлені учнями моделі молекул і демонстраційний експеримент [5]. В ході пояснення необхідно висвітлити такі питання:
1. Склад і формули амінів (метиламін, етиламін, диметиламін), їх назви.
2. Фізичні властивості (нижчі аміни - гази, має запах аміаку, добре розчиняються у воді).
3. Хімічні властивості (горіння, взаємодія з водою і кислотою).
Зауважимо, що обговорення розчинності амінів у воді - це перехід до їх хімічним властивостям, тому що в основі розчинення лежить хімічну взаємодію з водою. Розгляд цієї взаємодії надає можливість на розсуд вчителя розглянути такі питання, як освіта ковалентного зв'язку за донорно-акцепторного механізму, прояв розчинами аміаку і амінів основних властивостей; зробити висновок про подібність і розходження їх властивостей. У зв'язку з тим, що раніше не розглядалося питання про взаємний вплив атомів у молекулах органічних речовин, причини відмінностей обговорювати не варто.
З метою закріплення знань учням можна запропонувати відповісти на запитання та виконати завдання:
1. Складіть формули ізомерів пропіламіна СH 3 - CH 2 - CH 2 - NH 2.
2. З якими з перерахованих нижче сполук вступає в реакцію етиламін: H 2 O, NaOH, NaCl, HNO 3? Напишіть рівняння можливих реакцій.
Завдання додому: § 40, виконати завдання 2, 4, повторити будову бензолу (§ 17).

2.2.2 Анілін - представник ароматичних амінів, його практичне застосування

Завдання уроку: на прикладі аніліза закріпити знання учнів про хімічні властивості амінів; дати уявлення про ароматичні аміни; показати практичну значимість аніліну як найважливішого продукту хімічної промисловості [5].
Обладнання: на демонстраційному столі - анілін, вода, фенолфталеїн, соляна кислота, розчин лугу, пробірки.
Анілін вивчається з метою конкретизації загального поняття про аміну і як найважливіший представник цього класу сполук.
У зв'язку з цим урок можна провести у формі розповіді з максимальним залученням учнів для обговорення завдань і питань:
1. Назвіть гомологічні ряди вуглеводнів і вкажіть особливості їх будови.
2. Які речовини відносяться до амінів?
3. Яка формула ароматичного аміну?
4. Як довести, що анілін виявляє основні властивості? Складіть рівняння хімічної реакції.
Далі увагу учнів залучають до реакції взаємодії аніліну з бромом, не зупиняючись на впливі аміногрупи на бензольне кільце, а лише вказуючи, що особливості будови молекули аніліну обумовлюють можливість здійснення цієї реакції.
Про отримання та застосування аніліну для виготовлення барвників, різних фармацевтичних препаратів, фотореагентов, вибухових речовин, пластичних мас і т.д. розповідає вчитель.
На цьому уроці, на нашу думку, доцільно відзначити у розповіді про виробництві та застосуванні аніліну і токсичний вплив викидів як виробництва, так і побічних продуктів при використанні аминосоединений.

2.2.3 Розгорнутий план-конспект уроку

При вивченні даної теми треба закріпити основну ідею про розвиток органічних речовин і причини, що породжують їх різноманіття; поглибити поняття про ковалентного зв'язку на прикладах амінів; розширити знання про водневих зв'язках і амфотерних сполуках [6].
Азотвмісні речовини вивчаються методом порівняння, із залученням раніше вивченого матеріалу, що дає можливість для широкого його узагальнення.
Приступаючи до розгляду теми, пропонують учням згадати, які з'єднання, що містять азот, їм відомі. Учні називають нітробензол, нітрогліцерин, трінітроклетчатку. Коротко повторюють відомості про властивості нітробензолу і його отриманні у лабораторії. При цьому складають на дошці рівняння реакції, відзначають її тип (заміщення) і дають назву (реакція нітрування). На питання, чи можуть бути проведені реакції нітрування граничних вуглеводнів, учні дають ствердну відповідь. Після цього записують рівняння реакцій нітрування до п'ятого гомолога. Учитель зазначає, що вперше ці реакції були проведені російським вченим М.І. Коноваловим в 1886 р. За аналогією з нітробензолу дає назви знову отриманим азотовмісні речовини - нітрометан, нітроетан і т.д. Далі коротко вчитель знайомить учнів з фізичними властивостями отриманих гомологів. З хімічних властивостей нітросполук слід підкреслити їх здатність відновлюватися воднем. Для того, щоб учні переконалися в освіті гомологічного ряду нових азотовмісних речовин і самостійно їх назвали, складають рівняння реакцій:
СН 32 + 3Н 2 ® 2Н 2 О + СН 32
З 2 Н 5 NO 2 + 3Н 2 ® 2Н 2 О + С 2 Н 52
З 3 Н 7 NO 2 + 3Н 2 ® 2Н 2 О + З 3 Н 7 N Н 2 і т.д.
Звертають увагу на утворення нової функціональної групи атомів, - NН 2 - аміногрупи. Тут треба зазначити, що амінами їх називають по тим радикалам, які входять до складу молекули, з додатком слова «амін». Після цього учні без праці дають назви отриманим речовинам: метиламін, етиламін та ін Зіставляючи записані раніше рівняння реакцій нітрування з реакціями відновлення, роблять висновок про генетичний зв'язок між гомологічних рядами органічних речовин: вуглеводні можна перетворити на нітросполуки, а нітросполуки - в аміни:
СН 4 + НNО 3 ® Н 2 О + СН 32;
СН 32 + 3Н 2 ® 2Н 2 О + СН 3 NH 2.
Ці сполуки є амінами жирного ряду, оскільки вони отримані від граничних вуглеводнів. Потім описують фізичні властивості перших представників ряду амінів. Перш ніж перейти до вивчення їх хімічних властивостей, звертають увагу на склад функціональної групи. Аміногрупа - залишок від аміаку, в якому один атом водню заміщений на вуглеводневий радикал. Далі пропонують розглянути аміни як похідні аміаку. Учні відзначають, що в аміаку можуть бути замінені на вуглеводневі радикали і два інших атома водню. Тоді в залежності від кількості залишків вуглеводнів, що входять в молекулу, аміни можуть бути
СН 3 NH 2, С 2 Н 5 NH 2

первинні

вторинні
третинні
У природі аміни зустрічаються при розкладанні білкових сполук, наприклад, в селедочной розсолі міститься метиламін, диметиламін, три-метиламін. Всі аміни є похідними від аміаку, тому вони повинні володіти і подібністю з ним. Це питання учні можуть вирішувати самостійно (до цього уроку вони повинні повторити властивості аміаку). Наприклад, один з учнів записує в лівій частині дошки рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості аміаку (взаємодія з водою, з кислотами, горіння в струмі кисню). Тут же демонструють ці досліди, особливо підкреслюючи здатність аміаку горіти тільки в струмі кисню.
Потім проводять подібні досліди з амінами (див. пп. 1.1.3.1.). На підставі дослідів роблять висновки про властивості амінів.
На відміну від аміаку аміни горять на повітрі. Роблять висновок: аміни за хімічними, властивостями схожі з аміаком, але на відміну від нього горять на повітрі. Це властивість призвело вченого Вюрца до відкриття амінів в 1848 р. Під час пояснень у правій частині дошки паралельно з властивостями аміаку записують рівняння реакцій з амінами. У результаті зіставлення властивостей аміаку і амінів учні переконуються, що серед органічних речовин існують речовини з властивостями основ органічні підстави. Пояснюють це, виходячи з електронної будови, розглядаючи на прикладі утворення іона амонію. Нагадують, що біля атома азоту з п'яти валентних електронів три неспарених йдуть на освіту ковалентних зв'язків з атомами водню, утворюючи молекулу аміаку, а два спарених електрона залишаються неузагальнених, вільними. За рахунок їх біля атома азоту встановлюється ковалентний зв'язок з іоном (протоном) водню води або кислоти. При цьому в першому випадку звільняються іони гідроксилу, які визначають властивості підстав, у другому - іони кислотного залишку. Розглядають електронна будова амінів:
..
..
..
..
..
..
..
..
..

Особливу увагу звертають на неподільну електронну пару азоту, яка, так само як і в аміаку, йде на освіту ковалентного зв'язку з протоном водню. При цьому утворюється органічна сполука з властивостями основ (1) або солі (2), якщо протон (іон) водню був від кислоти:
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..

Формула солі може бути записана і по-іншому:
СН 3. NH 2. НС1
Хлористоводневої метиламін
Учням відомо, що властивості речовин визначаються їх будовою. Порівнюючи електронна будова гідрооксиду амонію та метіламмонія. вони можуть встановити, які речовини - аміни або аміак - є більш сильними основами.
Доцільно нагадати, що метальних радикал здатний відтісняти від себе електронну щільність. Тоді на азоті виникає підвищена електронна щільність і він міцніше буде утримувати протон водню в молекулі. Іон гідроксилу звільняється, концентрація його в розчині збільшується, тому аміни жирного ряду і є більш сильними основами, ніж аміак. Для закріплення матеріалу вчитель пропонує питання: посилення або ослаблення основних властивостей очікується у диметиламина і тріметіламіна? Учні знають, що радикал здатний відтісняти від себе електронну щільність, тому вони самостійно роблять висновок, що двох-і тризаміщені аміни в порівнянні з однозаміщений повинні бути більш сильними основами. Два радикала більшою мірою збільшать електронну щільність на азоті, і, отже, азот сильніше буде утримувати іон водню, а гідроксильні іони стануть надходити в розчин, тобто сила основних властивостей амінів залежить від величини негативного заряду на атомі азоту: чим він більший, тим більше сила підстав. Здавалося б, третинний амін повинен бути найсильнішим підставою, але експеримент показує зворотне. Мабуть, три метальних радикала екранують неподільну пару електронів азоту, заважають вільному приєднанню іонів водню, а, отже, в розчин мало надходить іонів гідроксилу, тому середу слабоосновная.
Для того щоб учні краще засвоїли генетичний зв'язок між класами органічних речовин, розбирають утворення ароматичних амінів від «родоначальника» усіх ароматичних вуглеводнів - бензолу через нітросполуки. Перш за все, коротко нагадують способи отримання амінів жирного ряду від граничних вуглеводнів, потім пропонують згадати властивості вивченого раніше бензолу і пояснити їх, виходячи з електронної будови бензолу. Для цього бажано вивісити таблицю електронної будови бензолу, підготувати модель його молекули. Таким чином, учні самі «протягнуть ниточку» від бензолу до феніламіно через нітробензол і без праці запишуть відповідні рівняння реакцій.
Тут же демонструють досвід отримання нітробензолу в колбі зі зворотним холодильником. На дошці записують рівняння відповідної реакції. Потім проводять досвід відновлення отриманого нітробензолу на анілін. Під час виконання цього досвіду повідомляють учням про реакцію М.М. Зініна і її значення для народного господарства.
Потім демонструють чистий анілін (якщо він є в школі), розповідаючи про його токсичності і про обережне поводження з ним. Демонструють деякі фізичні властивості: агрегатний стан, колір, запах, розчинність у воді.
Потім переходять до вивчення хімічних властивостей аніліну. За аналогією з амінами жирного ряду припускають наявність у аніліну основних властивостей. Для цього в склянку, в якому перевіряли розчинність аніліну у воді, доливають кілька крапель фенолфталеїну. Забарвлення розчину не змінюється. Перевіряють взаємодія аніліну з концентрованими соляної та сірчаної кислоти. Після охолодження суміші учні спостерігають кристалізацію солей, отже, анілін проявляє властивості підстав, не слабше, ніж аміни жирного ряду. У ході обговорення цих дослідів складають рівняння реакцій, дають назви утворюються речовин.
Далі демонструють взаємодію солей аніліну з лугом (проводимо аналогію з солями амонію). Тут попутно ставлять питання: у вигляді яких сполук аміни жирного ряду знаходяться в селедочной розсолі, якщо він взаємодіє з лугом з утворенням амінів? (Як правило, учні відповідають: у вигляді солей). Перевіряють розчинність їх у воді та взаємодія солей аніліну з окислювачами, наприклад з двохромовокислим калієм. Цією реакцією виявляють речовини, різноманітні за забарвленням. Повідомляють учням, що на властивостях аніліну грунтується виробництво мно-гочісленних анілінових барвників (у тому числі і такого цінного, як синтетичне індиго), лікарських речовин, пластичних мас. На закінчення демонструють досвід взаємодії аніліну з хлорним вапном. Відзначають, що ця реакція є характерною на анілін. Для перевірки пропонують виявити анілін в суміші речовин, отриманих при постановці досвіду відновлення нітробензолу металами. Учні ще раз переконуються в існуванні генетичного зв'язку між класами. Для закріплення вивченого пропонують скласти рівняння реакцій, що підтверджують можливість здійснення наступних перетворень:
З 6 Н 6 З 6 Н 52 З 6 H 5 N Н 2
HNO 3
H 2 SO 4
HCl
Zn, Fe


Учні на досвіді побачать, що основні властивості аніліну в порівнянні з амінами граничного ряду ослаблені. Пояснюється це впливом ароматичного радикалу феніла С 6 Н 5. Для пояснення знову расссматрівваем електронна будова бензолу. Учні згадують, що рухоме p-електронне хмара бензольного ядра утворено шістьма електронами (добре мати модель молекули або гарний рисунок молекули бензолу). Необхідно підкреслити, що в бензольному ядрі замість одного атома водню варто аміногрупа, намалювати електронна будова молекули аміну і ще раз звернути увагу на вільну неподільну пару електронів атома азоту в аміногрупи, яка вступає у взаємодію з p-електронами бензольного кільця. Внаслідок цього на азоті електронна щільність зменшується, вільна пара електронів з меншою силою утримує протон водню і у розчин надходить мало гідроксильних іонів. Все це визначає більш слабкі основні властивості аніліну, що спостерігалося при реакції його з індикаторами.
Неподіленої пари електронів азоту аміногрупи, вступаючи у взаємодію з p-електронами бензольного ядра, зміщує електронну щільність в орто-і пара-положення, роблячи ядро ​​бензолу в цих місцях хімічно більш активним. Це легко підтверджується досвідом взаємодії аніліну з бромної водою, який тут же показують:

На закінчення слід звернути увагу учнів на існуючу в природі зв'язок між речовинами, на їх розвиток від простого до складного.

2.2.3.1 Демонстраційні досліди та практичні роботи за темою

Отримання амінів з оселедцевого розсолу. У селедочной розсолі міститься значна кількість амінів, переважно диметиламина (СН 3) 2 N Н і тріметіламіна (СН 3) 3 N.
1. У велику круглодонну колбу з відвідної трубкою наливають 15-20 мл оселедцевого розсолу, додають 6-7 мл концентрованого розчину їдкого натру і, нагріваючи колбу на голому полум'я, відганяють аміни в пробірку з водою, охолоджувану снігом або льодом. Через кілька хвилин утворюється розчин, з яким можна зробити наступні досліди, що ілюструють основні властивості амінів:
а) До частини розчину доливають нейтральний розчин лакмусу або розчин фенолфталеїну. Лакмус синіє, фенолфталеїн стає малиновим. Робиться висновок про те, що продукт з'єднання амінів з водою (розглядати можна на прикладі метиламіни) має лужні властивості подібно розчину аміаку:
NH 3 + НОН ® NН 4 ОН
CH 3 NH 2 + НОН ® СН 3 NH 3 ОН
б) До частини розчину доливають розчин хлориду заліза FеС1 3. Паралельно ставлять досвід взаємодії хлориду заліза з розчином аміаку. Спостерігають утворення однакових опадів, що підтверджує основні властивості водного розчину аміну:
FеС1 3 + ​​3NH 4 ОН ® Fе (ОН) 3 + 3NH 4 С1
FeС1 3 + ​​3СН 3 NH 3 ОН ® Fе (ОН) 3 + 3СН 33 С1
в) Кип'ятять в пробірці трохи отриманого розчину з добавкою луги і до виділяється парам підносять лучинку, змочену концентрованою соляною кислотою. Утворюється білий дим хлористоводневої солі аміну (чорний фон!).
г) Попередні досліди показують велику подібність амінів з аміаком. Для встановлення відмінності їх від аміаку і приналежності до органічних сполук демонструють горючість амінів. Кип'ятять розчин аміну і підпалюють пари його у отвори пробірки.
Останні два досвіду виходять лише в тому випадку, якщо, користуючись оселедцевий розсолом, вдається отримати не надто слабкий розчин амінів.
2. Нагрівають в колбі суміш оселедцевого розсолу з лугом, як було зазначено вище. До відвідної трубці колби підносять вологу лакмусовий папірець; папірець синіє. Підносять скляну паличку, змочену концентрованої НС1, утворюється біла хмарка хлористоводневої солей амінів. Підпалюють пари амінів у відвідної трубки, вони горять блідим полум'ям. Пропускають пари в розчин хлориду заліза, утворюється осад гідроокису заліза.
Отримання метиламіни з хлористоводневої солі і досліди з ним
Попередньо учні знайомляться із запахом метиламіни. Для цього в пробірці або на склі до невеликої щіпці хлористоводневої метиламіни вони додають 5-7 крапель концентрованого розчину лугу. Відзначають схожість запаху виділяється метиламіни з запахом аміаку.
Для демонстрації дослідів з метиламіни в невелику колбу з відвідної трубкою і краплинної воронкою поміщають 2-3 г. солі, в крапельну воронку наливають концентрований розчин лугу. Метиламін отримують, додаючи потроху з воронки луг до взятої солі. З метиламіни проробляють такі досліди:
а) Пропускають виділяється газ у воду, підфарбовану фіолетовим або червоним лакмусом. Лакмус синіє. Роблять висновок про те, що не лише за запахом метиламін має схожість з аміаком, але і за хімічними властивостями (лужні властивості водного розчину). Складається рівняння гідратації метиламіни.
б) Отримують знову розчин метиламіни, пропускаючи газ у воду (без лакмусу), і проводять реакцію з розчином хлориду заліза, як було зазначено вище (пункт «б»). Підтверджуються лужні властивості гідроокису мети-ламмонія.
в) До відвідної трубці колби підносять відкриту склянку з концентрованою соляною кислотою або паличку, змочену кислотою. Утворюється густа хмара диму хлористоводневої солі (чорний фон!). Паралельно ставлять досвід з аміаком. Складають рівняння реакції солеутворення і, проводячи аналогію далі з аміаком та солями амонію, пояснюють реакцію отримання аміну із солі (див. вище).
г) Щоб показати відмінність метиламіни від аміаку, демонструють горючість метиламіни, підпалюючи газ у відвідної трубки колби. Учні знають, що аміак на повітрі не горить. Для більшої переконливості над полум'ям метиламіни поміщають склянку, сполоснути вапняної або баритової водою. Поява каламуті на стінках свідчить про наявність вуглецю в палаючому речовині (чого немає в аміаку) і про приналежність його до органічних сполук.
Отримання метиламіни з ацетаміду. Для отримання метиламіни і постановки дослідів з ним можна скористатися реакцією аміду оцтової кислоти з хлорним вапном:

У маленьку колбу з відвідної трубкою поміщають близько 3 г ацетаміду і подвійне кількість суміші хлорного вапна з гідроокисом кальцію, замішаної на воді. Речовини перемішують і нагрівають. Виділяється газоподібний метиламін. З ним проводять досліди, як зазначено вище (розчинення у воді, забарвлення лакмусу, горіння і т.д.). Рівняння реакції освіти метиламіни з учнями не розбирається.
Ацетамид, необхідний для дослідів, може бути синтезований учнями в хімічному гуртку.
Отримання ацетаміду. Ацетамид може бути отриманий взаємодією карбонату амонію та оцтової кислоти:

У круглодонну колбу наливають 15 г . оцтової кислоти і додаю: невеликими порціями 8 г карбонату амонію (виділення СО 2). Колбу закривають пробкою з вертикальним повітряним холодильником і нагрівають близько години до слабкого кипіння. Потім вміст переливають у колбу для перегонки, закривають колбу пробкою з термометром, приєднують невеликий спадний повітряний холодильник і повільно проводять перегонку, поки температура не підніметься до 160 ° С. При цій температурі видаляють холодильник і відвідну трубку колби поміщають безпосередньо в приймач. Продовжують перегонку до 200 ° С. Потім змінюють приймач і після цього відганяють ацетамид в інтервалі температур 200-220 ° С. Отриманий продукт без очищення можна застосовувати для отримання метиламіни. Зважаючи на гігроскопічності ацетамид не можна тримати на відкритому повітрі.
Анілін
Досліди з аніліном повинні показати, що ця речовина належить до класу амінів, має властивості основи і в той же час відрізняється від аліфатичних (жирних) амінів за ступенем прояву основних властивостей. Велика увага також має бути приділено отриманню аніліну з нітробензолу через особливого історичного значення цієї реакції і її ролі в сучасній промисловості. Зважаючи на отруйність парів аніліну досліди слід проводити у витяжній шафі.
Ставлення аніліну до індикаторів. До 100 мл води в демонстраційному склянці додають 1 мл аніліну і збовтують суміш скляною паличкою. Половину розчину відливають у іншої такої ж келих. Після цього до половині розчину доливають розчин фенолфталеїну, до іншої - фіолетовий розчин лакмусу. Забарвлення індикаторів не змінюється.
Взаємодія аніліну з кислотами. Після того як показано, що анілін не діє на індикатори, тобто не володіє лужними властивостями, виникає питання про те, чи має взагалі він властивостями основ, чи набуває він, наприклад, в реакції солеутворення з кислотами.
1. У пробірку з 5 мл води учні наливають близько 0,3 мл аніліну. Суміш збовтують. Переконуються, що анілін майже не розчинився у воді. Додають по краплях концентровану соляну кислоту. Анілін розчиняється. Складають рівняння реакції утворення хлористоводневої аніліну.
До розчину солі аніліну додають по краплях концентрований розчин лугу. Знову виділяється анілін у вигляді маслянистої рідини. Складають рівняння реакції.
При проведенні досвіду слід користуватися концентрованими розчинами кислоти і луги з тією метою, щоб не вводити великої кількості води, інакше через часткову розчинності аніліну ( 1 г аніліну розчиняється в 30 мл води) виділення його буде мало помітно.
2. У демонстраційну пробірку наливають 5 мл аніліну і потім приблизно такий же обсяг концентрованої соляної кислоти або 50-відсоткової сірчаної кислоти. Дають деяким учням переконатися, що проходить екзотермічна реакція. Охолоджують пробірку в струмені холодної води. Виділяються кристали солі. Розчиняють сіль по можливості в невеликій кількості води (воду додають невеликими порціями і пробірку струшують). Якщо залишився непрореагіровавшіх анілін, відфільтровують від нього розчин, а до розчину солі додають концентрований розчин лугу. Виділяється вільний анілін.
Тим чи іншим з цих дослідів встановлюється, що анілін є підставою; відсутність самі дії його на індикатори говорить про те, що він підставу більш слабке, ніж жирні аміни.
Так як за складом молекул жирні аміни і анілін відрізняються тим, що замість граничного радикала тут є бензольне ядро, то, очевидно, що ослаблення основних властивостей аміногрупи обумовлено впливом ароматичного радикалу - С 6 Н 5.
Взаємодія аніліну з бромної водою. Як відомо, вплив атомів один на одного в молекулі взаємно. Якщо бензольне кільце впливає на аміногрупу в анілін, послаблюючи прояв нею властивостей основи, то можна очікувати, що і бензольне ядро ​​під впливом цієї групи буде мати властивості, відмінними від властивостей бензолу. З подібною зміною властивостей ядра учні вже зустрічалися на прикладі фенолу.
Постає питання, чи не послаблює чи аміногрупа зв'язок атомів водню з ядром, подібно до того як цей зв'язок послаблює гідроксильна група в фенолу, і чи не буде анілін реагувати з бромної водою, як реагує з нею фенол.
1. У колбі або демонстраційної пробірці розчиняють при струшуванні в 10 мл води 1 мл аніліну. До отриманого розчину (емульсії) додають бромну воду до утворення білого осаду.
Осад являє собою тріброманілін:

Необхідно, щоб розчини аніліну і брому були досить концентрованими. Замість розчину аніліну можна скористатися розчином його солі.
Окислення аніліну. Анілін порівняно легко окислюється на різноманітні продукти. При окисленні аніліну хромовою сумішшю і деякими іншими окислювачами утворюється так званий чорний анілін, застосовуваний для фарбування в чорний колір тканин, дерева шкіри.
1. У демонстраційній пробірці до 3-4 мл водної емульсії аніліну доливають 10-12 мл хромової суміші. Рідина збовтують і підігрівають. Спочатку вона набуває зелене забарвлення, потім синіє, при подальшому нагріванні утворюється осад чорного аніліну. Характер осаду виявляється при сильному збовтуванні суміші в пробірці.
2. У 100 мл води розчиняють 2 г біхромату калію К 2 Сr 2 О 7 і 1 мл концентрованої сірчаної кислоти. До отриманого розчину додають 2 г солянокислого аніліну або по 1 мл аніліну та концентрованої соляної кислоти. Суміш перемішують скляною паличкою. У утворюється розчин швидко вносять шматок бавовняної тканини. Барвник з тканиною нагрівають, потім тканину дістають, віджимають валиком на гладкій поверхні і розвішують на скляних паличках.
3. Готують розчин солянокислого аніліну, припливи до 50 мл води 2 мл аніліну і 3 мл концентрованої соляної кислоти. До розчину додають ще 1 г хлориду амонію. Отриманий розчин наносять пензликом на гладку поверхню дошки.
Після того як розчин вбереться, таким же способом покривають дерево другим розчином, що готуються розчиненням 4 л бертолетової солі та 6 г мідного купоросу в 50 мл води. Бертолетова сіль окисляє анілін, і поверхня дошки поступово приймає чорне забарвлення. Хлористий амоній і мідний купорос сприяють прискоренню процесу окислення і отриманню щільною та міцною забарвлення. Після висихання поверхні на неї ще кілька разів наносять поперемінно перший і другий розчини.
Реакція аніліну з хлорним вапном. При взаємодії аніліну з хлорним вапном навіть при дуже сильному розведенні утворюється характерне фіолетове забарвлення. Хлорне вапно тому може служити реактивом на анілін.
У циліндр або стакан наливають 200-300 мл води, розчиняють у ній кілька крапель аніліну і доливають дуже небагато свіжоприготованого і профільтрованого водного розчину хлорного вапна. Утворюється фіолетове забарвлення (білий фон!). Якщо розчин аніліну взятий дуже концентрований, досвід проходить менш наочно, так як забарвлення утворюється дуже темна. У такому випадку суміш розчинів слід розбавити водою. Хімізм цієї реакції з учнями не розглядається.
Отримання аніліну. Сучасне виробництво аніліну грунтується на реакції відновлення нітробензолу, відкритої М.М. Зініним.
У промисловому способі виробництва для відновлення нітробензолу використовуються соляна кислота і залізні або чавунні тирсу. Всі ці речовини завантажуються в реактор; утворюється водень в найбільш активній своєю формою - «в момент виділення» - енергійно відновлює нітробензол на анілін.
У шкільних дослідах отримання аніліну для прискорення реакції замість заліза використовують зазвичай олово або цинк. Досвід з залізом може бути перенесений на практичні заняття або в хімічний гурток і поставлений там не тільки для ілюстрації основної хімічної реакції, але і з метою відображення найважливіших виробничих операцій.
1. У колбу ємністю 100 мл вносять 2-3 краплі нітробензолу, доливають 1-2 мл концентрованої соляної кислоти і вносять 2-3 маленьких шматочка цинку (чи олова). Якщо реакція піде занадто бурхливо, колбу охолоджують в струмені холодної води або в склянці з водою. Коли запах нітробензолу зникне або майже зникне, в колбу доливають концентрований розчин лугу (30-40-процентної) до тих пір, поки що утворюється спочатку осад гідроокису цинку Zn (ОН) 2 зважаючи на свою амфотерности не розчиниться при подальшому збільшенні лугу:
Zn (ОН) 2 + 2NаОН ® Na 2 ZnО 2 + 2Н 2 О
Це буде гарантією того, що луг виділить анілін з хлористоводневої солі. Щоб констатувати освіта аніліну, приєднують до колби холодильну трубку і відганяють близько 0,5-1 мл рідини. Анілін гошпся разом з парами води у вигляді білої емульсії. Розбавляють дистилят водою, щоб анілін розчинився, і відкривають його з допомогою розчину хлорного вапна. Одночасно переконуються, що нітробензол не дає фарбування хлорним вапном.
Отримання анілінформальдегідной смоли. Анілін по ряду властивостей нагадує фенол (бромування, нітрування і т.п.). Подібно фенолу він дає високомолекулярні смоли з формальдегідом (формаліном).

У залежності від співвідношення вихідних речовин та умов реакції анілінформальдегідние смоли мають різну будову, наприклад:

Замість аніліну береться насичений розчин хлористоводневої його солі, що дає можливість провести реакцію в гомогенному середовищі і тому досить швидко.
У невеликій хімічний стакан наливають 10 мл формаліну (40-відсоткового) і такий же обсяг заздалегідь приготовленого насиченого розчину хлористоводневої аніліну у воді. У середину стакана негайно ж ставлять скляну паличку. Утворюється густа смола. Паличка міцно утримується у вертикальному положенні. За паличку можна підняти склянку з його вмістом.
Отримана щільна маса має різкий задушливий запах від домішки формальдегіду.
Продукт обносять по класу або витягують його зі склянки, розламують на шматочки і на годинних стеклах передають учням для ознайомлення.


3. Тести і завдання загальнонавчальних та екологічного змісту за темою «Основи»

3.1 Тестові завдання в курсі хімії

Системність у використанні будь-якого методу навчання здатна забезпечити нову якість навчально-виховного процесу. Сказане повною мірою відноситься і до використання тестів на уроках хімії [7].
Для якісної підготовки учнів до підсумкового тестування необхідне використання тестів у системі роботи вчителя. Учень, знайомий з цим методом контролю, успішніше виконає тестові завдання і легше адаптується в світовому освітньому просторі, тим більше що кожному випускнику російських шкіл має бути здавати єдиний державний іспит у формі тесту.
На відміну від опитування або контрольної роботи добре підготовлений тест - це і навчальна, і контролюючий засіб. Він набагато привабливішою для учнів, тому що результат не залежить від характеру їх взаємин з учителем.
Якщо завдання складено грамотно, то в пошуках правильної відповіді учням доводиться думати, зіставляти один правдоподібну відповідь з іншим. Таким чином, створюється проблемна ситуація, яка активізує мислення учнів. Виконуючи традиційні вправи, учень іде по шляху, запропонованому вчителем, а під час виконання тестових завдань він сам вибирає шлях вирішення.
При відборі тестових завдань, перш за все, необхідно звернути увагу на те, якою мірою цей тест відповідає завданням навчання і виховання, які повинні бути вирішені при вивченні тієї чи іншої теми. На думку С.Л. Рубінштейна, «власне відтворення матеріалу учнями доцільно не приурочувати до моменту, безпосередньо наступного за сприйняттям матеріалу, а дати йому спочатку кілька відлежатися. Експериментальні дослідження свідчать про те, що найкраще відтворення має місце через 2-3 дні після першого сприйняття матеріалу ».
Для проведення тестування необхідно приготувати тексти тестових завдань в декількох варіантах і інструкцію з перевірки тесту. Результат тестування залежить від змісту тесту, процедури проведення тестування і від готовності вчителя та учнів до тестування. Потрібно звертати велику увагу на процедуру проведення тестування: дотримання повної тиші, забороняється ставити запитання і консультуватися, обертатися один до одного, суворо дотримуватися регламенту.
Краще за все кожному учню видати картку для виконання завдань з вибором відповіді і невеликий аркуш паперу для виконання завдань з вільним відповіддю.
Зразок картки для учнів
Прізвище
Варіант
№ знання
Код відповіді
Учні вказують прізвище і номер варіанта на картці і на листку, після цього за допомогою лаборанта чи чергового видаються тексти завдань, і клас починає роботу.
Досвід показує, що на виконання закритих завдань (з вибором відповіді) учні витрачають 4-5 хв і 7-8 хв - на виконання завдань з вільним відповіддю. Після закінчення певного часу з початку тестування учні завершують роботу і здають картки і листки.
Після цього учні приступають до самоперевірки за текстами, які залишаються на партах. Таким чином, при проведенні тестування та подальшої самоперевірки учні включаються у різні види діяльності: виконання власного завдання, самоперевірка, прослуховування правильних відповідей однокласників, визначення рівня власних знань та оцінювання своєї роботи. Такий підхід до організації тестування призводить до активізації пізнавальної діяльності учнів.
Оскільки тестовий контроль має на увазі специфічну процедуру проведення, до нього повинні бути готові і вчитель, і учні. Так, якщо раніше тестування не проводилося, необхідно на попередньому уроці підготувати до нього учнів. Практика показала, що пробні рішення треба проводити 1-2 рази, згодом процедура тестування не викликає питань і суворо дотримується.
Вельми цікаво, на наш погляд, запропонувати учням самостійно скласти тести по темі.
Пропонується зразок тесту за темою «Аміни» (XI клас) [8]. Час виконання 12 хв. Кожне завдання оцінюється двома балами. За 16 балів відмітка «5», 14 балів - «4», 10-12 балів - «3», менше 10 балів - «2».
1. Анілін отримують при відновленні:
1) нітробензолу, 2) толуолу, 3) феніламіно; 4) бензойного альдегіду.
2.

Яка схема будови молекули метиламіни пояснює те, що граничні аміни сильніші підстави, ніж аміак:
3. Водний розчин метиламіни має реакцію середовища:
1) кислу, 2) нейтральну, 3) лужну; 5) слабокислу.
4. Ароматичні аміни в порівнянні з аміаком:
1) більш слабкі підстави, тому що електронна густина на атомі азоту більше, ніж у молекулі аміаку;
2) більш слабкі підстави, тому що електронна густина на атомі азоту менше, ніж у молекулі аміаку;
3) більш сильні підстави, тому що електронна густина на атомі азоту більше, ніж у молекулі аміаку;
4) більш сильні підстави, тому що електронна густина на атомі азоту менше, ніж у молекулі аміаку.
5. Чим більше атомів водню в молекулі аміаку заміщено граничними радикалами, тим:
1) сила підстав менше; 2) речовина легше загоряється, 3) активніше амін взаємодіє з кислотами; 4) більше розчинність з'єднання у воді.
6. Сила підстав зростає в ряду:
1) метиламін ® аміак ® анілін, 2) аміак ® диметиламін ® анілін;
3) тріметіламін ® анілін ® аміак; 4) анілін ® аміак ® метиламін.
7. Реакція між якими речовинами характеризує амін як дуже слабке органічна підстава:
1) Анілін і бромна вода, 2) Анілін і бромоводородная кислота;
3) Хлорид феніламмонія і аміачна вода;
4) Хлорид феніламмонія і розчин гідроксиду натрію.
8. Вкажіть гомолог речовини N (CH 3) 3:
1) пропіламін; 2) диметиламін; 3) фениламин; 4) метілетіламін.

3.1.1 Тестові завдання з екологічним змістом

1. Гранично допустима концентрація (ГДК) аніліну - 0,1 мг / л. У цеховому приміщенні об'ємом 600 м 3 міститься 45,4 г . аніліну. Його концентрація:
1) перевищує ГДК; 2) відповідає ГДК; 3) менше ГДК.
2. У лабораторії розмірами 3 '5' 10 м стався витік 12 мл метиламіни (r = 0,699 р. / см 3, ГДК = 1 мг / м 3). Його концентрація в приміщенні:
1) перевищує ГДК; 2) відповідає ГДК; 3) менше ГДК.
3. В обсязі 50028 л (етиленіміну, 0,02 мг / м 3) вміст речовини масою m не перевищує його ГДК:
1) m = 0,025 м., 2) m = 0,0025 р.; 3) m = 0,001 р.; 4) m = 0,0025 г .
4. Дана суміш метиламіни (45 об.%, R = 0,699 р. / см 3), диметиламина (25 об.%, R = 0,6804 р. / см 3) і тріметіламіна (30 об.%, R = 0,662 м. / см 3). Вкажіть об'єм приміщення (н.у.), де ця суміш об'ємом в 0,5 л не буде представляти загрози. ГДК рівні відповідно 1 мг / м 3, 1 мг / м 3 та 5 мг / м 3.
1) 100 м 3, 2) 150000 л, 3) 160000 л; 4) 200 м 3.
Токсична дія аминосоединений жирного ряду зростає із збільшенням числа атомів вуглецю в радикалі, хоча можливість інгаляційного отруєння зменшується з падінням летючості. Зменшується також подразнюючу дію, що пояснюється лужністю сполук (у первинних аминосоединений вона сильніша, ніж у вторинних і третинних), але збільшується всмоктування через шкіру в зв'язку зі збільшенням розчинності в жирах. Первинні аміносполуки токсичнее вторинних і третинних. Ізомери, що володіють більш довгим ланцюгом атомів вуглецю, отруйніший. Діаміни токсичнее моноамінів. На основі цієї інформації пропонуємо учням скласти тести за наступною схемою:
1. Розташуйте пропоновані з'єднання в порядку зростання їх токсичної дії: ...
Тут можна провести наступні паралелі:
- За зростанням числа атомів вуглецю;
- У порівнянні токсичності первинних, вторинних і третинних амінів;
- У порівнянні токсичності моноамінів і діамінів;
- У порівнянні токсичності ізомерів з різною довжиною вуглеводневого ланцюга.

3.2 Задачі за темою «Основи» з екологічним змістом

1. У приміщенні V = 54 м 3 розлилося 5,0 мл етиламін (r = 0,689 р. / см 3). Чи перевищує його концентрація гдк (18 мг / м 3)?
Рішення:
Знаючи об'єм речовини і його щільність, знайдемо масу:
m = V. r
m = 5,0. 0,689 = 3,445 м. = 3445 мг
Для порівняння концентрації зі значенням ГДК етиламін знайдемо його концентрацію в наведеному приміщенні:
С = m / V = 3445 мг / 54 м 3 = 63,8 мг / м 3.
63,8 / 18 = 3,5 рази
Відповідь: Концентрація етиламін в приміщенні перевищує значення його ГДК в 3,5 рази.
2. У результаті аварії в цеху, розміри якого становлять 4 '9' 10 м стався витік 23 г . 50%-ного розчину триетиламі (ГДК = 10 мг / м 3). Перевищує концентрація триетиламі а приміщенні його ГДК?
Рішення:
Знайдемо об'єм приміщення:
V = 4'9'10 = 36000 м 3
Знайдемо масу триетиламі, знаючи його концентрацію:
23 г . '0,5 = 11,5 г триетиламі
С = m / V = 1150 мг/3600 м 3 = 0,32 мг / м 3
Відповідь: концентрація триетиламі не перевищує значення його ГДК
3. У цеху зберігається 8,5 г аліламін. Який має бути приміщення, щоб у разі аварії концентрація аліламін не перевищила значення його ГДК (ГДК = 0,5 мг / м 3)?
Рішення:
Знайдемо об'єм приміщення з виразу для його концентрації:
С = m / V; V = m / C
V = 8500 / 0,5 = 17000 м 3
Відповідь: Обсяг приміщення повинен бути більше 17000 м 3.
4. У лабораторії розмірами 28 '20' 3 м було розлито 1,62 мл бутіламіна (ГДК = 10 мг / м 3, r = 0,7401 р. / мл) і 1,2 мл діпропіламіна (ГДК = 5 мг / м 3, r = 0,7384 р. / мл). Чи складає загрозу здоров'ю персоналу така ситуація?
Рішення:
Знайдемо масу речовин:
m = r 'V
для бутіламіна m = 0,7401 '1,62 = 1,2 г = 1200 мг
для діпропіламіна m = 0,7384 '1,2 = 0,9 г = 900 мг
Знайдемо об'єм приміщення:
V = 28 '20' 3 = 1680 м 3
Концентрація речовин:
З 1 = m / V = 1200 / 1680 = 0,71 мг / м 3
З 2 = m / V = 900 / 1680 = 0,54 мг / м 3
Відповідь: Дана витік не представляє особливої ​​загрози здоров'ю персоналу.
За вищенаведеним схемами учням пропонується скласти завдання.
Завдання 5. Найдешевший лужної реагент для нейтралізації кислотних промислових стоків - гашене вапно (гідроксид кальцію). Використовують як суспензію гідроксиду кальцію («вапняне молоко»), так і прозорий розчин («вапняну воду»). Розрахуйте рН 0,02 М розчину Ca (OH) 2.
Рішення. Запишемо рівняння реакції і умову задачі у формульному вигляді:
Ca (OH) 2 = Ca 2 + + 2 OH -, рН> 7
c {Ca (OH) 2} = 0,02 моль / л; pH =?
У відповідності з рівнянням реакції рівноважна молярна концентрація аніонів OH - удвічі більше концентрації гідроксиду кальцію c {Ca (OH) 2}:
[OH -] = 2c {Ca (OH) 2}
рН = 14 - pOH = 14 + lg [OH -] = 14 + lg 2c {Ca (OH) 2} = 12,6
Відповідь. Водневий показник вапняної води дорівнює 12,6.
Завдання 6. Одне з найдешевших азотних добрив - аміачна вода, розчин аміаку. Визначте ступінь дисоціації гідрату аміаку NH 3. H 2 O у 0,002 М розчині, якщо його рН дорівнює 10,3 при 25 o С.
Рішення. Запишемо рівняння реакції і умову задачі у формульному вигляді:
NH 3. H 2 O <<тут знак оборотності>> NH 4 + + OH -, рН> 7
c (NH 3. H 2 O) = 0,002 моль / л; pH = 10,3
a =?
У відповідності з рівнянням реакції рівноважна молярна концентрація аніонів OH - пов'язана з концентрацією гідрату аміаку і ступенем дисоціації:
[OH -] = a. c (NH 3. H 2 O)
рН = 14 - pOH = 14 + lg [OH -] = 14 + lg {a. c (NH 3. H 2 O)}
a = (10 pH - 14): з = 10 10,3 - - 14 / 0,002 = 0,093 = 9,3%
Відповідь. Ступінь дисоціації гідрату аміаку дорівнює 9,3. [9 - 11]

Висновки

Як відомо, виклад матеріалу тим доступніше, чим воно ближче до практики. Завдяки тому, що у викладанні теми «Основи», поряд з загальнонавчальних, переслідуються і екологічні цілі, відбувається зближення теорії і практики. У цьому ключі, на наш погляд, і слід викладати багато розділів загальної, неорганічної та органічної хімії.
На основі матеріалу, розглянутого і проаналізованого в даній курсовій роботі, можна зробити наступні висновки:
1. Аналіз літературних даних з проблеми викладання теми «Основи» як з загальнонавчальних, так і з екологічної точки зору дозволив виявити найбільш доцільні прийоми викладання.
2. Запропоновано блок, що висвітлює демонстраційні досліди та практичні роботи за темою «Аміни як органічні основи».
3. Розроблено варіанти тестових завдань по темі «Основи», що мають як загальнонавчальних, так і з екологічне спрямування.
4. У роботі наведені варіанти завдань по темі «Основи» екологічного характеру, а також пропонується самостійне складання завдань.


Література

1. Т.М. Кровельщікова, А.В. Коршунов. З досвіду реалізації екологічного підходу до навчання хімії / Хімія в школі. 2002, № 8, с. 40-42.
2. H. В. Єгорова. Питання Екологічного освіти при вивченні хімії / Хімія в школі, 2001, № 5, с. 46 - 49.
3. Звєрєв І. Охорона природи та екологічне виховання школярів. / / Воспит. школярів. - 1985. - N6. - С. 30-36.
4. Програми для середніх загальноосвітніх навчальних закладів. Хімія. / / За ред. В.І. Сівоглазова. М., «Просвещение», 1993.
5. Навчання хімії в 11 класі. У 2 ч. Ч 1: Кн. Для вчителя / За ред. І.М. Черткова. - М.: просвітництво, 1992. - С. 6 - 20.
6. Азотвмісні з'єднання. / / Хімія в школі. № 6, 1996, с. 18-22.
7. І.Г. Афоніна. Тестові завдання в курсі хімії. / / Хімія в школі. № 7, 2002, с. 43 - 45.
8. Єдиний державний іспит 2002: Контрольні вимірювальні матеріали: Хімія / А.А. Каверіна, Д.Ю. Добротін, М.Г. Снастіна та ін; М-во освіти РФ. - М.: Просвещение, 2002. - С. 20-35.
9. Безуевская В.А. Хімічні задачі з екологічним змістом / Хімія в школі, 2000, № 2, с. 59 - 61.
10. AB Краснянський. Екологічні проблеми розрахункових задачах з хімії / Хімія в школі, 1996, № 6, с. 22 - 27
11. А.В. Краснянський. Екологічні проблеми в розрахункових задачах з хімії / Хімія в школі, 1996, № 5, с. 32 - 37.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Педагогіка | Курсова
163.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Вивчення питань біотехнології в курсі хімії середньої школи
Вивчення теми Трикутники в курсі геометрії 7-9 класів середньої школи
Методичні особливості вивчення теми кишковопорожнинні в курсі біології середньої школи
Елементи інтегрального числення в курсі середньої школи
Вимірювання геометричних величин в курсі середньої школи
Ознайомлення учнів з хімічними виробництвами в курсі середньої школи
Вивчення теми Мінеральні добрива в шкільному курсі хімії
Методика вивчення геометричних величин в курсі геометрії середньої школи
Методичні особливості введення показовою функції в курсі математики середньої школи
© Усі права захищені
написати до нас