Технология дифференцированного обучения на примере изучения химических свойств спиртов (10-й класс)

Цели урока:

• изучение основные химических свойства предельных одноосновных спиртов путём организации дифференцированного ученического эксперимента в группах;
• совершенствовать практические умения и навыки при выполнении лабораторных опытов;
• рассмотреть применение спиртов в связи с их свойствами.

Оборудование и реактивы: кодоскоп, штативы с подвеской, таблица «Схема образования водородной связи», шаростержневые модели молекул этанола и пропанола; химическая посуда, спиртовки, реактивы для групповых лабораторных работ.

Ход урока

• Учитель формулирует цели урока, важнейший из которых – экспериментальное доказательство взаимосвязи строения молекул спиртов с их химическими свойствами. Проводится инструкции по технике безопасности при выполнении лабораторных опытов.
• Актуализация имеющихся знаний по теме «Спирты». Учащимся предлагается выполнить тесты, для выполнения которых применяются знания номенклатуры спиртов и их физических свойств.

Тест по теме: «Спирты»

3. Фронтальная беседа

• Какие химические свойства можно предположить у спиртов?
• Как будет меняться химическая активность спиртов с ростом углеводородного радикала?

Учащиеся сравнивают полярность связи в гидроксогруппе воды, метанола и этанола структурные формулы этих веществах проецируются на экран через кодоскоп.

4. Практическая работа по дифференцированным заданиям. 7 групп учащихся выполняют задания по карточкам – инструкциям. Ученический эксперимент строится с учётом доминирующих особенностей групп учащихся. Учащиеся выполняют работу по следующим групповым заданиям.

1 группа: Исследование растворимости спиртов
Проверьте, как растворяются этанол, пропанол, бутанол и изоамиловый спирт в воде. Сравните результаты, объясните различную растворимость спиртов, при необходимости обратитесь к учебнику.

2 группа: Рассчитайте W (C) в этаноле и изоамиловом спиртах. В фарфоровых чашках проведите реакцию горения указанных спиртов, составьте уравнения реакции. Сравните характер горения, объясните результаты с учётом выполненных расчётов.

3 группа: Исследуйте возможность разрыва связи гидроксильного атома водорода в молекуле спирта.
Проведите реакцию замещения натрия с этанолом и пропанолом. Сравните скорость замещения водорода в этих спиртах со скоростью замещения в воде. Составьте уравнение проведенных реакций, объясните механизм. Сделайте вывод о влиянии радикала на подвижность гидроксильного водорода.

4 группа: Синтез эфиров проведите по инструкции: в пробирку налейте 1 – 2 мл. конц. уксусной кислоты и столько же этанола и изобутанола, добавьте по 0, 5 мл. конц. серной кислоты. Смеси перемешайте и в течение 4 – 5 мин. Осторожно нагревайте, не доводя до кипения. Затем содержимое пробирок охладите, и вылейте в другие пробирки с водой. По каким признакам можно судить о том, что образовался сложный эфир? Составьте уравнение проведенных реакций, дайте название образующимся продуктам. Объясните механизм реакции этерификации.

5 группа: Специфические свойства спиртов – реакции, идущие с участием гидроксогруппы.
Проведите синтез бромэтана по инструкции: в колбу налейте по 3 мл. этанола и конц. серной кислоты. После того как смесь остынет, добавьте по каплям 3 мл. воды и внесите 5 гр. Kbr, конец газоотводной трубки опустите в холодную воду. Бромэтан конденсируется в виде тяжелых маслянистых капель. Напишите уравнение проделанной реакции. Какрв механизм реаку\ции образования бромэтана? Сделайте вывод.

6 группа: Окисление спиртов:
а) окисление в мягких условиях. В две пробирки налейте 3 – 5 мл, подкислённого раствора K₂Cr₂O₇, в одну добавьте 2 -3 мл. этанола, слегка нагреете. Как изменяется цвет раствора?
В две пробирки налейте 2 – 3 мл. подкислённого раствора KMnO4, в одну добавьте 2 – 3 мл. этанола, слегка нагрейте. Как изменится цвет раствора? Запах, какого вещества Вы ощущаете? Сделайте вывод.
б) окисление CuO. Накалите медную проволоку, опустите её в этанол. Что наблюдаете? Составьте уравнение проделанной реакции.

7 группа: Используя инструкцию учебника (см. «практикум») внутримолекулярной дегидрации. Какая реакция протекает сначала? По каким признакам можно судить об образующимся этилене? Составьте уравнение проделанных реакций.

5. Обсуждение и обобщение результатов контрольной работы.
Каждая группа отличается по своим заданиям: демонстрирует результаты опытов, проецирует уравнения проведенных реакций на экран. На доске составляет краткую запись опорном конспекте

1 группа: исследовала растворимость различных спиртов. Учащиеся объясняют уменьшение растворимости с ростом массы углеводородного радикала изменением полярности связи в функциональной группе. Они высказывают предположения о том, что и химическая активность спиртов также должна убывать по этой причине.

2 группа: вычислила массовую долю углерода в этаноле и изоамиловом спирте. Сал бая светимость пламени этанола связана с легкой его испаряемостью. Учащиеся показывают результаты горения этанола, пропанола и бутанола в фарфоровых чашках, объясняя различия с учетом выполненных расчетов.

3 группа: изучала реакции, идущие с разрывом ковалентной полярной связи в гидроксогруппе спиртов. 
Учащиеся в чашках Петри, поставленных на кодоскоп, демонстрируют реакции замещения этанола и пропана с металлическим натрием.
Спиртом пропитывается фильтровальная бумага, помещенная на чашку. На экране отчетливо видна различная скорость замещения для этанола и пропанола. Учащиеся делают вывод о влиянии углеводородного радикала на подвижность водорода.

4 группа: получала сложные эфиры- этилацетат и изобутилацетат.  Ребята демонстрируют  полученные эфиры, рассказывают о механизме реакции этерификации, также с разрывом ковалентной полярной гидроксогруппе спиртов.

5 группа: изучала специфические свойства спиртов, получив несколько капелек бромэтана. Учащиеся отличают, что данная реакция идет с участием всей гидроксогруппы.

6 группа: рассказывает об окислении этанола в мягких условиях, используя окислители - дихромат калия и перманганат калия в кислой среде, показывают изменения окраски до и после опытов. Для окисления спиртов также используется реакция с медной проволочкой.

7 группа: проводила реакцию внутримолекулярной дегидратации и доказывала непредельность полученного этилена обесцвечиванием бромной воды. Ребята отметили, что характер продуктов дегидратации зависит от условий проведения реакции (температура).

Учащиеся обобщают полученные знания, используя опорный конспект в тетради и записи на доске.

Опорный конспект урока «химические свойства спиртов»

Растворимость. C₅H₅ОН, C₃ Н7ОН – растворимость уменьшается с ростом М (R)
(1 группа)

1. Горение    R- OH+O₂- CO₂ H₂O + Q  (2 группа)

2. Разрыв связи О-Н (3 группа)

а) 2R – ОН + 2ONа + H₂

б) R1 – COOH + HO – R₂- R1- COO- R₂ + H₂O    

3. Разрыв связи R-OH    R- OH+H-Br = R- Br + H₂O (4 группа)

4. Окисление R-CH –OH+ K₂Cr₂O₇, KMnO4= R-CO-H + H₂O (5 группа)

5. межмолекулярная дегидратация (t<140°)
R-OH + HO-R= R-O-R – H₂O (6 группа)

6. Внутрмолекулярная  дегидратация (t>140°) (7 группа)
C2H₅OH = CH₂= CH₂+ H₂O 

7. Применение спиртов

Учащиеся выступают с заранее подготовленными сообщениями о применении спиртов, связывая практическое использование с конкретными свойствами. Также рассматривается вопрос о влиянии алкоголя на организм человека.

Учитель оценивает работу каждого ученика, учитывая результаты выполненного задания, технику эксперимента, аргументирующий ответ, умение обобщать и делать выводы.