Урок по теме: «Предельные углеводороды. Метан, этан. Физические и химические свойства. Применение»

Дата_____________ Класс_______________

Тема: Предельные углеводороды. Метан, этан. Физические и химические свойства. Применение.

Цели урока: дать первоначальное понятие об органической химии, органических веществах, их составе, строении, свойствах в сравнении с неорганическими веществами; дать краткую историческую справку о развитии органической химии; рассмотреть предельные углеводороды, их физические и химические свойства.

Ход работы

1. Организационный момент урока.

2. Изучение нового материала

Предельные, углеводороды ряда метана (алканы)

Алканы, или парафины — алифатические предельные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой простой -связью. Оставшиеся валентности углеродного атома, не затраченные на связь с другими атомами углерода, полностью насыщены водородом. Поэтому предельные углеводороды содержат в молекуле максимальное число водородных атомов.

Углеводороды ряда алканов имеют общую формулу C_nH_2n+2. В таблице представлены некоторые представители ряда алканов и их некоторые физические свойства.

 Формула

 Из таблицы видно, что эти углеводороды отличаются друг от друга количеством групп — СН₂-.Такой ряд сходных по строению, обладающих близкими химическими свойствами и отличающихся друг от друга числом данных групп называется гомологическим рядом. А вещества, составляющие его, называются гомологами.

Физические свойства

Первые четыре члена гомологического ряда метана — газообразные вещества, начиная с пентана — жидкости, а углеводороды с числом углеродных атомов 16 и выше — твердые вещества (при обычной температуре). Алканы — неполярные соединения и трудно поляризуемые. Они легче воды и в ней практически не растворяются. Не растворяются также в других растворителях с высокой полярностью. Жидкие алканы — хорошие растворители для многих органических веществ. Метан и этан, а также высшие алканы не имеют запаха. Алканы — горючие вещества. Метан горит бесцветным пламенем.

Получение алканов

Для получения алканов используют в основном природные источники.

Газообразные алканы получают из природного и попутных нефтяных газов, а твердые алканы — из нефти. Природной смесью твердых высокомолекулярных алканов является горный воск —природный битум.

1. Из простых веществ: 

nC + 2nН₂ ^{500 °С, кат} →  С_nН_{2n + 2}

2. Действие металлического натрия на галогенопроизводные алканов— реакция А.Вюрца:

2CH₃-Cl + 2Na → CH₃-CH₃ + 2NaCl

Химические свойства алканов

1. Реакции замещения —  Галогенирование (стадийно)

CH₄ + Cl₂ ^hν → CH₃Cl(хлорметан) + HCl (1 стадия) ;                       

метан                                                                                                                

CH₃Cl + Cl₂ ^hν →  CH₂Cl₂ (дихлорметан)+ HCl (2 стадия);

 СH₂Cl₂ + Cl₂ ^hν →  CHCl₃ (трихлорметан)+ HCl (3 стадия);

CHCl₃ + Cl₂ ^hν →  CCl₄ (хлорметан)+ HCl (4 стадия).

 2. Реакции горения (горят светлым не коптящим пламенем)

C_nH_2n+2 + O₂ ^t→ nCO₂ + (n+1)H₂O

3. Реакции разложения

а) Крекинг при температуре 700-1000°С разрываются (-С-С-) связи:

C₁₀H₂₂ → C₅H₁₂ + C₅H₁₀

б) Пиролиз при температуре 1000°С разрываются все связи, продукты – С (сажа) и Н₂:

  СH₄    ^1000°С→ C + 2H₂

 Применение

         Предельные углеводороды находят широкое применение в самых разнообразных сферах жизни и деятельности человека.

         Использование в качестве топлива – в котельных установках, бензин, дизельное топливо, авиационное топливо, баллоны с пропан-бутановой смесью для бытовых плит

         Вазелин используется в медицине, парфюмерии, косметике, высшие алканы входят в состав смазочных масел, соединения алканов применяются в качестве хладагентов в домашних холодильниках

         Смесь изомерных пентанов и гексанов называется петролейным эфиром и применяется в качестве растворителя. Циклогексан также широко применяется в качестве растворителя и для синтеза полимеров.

         Метан используется для производства шин и краски

         Значение алканов в современном мире огромно. В нефтехимической промышленности предельные улеводороды являются базой для получения разнообразных органических соединений, важным сырьем в процессах получения полупродуктов для производства пластмасс, каучуков, синтетических волокон, моющих средств и многих других веществ. Велико значение  в медицине, парфюмерии и косметике.

3. Закрепление изученного материала

№1. Составьте уравнения реакций горения этана и бутана.

№2. Составьте уравнения реакций получения бутана из следующих галогеналканов:

CH₃ — Cl (хлорметан) и C₂H₅ — I (йодэтан).

№3. Осуществите превращения по схеме, назовите продукты:

C→ CH₄ → CH₃Cl → C₂H₆ → CO₂

4. Домашнее задание

П. 51, упр.6, 7.