Органическая химия опыты в школе
Обновлено: 08.07.2024
Одно из главных мест в обучении химии занимает химический эксперимент. В условиях сокращения учебного времени на изучение предмета значение чувственных восприятий как основы формирования понятий, а значит и роль эксперимента как средства познания велика, как никогда. Химический выполняет многие дидактические функции: выявляет свойства веществ, раскрывая генетические связи между ними, определяет возможные способы их получения, позволяет установить химическое строение веществ.
В своём выступлении хотелось бы сделать акцепт на проблеме иллюстративного и исследовательского применения демонстрационного эксперимента при изучении органической химии на профильном уровне.
К демонстрационным экспериментам, как и другим видам учебного эксперимента предъявляются определенные требования:
- безопасность, как для экспериментатора, так и для наблюдателей;
- наглядность, возможность увидеть все детали и моменты опыта всеми учениками;
- быстрое и простое исполнение;
- сочетание со словом учителя.
Каждый учитель, полагаю, заинтересован, чтобы за внешним эффектом демонстрационного опыта, ребята смогли увидеть его внутренние содержание, последовательность логических действий. Характер использования эксперимента определяется прежде всего сущностью той познавательной проблемы, которая является ведущей на уроке.
Так, например, при установлении строения молекулы глюкозы возникает необходимость экспериментального выяснения строения вещества. В данной ситуации очевидно не оглашаются результаты, учитель проектирует и осуществляет опыт, который позволяет получить необходимые для этого экспериментальные данные.
Водный раствор глюкозы имеет нейтральную реакцию на индикатор, не взаимодействует с карбонатом натрия, но даёт положительный результат с реактивом Толленса, что позволяет предположить наличие альдегидной группы. Демонстрация качественной реакции на многоатомные спирты наглядно доказывает полифункциональную природу моносахарида, наличие карбонильной и нескольких гидроксильных групп.
Следующий пример использования демонстрационного эксперимента как способа выявления свойств, характерного для определённого вида связи, также предполагает выдвижения гипотезы и проверка их опытами. Это изучение гидролиза сложных эфиров на примере гидролиза лекарственного средства- аспирина. Ребятам известна структурная формула ацетилсалициловой кислоты, также они знакомы с теоретическим обоснованием процесса гидролиза. Результаты эксперимента-наличие фенольной группы в продуктах гидролиза аспирина (реакция с хлоридом железа( III ) и отсутствие таковой при комнатной температуре, позволяет учащимся самостоятельно составить уравнение реакции, понимая механизм.
Порою предшествующее изучение учебного материала не создаёт необходимых предпосылок для исследовательской постановки эксперимента. Так, после изучения состава многоатомных спиртов, переходя к изучению химических свойств, отличающим эти вещества от одноатомных спиртов, у ребят отсутствуют основания для гипотез и предположений, поэтому процесс исследования состояться не сможет. Учитель сообщает о качественной реакции на многоатомны спирты и иллюстрирует это опытом.
Очевидно, предварительная подготовка к некоторым опытов довольна затратная в плане временного ресурса, но результат от эффектно проведённого эксперимента, иллюстрирующий сложный для восприятия химический процесс принесёт несомненное удовлетворение как учителю, так и ученикам. Приведу пример из своего опыта. До недавнего времени реакцию получения предельных углеводородов посредством электролиза водных растворов натриевых солей карбоновых кислот рассматривали с ребятами только теоретически, подробно характеризуя происходящий при этом электродный окислительно-восстановительный процесс. Всегда отмечала затруднения восприятия процесса электролиза как такового. Возникла идея постановки демонстрационного эксперимента по получению этана реакцией Кольбе.
Таким образом, вопрос об использовании демонстрационного эксперимента всегда решается в зависимости от характера рассматриваемых явлений и общей логики познавательного процесса.
Опишу суть эксперимента: в колбу с отведенной трубкой наливаю 20-25 мл селёдочного рассола, добавляю 7-10 мл концентрированного раствора гидроксида натрия, нагреваю. Газообразную смесь аминов отгоняю в пробирку с водой, охлажденную снегом и льдом. Опыт занимает около 5-7 минут, затем готовый раствор раздаю ребятам для дальнейшего изучения свойств аминов.
Возможные лабораторные опыты:
Устанавливаем среду раствора с помощью фенолфталеина. Делаем вывод- продукт соединения аминов с водой обладает щелочными свойствами, подобно раствору аммиака.
CH3 NH 2 + H 2 O--> CH 3 NH 3 OH
Подтверждаем основные свойства раствора амина опытом взаимодействия с раствором хлорида железа( III )-осаждение нерастворимого основания.
FeCl 3 + 3CH 3 NH 3 OH --> Fe(OH) 3 + [CH 3 NH 3 ]Cl
Параллельно можно провести аналогичные опыты с раствором аммиака.
Таким образом, демонстрационный эксперимент должен являться неотъемлемой частью процесса преподавания химии. И важнейшая задача для учителя – систематически повышать свой уровень мастерства в области экспериментальной химии.
Электронный ресурс: him /1 sept / ru / aricl .
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Содержание лабораторных опытов при изучении
органической химии в 10 классе.
Лабораторные опыты:
Определение элементного состава органических соединений.
В широкий химический стакан поместите небольшой кусочек парафиновой свечи и подожгите его с помощью горящей лучинки. Обратите внимание на стенки стаканана них появляются капельки воды. О наличии какого химического элемента в составе парафина они свидетельствуют? Погасите свечу и выньте ее из стакана.
Затем налейте в стакан немного прозрачной известковой воды и осторожно взболтайте. Что наблюдаете? О наличии какого химического элемента свидетельствуют изменения, произошедшие с известковой водой? Запишите уравнения проведенных реакций.
Ход выполнения лабораторной работы:
Появление на стенках стакана капелек воды, после того как зажгли свечу, означает, что в состав парафина входит водород H2.
Уравнение горения: C17H36 + 26 O2=17 CO2 + 18 H2O
Во второй части опыта прозрачная известковая вода после взбалтывания помутнеет, а это говорит о содержании в парафине углерода.
Уравнение :CO2 + Ca(OH)2=CaCO3 + H2O
Лабораторные опыты:
Получение и свойства ацетилена
В пробирку налейте около 1 мл воды и поместите в нее кусочек карбида кальция величиной со спичечную головку. Быстро закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и выделяющийся газ пропустите в другую пробирку с раствором перманганата калия. Что наблюдаете? О чем свидетельствует изменение окраски раствора? Запишите уравнения проведенных реакций.
Ход выполнения лабораторной работы:
В первой части опыта происходит взаимодействие воды и карбида кальция, который имеет химическую формулу CaC2.
Уравнение: CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2
После пропускания газа в пробирку с раствором перманганата калия, который имеет формулу KMnO4, мы будем наблюдать обесцвечивание этого раствора, а это говорит о непредельном характере полученного углеводорода C2H2 (ацетилен): C 2 H 2 + KMnO 4 + H 2 O → CH 3 HO + KOH + MnO 2
Лабораторные опыты:
Обнаружение непредельных соединений в жидких нефтепродуктах
Оборудование и реактивы: жидкие нефтепродукты, раствор йода, раствор перманганата калия.
Перманганат калия - качественный реактив на наличие двойных связей в органических соединениях. Он взимодействует с ними, сам при этом восстанавливается до бесцветного марганца (+2) или нерастворимого MnO2, например:
СН2=СН-СН3 + KMnO4 + H2O = KOH + MnO2 + CH2(OH)-CH(OH)-CH3 (2,3-дигидроксипропан, или пропиленгликоль)
Нефтепродукты, содержащие непредельные углеводороды, недостаточно химически стабильны. О содержании непредельных углеводородов в нефтяном топливе судят по йодному числу ИЧ, т.е. по количеству йода (в г), присоединившегося к 100г анализируемого топлива.
Для определения йодного числа спиртовый раствор анализируемого нефтепродукта обрабатывают спиртовым раствором йода в присутствии большого избытка воды. Иод реагирует с водой с образованием иодноватистой кислоты:
I2 + НОН↔ HIО + HI
Гидролиз усиливается в присутствии ненасыщенных соединений. Образовавшаяся йодноватистая кислота вступает во взаимодействие с ненасыщенными соединениями быстрее, чем йод, присоединяясь по месту двойных связей.
Избыток йода оттитровывается тиосульфатом натрия:
1.Выданные вещества разделите на две части.
2. Исследуйте их отношение к раствору иода и перманганата калия.
3. Наблюдайте за изменением окраски растворов.
4. Сделайте вывод о непредельном характере нефтепродуктов.
Нефть представляет собой сложную смесь различных соединений углерода с водородом. По элементному составу она содержит 83-87% углерода, 11. 14% водорода, 0,1. 1,2% кислорода, 0,02. 1,7% азота и 0,01. 5,5% серы. По внешнему виду нефть - маслянистая жидкость, от темно-коричневого до желтого цветов, плотностью 0,75. 1,03 г/см.
Нефть имеет органическое происхождение. Исходными веществами для образования нефти послужили органические соединения, представляющие собой продукты распада растительных и животных организмов.
Основную массу вещества нефти составляют углеводороды 3-х главных групп: парафиновые (алканы), нафтеновые (цикланы) и ароматические (арены), которые как по количеству, так и по свойствам различаются для нефтей разного происхождения. В нефти содержатся также незначительные количества кислородных и азотистых соединений.
Газовая фракция ( t кип = 40 0 С) содержит алканы от СН 4 до С 4 Н 10 .
Бензиновая фракция (t кип = 40- 200 0 С) содержит углеводороды С 5 Н 12 - С 11 Н 24 .
Лигроиновая фракция (t кип = 150- 250 0 С) содержит углеводороды С 8 Н 18 - С 14 Н 30
Керосиновая фракция (t кип = 180- 300 0 С) включает углеводороды состава С 12 Н 26 - С 18 Н 38.
Газойлевая фракция (t кип = 270-350 0 С) содержит углеводороды С 13 Н 28 - С 15 Н 32
При перегонке нефти получают 10-15 % бензина и до 75 % мазута от массы взятой нефти.
Причём качество этого бензина низкое. Остаток после перегонки -это мазут.
Крекинг – это термическое разложение углеводородов и других составных частей нефти. Чем выше температура, тем больше скорость крекинга и больше выход газов и ароматических углеводородов.
Крекинг нефтяных фракций кроме жидких продуктов дает первостепенно важное сырье – газы, содержащие непредельные углеводороды (олефины).
Различают следующие основные виды крекинга:
жидкофазный (20–60 атм, 430–550 °С), дает непредельный и насыщенный бензины, выход бензина порядка 50%, газов 10%;
парофазный (обычное или пониженное давление, 600 °С), дает непредельно-ароматический бензин, выход меньше, чем при жидкофазном крекинге, образуется большое количество газов;
пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре (обычное или пониженное давление, 650–700 °С), дает смесь ароматических углеводородов (пиробензол), выход порядка 15%, более половины сырья превращается в газы;
деструктивное гидрирование (давление водорода 200–250 атм, 300–400 °С в присутствии катализаторов – железа, никеля, вольфрама и др.), дает предельный бензин с выходом до 90%;
каталитический крекинг (300–500 °С в присутствии катализаторов – AlCl 3 , алюмосиликатов, МоS 3 , Сr 2 О 3 и др.), дает газообразные продукты и высокосортный бензин с преобладанием ароматических и предельных углеводородов изостроения.
В технике большую роль играет так называемый каталитический риформинг – превращение низкосортных бензинов в высокосортные высокооктановые бензины или ароматические углеводороды
Основными реакциями при крекинге являются реакции расщепления углеводородных цепей, изомеризации и циклизации. Огромную роль в этих процессах играют свободные углеводородные радикалы.
Лабораторные опыты:
6. Свойства этилового спирта
1.Рассмотрите выданный вам в пробирке образец этилового спирта. Понюхайте его. Что ощущаете? В другую пробирку прилейте несколько капель выданного вам спирта с помощью пипетки, добавьте 2 мл дистиллированной воды и содержимое взболтайте. Что можно сказать о растворимости этилового спирта в воде?
2. В одну пробирку налейте 1-2 мл дистиллированной воды, а во вторую-2 мл этилового спирта и добавьте в каждую по 2-3 капли подсолнечного масла. Перемешайте содержимое обеих пробирок. Что можно сказать о свойствах этилового спирта как растворителя?
3. На фильтровальную бумагу капните одну каплю воды и чуть поодаль одну каплю этилового спирта. Какая капля быстрее испарится? Сделайте вывод о свойствах спирта на основе этого опыта.
4.Накалите на пламени спиртовки свернутую в спираль медную проволоку до появления черного налета оксида меди (II) и внесите ее в этиловый спирт, находящийся в выданной вам пробирке. Что наблюдаете? Повторите операцию 4-5 раз. Понюхайте содержимое пробирки. Что ощущаете? Запишите уравнение проведенной реакции
Ход выполнения лабораторной работы:
1. Выданный образец спирта - прозрачная легкоподвижная жидкость, имеет характерный запах. После добавления воды получился однородный раствор, а это говорит о хорошей растворимости этилового спирта в воде.
2. Во второй части опыта, после добавления масла в воду, жидкости не перемешались, наблюдается расслоение смеси. А в пробирке со спиртом наблюдается частичное растворение масла, что говорит о спирте как о веществе с хорошими свойствами растворителя.
3. Капля спирта испарится быстрее чем капля воды. Т. е. спирт является летучей жидкостью.
4. При внесении накаленной проволоки в этиловый спирт, происходит растворение черного налета оксида меди, имеющего формулу CuO. После 4-5 повторов этой части лабораторной работы, ощущается характерный запах уксусного альдегида.
Уравнение: C2H5OH + CuO → CH3HO + Cu + H2O
Лабораторные опыты:
7. Свойства глицерина.
1. К 1 мл дистиллированной воды в пробирке прилейте 1 мл глицерина и смесь взболтайте. Затем добавьте еще 1 мл глицерина и еще раз перемешайте смесь. Что можно сказать о растворимости глицерина в воде?
2. К 2 мл раствора щелочи в пробирке прилейте несколько капель раствора медного купороса (сульфата меди (II)). Что наблюдаете? К полученному осадку прибавьте по каплям глицерин и смесь взболтайте. Что наблюдаете?
Ход выполнения лабораторной работы :
1. В первой части лабораторной работы сначала получили однородный раствор, после очередного добавления 1 мл глицерина, снова получилась однородная смесь жидкостей. Т. е. можно сделать вывод что глицерин смешивается с водой в любых пропорциях с образование однородного раствора
2. Вначале выпадает голубой осадок. Затем, когда добавили глицерин, этот осадок растворился и получился раствор ярко синего цвета.
Лабораторные опыты:
8. Свойства формальдегида
1. В тщательно вымытую пробирку налейте 1 мл аммиачного раствора оксида серебра и добавьте по стенке 4-5 капель формалина. Поместите пробирку в стакан с горячей водой. Что наблюдаете? Запишите уравнение проведенной реакции.
2. Налейте в пробирку 2 мл щелочи и добавьте 2-3 капли раствора медного купороса (сульфата меди (II)). К образовавшемуся осадку прилейте 1 мл разбавленного водой формалина и смесь нагрейте. Что наблюдаете? Запишите уравнение проведенной реакции
Ход выполнения лабораторной работы:
1. На стенках пробирки образуется осадок серебра Ag, согласно реакции:
HCHO + Ag2O=HCOOH + 2Ag
2. При смешивании щелочи и сульфата меди получился осадок голубого цвета (гидроксид меди). При добавлении формалина цвет осадка становится красным (образуется оксид меди (I))
2Cu(OH)2 + HCHO=HCOOH + Cu2O + 2H2O
Лабораторные опыты:
9. Свойства уксусной кислоты
1. Налейте в четыре пробирки по 2 мл раствора уксусной кислоты. Осторожно понюхайте этот раствор. Что ощущаете? Вспомните, где вы применяете уксусную кислоту дома.
2. В одну пробирку с раствором уксусной кислоты добавьте несколько капель раствора лакмуса. Что наблюдаете? Затем нейтрализуйте кислоту избытком щелочи. Что наблюдаете? Запишите уравнение проведенной реакции.
3. В три оставшиеся пробирки с раствором уксусной кислоты добавьте: в одну-гранулу цинка, в другую несколько крупинок оксида меди (II) и подогрейте ее, в третью-кусочек мела или соды (на кончике шпателя). Что наблюдаете? Запишите уравнения проведенных реакций
Ход выполнения лабораторной работы:
1. Раствор имеет характерный резкий запах. Уксусная кислота в быту применяется в кулинарии для гашения соды, в пищевых целях, при мариновании овощей.
2.Сначала раствор окрасился в красный цвет. При добавлении в ту же пробирку избытка щелочи, получаем раствор синего цвета, т.к. реакция среды изменилась на щелочную.
CH3COOH + NaOH=CH3COONa + H2O
3. При добавлении цинка выделяются пузырьки водорода:
2CH3COOH + Zn=(CH3COO)2Zn + H2
При добавлении оксида меди он растворяется и образуется ярко-голубой раствор: 2CH3COOH + CuO=(CH3COO)2Cu+ H2O
При добавлении мела он растворяется и появляются пузырьки углекислого газа: 2 CH 3 COOH + CaCO 3=( CH 3 COO )2 Ca + H 2 O + CO 2
10. Свойства жиров
1. В три пробирки налейте по 1 мл дистиллированной воды, спирта и бензина и добавьте в них по 2-3 капли подсолнечного масла. Встряхните содержимое пробирок. В какой жидкости жиры растворяются лучше?
2. Несколько капель раствора жира в этиловом спирте и бензине нанесите на фильтровальную бумагу. Что наблюдаете после испарения растворителя?
3. Практически докажите, что в состав выданного вам растительного жира входят остатки непредельных кислот. Объясните свои действия.
Ход выполнения лабораторной работы
1.После добавления подсолнечного масла в пробирки с жидкостями наблюдаем следующее:
в воде жидкости не смешались и смесь расслоилась. В спирте масло растворилось только лишь частично. В бензоле масло растворилось полностью, образовался однородный раствор.
2. После испарения растворителя на фильтровальной бумаге остались масляные пятна
3. В пробирку наливаем 2 мл растительного жира и добавляем несколько капель раствора перманганата калия. При этом произойдет обесцвечивание раствора (это событие является качественной реакцией на непредельные углеводороды)
11. Сравнение свойств растворов мыла и стирального порошка
1. К 1-2 мл растворов мыла и стирального порошка в отдельных пробирках добавьте по 2-3 капли раствора фенолфталеина. Отметьте окраску раствора. Сделайте вывод, какое из моющих средств лучше использовать для стирки тканей, чувствительных к щелочи (например, шерстяных). 2. В две пробирки налейте по 3-4 мл жесткой воды (раствора солей кальция, например хлорида кальция CaC12). В одну пробирку добавьте по каплям раствор мыла, а в другую-раствор стирального порошка. После внесения каждой капли содержимое пробирок взбалтывайте. В каком случае приходится прибавлять больше раствора для образования устойчивой пены? Какой препарат не утрачивает своей моющей способности в жесткой воде? Почему?
Ход выполнения лабораторной работы :
1. В обеих пробирках окрас раствора будет малиновым. Но пробирка с раствором стирального порошка имеет более интенсивный цвет, что говорит о более щелочной реакции среды. Поэтому ткани, чувствительные к щелочи, нужно стирать с мылом.
2. При взбалтывании пробирки с порошком образуется устойчивая пена. При взбалтывании пробирки с раствором мыла выпадают хлопья осадка. Т.е. для получения устойчивой пены требуется добавление большего количества мыльного раствора. Моющая способность не утрачивается даже в жесткой воде у раствора стирального порошка, потому что при этом не образуются нерастворимые соли кальция, в отличие от мыльного раствора
Лабораторные опыты:
12. Свойства глюкозы
1. В пробирку с 2-3 каплями раствора медного купороса (сульфата меди (II)) прилейте 2-3 мл раствора щелочи. Что наблюдаете? Затем добавьте в пробирку 2 мл раствора глюкозы и смесь перемешайте. Что наблюдаете? О чем свидетельствует этот опыт?
2. Нагрейте содержимое пробирки. Что наблюдаете? О чем свидетельствует этот опыт? Запишите уравнение проведенной реакции.
3. К 2 мл аммиачного раствора оксида серебра добавьте 1-2 мл раствора глюкозы и нагрейте смесь на пламени спиртовки. Старайтесь нагревать содержимое пробирки равномерно и медленно. Что наблюдаете? О чем свидетельствует этот опыт? Запишите уравнение проведенной реакции.
Ход выполнения лабораторной работы:
1. При добавлении щелочи образуется голубой осадок. Добавив глюкозу, осадок растворяется и цвет меняется на ярко синий. Это значит что глюкоза является представителем класса многоатомных спиртов.
2. При нагревании пробирки из предыдущего опыта, происходит исчезновение синего окраса и выпадение красного осадка. Это означает что глюкоза также относится и к альдегидам.
CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CHO + + 2Cu(OH)2=CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-COOH + Cu2O + 2H2O
3. Выпадает осадок серебра на стенках пробирки. Это означает что глюкоза относится к классу альдегидов
CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CHO + Ag2O=CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-COOH + 2Ag
13. Свойства крахмала
1. В пробирку насыпьте немного порошка крахмала. Прилейте воды и взболтайте смесь. Что можно сказать о растворимости крахмала в воде? 2. Вылейте взвесь крахмала в воде в химический стакан с горячей водой и прокипятите ее. Что наблюдаете? 3. В пробирку с 2-3 мл полученного во втором опыте крахмального клейстера добавьте каплю спиртового раствора йода. Что наблюдаете?
Ход выполнения лабораторной работы:
1. В первом опыте лабораторной работы крахмал не растворился в воде, а образовалась взвесь крахмала в воде. отсюда можно сделать вывод что крахмал не растворим в холодной воде.
2. Во втором опыте наблюдаем следующее: образовался коллоидный раствор (клейстер)
3. Окрас клейстера в синий цвет
Лабораторные опыты:
14. Свойства белков
1. В пробирку налейте 2 мл раствора белка и добавьте 2 мл раствора щелочи, а затем несколько капель раствора медного купороса (сульфата меди (II)). Что наблюдаете?
2. В пробирку с 2 мл раствора белка добавьте несколько капель азотной кислоты. Что наблюдаете? Нагрейте содержимое пробирки. Что наблюдаете? Охладите смесь и добавьте к ней по каплям 2-3 мл нашатырного спирта. Что наблюдаете?
3. Подожгите несколько шерстяных нитей. Охарактеризуйте запах горящей шерсти.
4. К 3-4 мл раствора белка в воде добавьте несколько капель раствора медного купороса (сульфата меди (II)). Что наблюдаете?
Ход выполнения лабораторной работы:
1. Раствор приобретает фиолетовый окрас в первом опыте
2. При добавлении азотной кислоты выпадает белый осадок. При нагревании осадок становится желтым. При добавлении нашатырного спирта осадок становится оранжевым
3. В этом опыте появляется характерный запах "жженного рога", который обусловлен наличием в белках такого вещества как серы
4. В четвертом опыте наблюдаем раствор белка приобретает голубой цвет, т.е. происходит разбавление раствора белка раствором медного купороса, химической реакции не происходит
Лабораторные опыты:
15. Ознакомление с образцами пластмасс, волокон и каучуков
Теоретические основы
Пластмассами называют материалы, изготавливаемые на основе полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения.
Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются и в этом состоянии легко изменяют форму. При охлаждении они снова затвердевают и сохраняют приданную форму. При следующем нагревании они снова размягчаются, придают новую форму.
Термореактивные полимеры при нагревании сначала становятся пластичными, но затем утрачивают пластичность, становятся неплавкими и нерастворимыми, так как в них происходит химическое взаимодействие между линейными макромолекулами, образует пространственная структура полимера.
методические рекомендации учителю химии в преподавании органической химии. Предлагается методика проведения эксперимента по распознаванию углеводов: глюкозы, сахарозы, фруктозы, крахмала.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| laboratornye_raboty_i_demonstratsii_po_razdelu_uglevody.doc | 58.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Методические рекомендации учителю химии
Цель: Раскрыть роль эксперимента в органической химии и научить проводить лабораторные и демонстрационные работы на примере углеводов.
образовательная: рассмотреть классификацию углеводов, изучить структурные формулы и свойства представителей класса углеводов : ди, моно, полисахаридов , изучить химико-технологические свойства, биологические функции, значение, применение.
воспитательная: воспитывать коммуникабельность, бережное отношение к оборудованию, аккуратность при работе с реактивами, интерес к предмету.
Организационные формы: урок-практикум.
Вид деятельности: исследовательская работа учащихся при изучении нового материала.
Междисциплинарные связи : химия, биология.
Эксперимент в курсе органической химии
В учебном эксперименте, особенно демонстрационном, немалое значение имеет и внешняя его выразительность. Эксперимент необходимо аккуратно и красиво оформить, все части прибора расположить в удобном для восприятия учащимися виде. Существенные, но плохо видимые детали приборов приходится изображать на доске.
В органической химии изучаются вещества различных классов органических соединений. Выбор этих веществ определяется: а) значением их для усвоения основ науки; б) важностью для человека и народного хозяйства страны; в) доступностью для понимания школьника.
В связи с этим в школьном курсе химии представлены такие основные классы соединений, как углеводороды, спирты, альдегиды, кислоты, сложные эфиры, углеводы, нитро- и аминосоединения, белки. Не включаются в курс многие полифункциональные соединения, красители, гетероциклические соединения, алкалоиды и ряд других классов веществ, недоступных школьнику для усвоения в отведенное время.
Первая задача эксперимента состоит в том, чтобы обеспечить наглядное ознакомление с изучаемыми веществами. С этой целью демонстрируются коллекции, выдается для ознакомления раздаточный материал, ставятся опыты, характеризующие физические свойства веществ.
Непосредственные наблюдения и слово учителя должны здесь в полной мере соответствовать друг другу и в тесном взаимодействии обеспечивать правильное формирование научных понятий.
Третья задача эксперимента — помочь учителю раскрыть перед учащимися идею развития в органической химии: генетическую связь веществ, переходы между классами органических соединений, синтезы сложных веществ из простых, обусловленность реакций внешними условиями и т.п. Соответствующие процессы, имеющие большое значение для формирования мировоззрения, должны предстать перед учащимися как реальные явления, а не как уравнения на доске и бумаге.
При этом необходимо иметь в виду, что, хотя проблема взаимной связи и развития выступает в органической химии ярче, чем в неорганической, она все же не имеет здесь той выразительности и непосредственной доступности, как, например, в явлениях природы, изучаемых биологией. Поэтому учителю нужно проявить здесь достаточное внимание, чтобы эта важная сторона науки была правильно раскрыта перед учащимися, чтобы органическая химия, таким образом, помогала им воспринимать естествознание в целом.
Следующая задача эксперимента, особенно характерная для преподавания органической химии, — показать на конкретных, убедительных фактах зависимость химических свойств веществ от их строения и характер взаимного влияния атомов в молекулах.
Наконец, задача химического эксперимента и в том, чтобы вооружить учащихся практическими умениями.
Выполнение учащимися опытов по органической химии, часто более сложных, чем опыты с неорганическими веществами, способствует выработке умений применять знания на практике и умений обращения с веществами и лабораторной техникой, что, как известно, также имеет важное значение в практической подготовке. В содержании этих опытов должна отражаться многогранная связь органической химии с жизнью, которую можно осуществить, ставя в числе других такие практические работы, как исследование свойств технических материалов; распознавание органических веществ в сельском хозяйстве и т.д.
Инструкция по исследованию свойств глюкозы
1. лабораторный опыт№1 Растворение глюкозы в воде
Какой вывод можно сделать в результате хорошей растворимости глюкозы?
Вывод :хорошая растворимость глюкозы в воде позволяют предположить наличие в молекуле полярных функциональных групп в глюкозе.
а) В пробирке №1 налито 0,5 мл раствора глюкозы, добавьте 2 мл раствора гидроксида натрия. К полученной смеси добавьте 1 мл раствора медного купороса.
б) К полученному раствору аккуратно добавьте 1 мл воды и нагрейте на пламени спиртовки кипения. Прекратите нагревание, как только начнется изменение цвета.
Происходит качественная реакция на многоатомные спирты, коим является глюкоза.
Вывод: глюкоза является спиртом.
В пробирку №2, содержащую 1 мл раствора глюкозы в воде, прилейте 1 мл гидроксида аммония из пробирки с пробкой и 1 мл раствора нитрата серебра и нагрейте пробирку на пламени спиртовки.
.Следовательно, углевод является альдегидом.
HOCH 2 (CHOH) 4 CHO + Ag 2 O ----- HOCH 2 (CHOH) 4 COOH + 2Ag
Вывод: глюкоза является альдегидом.
Проба Молиша на глюкозу (парная работа). Вывод: глюкоза — углевод
Инструкция по исследованию фруктозы
- Лабораторный опыт№1 реакция с мёдом: имеется ли глюкоза в растворе меда. В пробирку наливаем 1 мл раствора гидроксида натрия, добавляем 2-3 капли медного купороса и несколько капель раствора меда. Осадок гидроксида меди(II) сначала растворяется, затем при нагревании становится желто-оранжевым, что говорит о наличии альдегидной группы.
HOCH 2 (CHOH) 4 CHO + 2Cu(OH) 2 ----- HOCH 2 (CHOH) 4 COOH + Cu 2 O + 2H 2 O
фруктоза хорошо растворима в воде
Вывод: (фруктоза не содержит альдегидную группу.)
2. Более сильный окислитель HNO 3 окисляет не только альдегидную группу, но и шестой атом карбоксила. В результате образуется двухосновная сахарная кислота.
HOCH 2 (CHOH) 4 CHO + 2HNO 3 ------ HOCH 2 (CHOH) 4 COOH + 2NO + 2H 2 O
При восстановлении альдегидной группы глюкозы образуется шестиатомный спирт сорбит: HOCH 2 (CHOH) 4 CHO + 2|H| --- HOCH2(CHOH) 4 CH 2 OH (шестиатомный спирт сорбит)
Вывод: фрктоза принадлежит к многоатомным спиртам.
Существуют специфические свойства глюкозы, подобно алифатическим альдегидам она присоединяет молекулу синильной кислоты. Что позволяет увеличить длину цепи углевода:
HOCH 2 -(CHOH) 4 —COH + HCN ---- HOCH 2 _(CHOH) 4 -CHOH-CN
Почему же яд не подействовал?
Вывод: Глюкоза , которая содержалась в пирожных прореагировала с цианистым калием, и образовалось нетоксичное со единение- циангидрид глюкозы
Инструкция по исследованию сахарозы:
Лабораторный опыт №1
Раствор С 12 Н 22 О 11 + 1 мл NaOH + 2-3 капли 10 % раствора CuSO 4 – ярко- синее окрашивание раствора ( свидетельствует о наличии спиртовых групп, качественная реакция на многоатомные спирты), дальнейшее нагревание раствора не приводит к появлению оранжево- красной окраски, как у глюкозы, следовательно, альдегидная группа отсутствует.
Это говорит, что молекула сахарозы, в отличие от молекулы глюкозы, устроена иначе.
2.Сахароза легко гидролизуется с образованием глюкозы и фруктозы
С 12 Н 22 О 11 +Н 2 О ----- -- С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6
а) В две демонстрационные пробирки помещают по кусочку пиленого сахара, растворяют сахар в равных объемах воды (примерно в 15 мл). В одну из пробирок добавляют 1 мл раствора соляной кислоты. Содержимое обеих пробирок кипятят в течение 3-5 мин. После этого нейтрализуют кислоту щелочью и оба раствора испытывают на реакцию восстановления гидроксида меди (II).
Раствор, где кипячение производилось в присутствии кислоты, восстанавливает Сu(ОН) 2 в Сu 2 О. В нем. следовательно, прошел гидролиз с образованием моносахаридов. Кипячение же без катализатора оказалось недостаточным для гидролиза.
б) Гидролизом сахарозы с кислотой можно получить искусственный мед, так как мед представляет собой в основном смесь тех же продуктов (глюкозы и фруктозы), которые образуются при гидролизе сахарозы.
Лабораторный опыт №2 Сахароза способна к горению и обугливанию:
Катализатором горения сахарозы служат соли лития, содержащиеся в сигаретном пепле
С 12 Н 22 О 11 + 12 О 2 ------ 12 СО 2 + 11 Н 2 О
Лабораторный опыт №3 Обугливание можно провести термически или под воздействием водоотнимающего средства- концентрированной серной кислоты( в стаканчик помещают сахарную пудру, смачивают водой , Н 2 SО 4 и перемешивают стеклянной палочкой
С 12 Н 22 О 1 1 ------ 12 С + 11 Н 2 О
Провести пробу Молиша на сахарозу.
Инструкция по исследованию крахмала
Лабораторный опыт №1 Получение глюкозы из картофеля.
1. Докажите экспериментально, что картофель содержит крахмал.(Присутствие крахмала в картофеле обнаруживают с помощью йода)
2. Соберите прибор. В колбу налейте 100 мл воды и поместите мелко нарезанный картофель (100 г) или крахмал, добавьте 10 мл раствора серной кислоты (катализатор).Закройте её пробкой с газоотводной трубкой.
3. Кипятите раствор крахмала. Под действием H 2 SO 4 происходит гидролиз крахмала.
4.В полученном растворе находится продукт гидролиза крахмала – глюкоза и остаток катализатора H 2 SO 4 . Кислоту нейтрализуем CaCO 3 . Мел добавляем небольшими порциями, взбалтывая колбу до прекращения выделения пузырьков газа.
5. Отфильтровать остаток картофеля и выпавший осадок сульфата кальция.
6. Отлить в пробирку немного фильтрата и провести реакцию серебряного зеркала.
7. Еще немного фильтрата прилить в тигль и упарить до появления белых кристаллов глюкозы.
8. Определить наличие крахмала в кусочке белого хлеба, меде, клетчатке, бумаге, вате, клейстере ,йогурте, маргарине.
9. Прополощите тщательно рот водой. Наберите 2 мл слюны в мерный цилиндр. Добавьте воды в цилиндр до 10 мл . Этот фермент содержит амилазу, который вы будете изучать, смешав 5 мл крахмала с 1 мл фермента в пробирке и взяв через 30 сек после перемешивания каплю раствора подвергните проверке пробу на крахмал. И так до тех пор, пока крахмал будет присутствовать в пробе, с разницей интервала 30 сек. Затем запишите общее время, пошедшее на ферментацию крахмала.
Провести пробу Молиша на крахмал.
Крахмал является источником получения глюкозы,относится согласно пробе Молиша к углеводам. Расщепляется крахмал в животном организме с помощью фермента амилазы с течением времени. Спиртовый раствор йода является качественной реакцией на крахмал.
Инструкция по исследованию целлюлозы:
Проба Молиша на целлюлозу и глюкозу: в две пробирки наливают 1 мл дистиллированной воды и в одну каплю глюкозы, а в другую кусочек фильтровальной бумаги. В раствор добавляют 2-3 капли спиртового раствора резорцина (можно тимола или нафтола). Пробирки закрепляют в штативе наклонно и по стенке осторожно наливают 1-2 мл концентрированной серной кислоты. Затем пробирки ставят вертикально. В месте соприкосновения серной кислоты с водным раствором появляется ярко-красное кольцо, что доказывает наличие в пробе углевод .Проведите реакцию гидролиза фильтровальной бумаги при нагревании в водном растворе соляной кислоты .
Самая интересная часть школьной химии — лабораторные — начинается в 9-10 классах. К сожалению, к этому времени многие ученики уже успевают разочароваться в предмете, запускают его и, как следствие, не могут разобраться в элементарных понятиях.
Предупреждение: в некоторых опытах в результате химических реакций происходит процесс горения веществ. Будьте очень аккуратны! Соблюдайте технику безопасности!
Не допускайте ребенка до экспериментов одного и на всякий случай приготовьте огнетушитель.
Светящийся помидор
Теперь комнату на Хэллоуин можно будет украшать не только тыквами, но и другими овощами. А главное, что в темноте они будут светиться разными цветами.
Нам понадобится
• помидор (или другой овощ)
• шприц 3 мл с иголкой (30 рублей)
• 30% перекись водорода или раствор гидроперита (блистеры гидроперита продаются в аптеке, один блистер — около 50 рублей). Из 10 растолчённых таблеток, залитых 50 мл кипятка, получится нужный раствор.
Пропорции: белизна : сера : перекись — 2:1:1
Как проводить опыт
Ждем, пока раствор расслоится.
Набираем жидкость в шприц и обкалываем выбранный овощ.
После вводим в центр овоща перекись.
Выключаем свет и вуаля: обычный овощ стал фонариком
Предупреждение: обработанный овощ лучше не есть после эксперимента.
Чему учит опыт
Это хороший пример окислительно-восстановительной реакции — одного из главных механизмов взаимодействия веществ в химии.
Превращение воды в кровь
Продолжаем тему страшилок, которую дети очень любят. Предлагаем вам оригинальный способ сделать кровь для грима.
Этот опыт достаточно зрелищный, поэтому его можно проводить как шоу. Но сначала надо потренироваться в одиночестве.
Нам понадобится
• индикатор лакмус (купить можно в магазине для химиков или садоводов, например, здесь, 12 мл за 400 рублей): несколько капель
• кислота (уксусная или лимонная): 1 ст. л.
• загуститель: немного крахмала или муки: 1 ст. л.
Как проводить опыт
В кислой среде фенолфталеин становится красным, поэтому, если в раствор кислоты капнуть немного индикатора, то он резко изменит цвет.
Насыщенность цвета можно регулировать количеством индикатора. Но кровь — это не просто красная вода. Она еще и густая.
Поэтому предварительно смесь лучше загустить мукой.
Есть и другой вариант — дороже, но интересней.
Нам потребуются
• Хлорид железа (234 рубля/кг) — можно купить на сайте химических реактивов
• Роданид калия (326 рублей/кг)
Пропорции: хлорид : роданид — 1 : 3
Как проводить опыт
Протираем то место, где должна быть кровь, хлоридом железа, а сверху наносим роданид. Вещества реагируют и получается роданид железа.
Отличный способ объяснить ребенку, что одна из причин красного цвета крови — наличие в ее составе железа.
Чему учит опыт
Пример второго важного механизма взаимодействия — обмен. Элементы просто поменяются местами, а их форма не изменится (как было в предыдущем опыте). В итоге получим хлорид калия и роданид железа. Фишка в том, что у солей железа много разных цветов, поэтому желтые вещества станут красными.
Пенный джин
Этот эксперимент может не только порадовать ребенка, но и стать частью фокусов на детском празднике. Ведь джину так интересно загадывать желания!
Нам понадобится
• раствор перекиси водорода (несколько пузырьков из аптеки)
• пена для ванны или мыло: примерно полбутылочки
• йодистый калий (купить в аптеке, 100 таблеток по 200 мкг — стоимость 127 рублей)
Пропорции: йодистый калий : перекись — 2 : 3
Как проводить опыт
В мыльный раствор мы присыпаем йодистый калий.
Потом добавляем перекись.
Спустя уже несколько секунд начнется реакция, и пена полезет из емкости с утроенной силой.
Чему учит опыт
Тут снова происходит окислительно-восстановительная реакция.
Дело в том, что в результате реакции может измениться агрегатное состояние компонентов.
То есть в начале было твердое и жидкое, а в конце — жидкое и газ. Так и здесь: мы получим растворенную в воде и мыле щелочь, улетевшие кислород и йод. Йод даст фиолетовую окраску, а газ кислород даст пену.
Цветное пламя
Мало кто помнит, но цвет пламени зависит от того, что горит. Ведь само пламя — это продукты горения, то есть те газы, на которые разложилось исходное вещество. Что происходит, если горит дерево или природный газ, все знают. Но что будет, если загорится соль металла?
Как получить цветной огонь
1) Для желтого огня нам потребуются соли натрия. Например, поваренная соль (хлорид натрия) или пищевая сода (гидрокарбонат натрия)
2) Зеленое пламя дают соединения меди. Для этого можно взять медную проволоку (купить можно, например в Хоббимаркете: 290 рублей / 10 м)
3) Синим пламенем горит спирт. Раствор спирта тоже подойдет.
4) Красное пламя дают соли кальция, которые содержатся в накипи.
Как проводить опыт
Любое из указанных веществ кладем на ложечку и аккуратно вносим в пламя спички или свечки. Не волнуйтесь, пламя не потухнет, а только поменяет цвет.
Чему учит опыт
Что такое горение? Горение — это то же окисление. Кислород из воздуха окисляет металлы, и получаются их оксиды.
Как мы уже поняли, у разных соединений металлов — разные цвета. Поэтому мы и видим разноцветное пламя.
Фараонова змея
Это очень известный эффектный химический опыт. Он также связан с последствиями горения. Но на этот раз гореть будут органические соединения.
Нам понадобятся
• просеянный песок (горстка)
• 95% спирт или крепкий алкоголь (водка, абсент)
Пропорции: сахар : сода — 1 : 1 — столько, чтобы заполнилась ямка в песке.
Как проводить опыт
Из песка делаем горку и пропитываем ее спиртом.
На вершине горки делаем углубление, куда засыпаем смесь сахара и соды.
Поджигаем спирт и наслаждаемся эффектом.
Чему учит опыт
Этот опыт похож на предыдущие: снова окислительно-восстановительная реакция с выделением газа. Песок и сахар сгорели в сажу, которую надул углекислый газ.
Ледяные пузыри
От горячего логично перейти к холодному. Мы предлагаем вам показать ребенку процесс роста кристаллов. Обычно кристаллы из набора юного химика нужно растить несколько дней. Но есть и более быстрый способ.
Итак, надуваем мыльный пузырь и сажаем его на лед или снег. И наблюдаем процесс образования снежинок!
В итоге мыльный пузырь заледенеет и треснет.
Вулканчик
Все хорошо знают опыт с вулканчиком, который поджигают. Но мало кто знает, что вода может вызвать возгорание. В этом опыте мы это и покажем.
Читайте также: