9 .Cấu trúc luận văn
2.3.3 .Thiết kế dạy học theo phương pháp hoạt động nhĩm kết hợp với lược
A. HỆ THỐNG KIẾN THỨC CHƢƠNG: HIĐROCACBON NO BẰNG LƢỢC ĐỒ TƢ DUY.
KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG 1.Ankan
a) Đồng đẳng
- Ankan (cịn gọi là dãy đồng đẳng của metan) gồm những hiđrocacbon no, mạch hở (CH4, C2H6, C3H8....)
- Cơng thức chung: CnH2n+2 (n≥1) b) Đồng phân:
- Các ankan từ C1 đến C3 khơng cĩ đồng phân
- Các ankan từ C4 trở lên cĩ đồng phân mạch cacbon * Khái niệm bậc của nguyên tử cacbon:
Bậc của một nguyên tử cacbon ở phân tử ankan bằng số nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với nĩ.
c) Danh pháp Quy tắc gọi tên :
VD: CH3–CH2–CH2–CH3: butan CH3–CH–CH3: 2 – metylpropan CH3
d) Cấu trúc phân tử ankan
*Sự hình thành liên kết trong phân tử ankan:
52
- Trong phân tử ankan ,các nguyên tử cacbon đều ở trạng thái lai hĩa sp3. Mỗi nguyên tử C nằm ở tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là các nguyên tử C hoặc H, các gĩc hĩa trị đều gần bằng 109,5o.
- Các liên kết C-C, C-H đều là liên kết cộng hĩa trị * Cấu trúc khơng gian của ankan
- Mạch cacbon trong các phân tử của ankan (trừ phân tử C2H6) cĩ dạng gấp khúc .
e) Tính chất vật lí
- Ở điều kiện thƣờng, các ankan từ C1 →C4 là chất khí C5→C17 là chất lỏng C18 trở lên là chất rắn
- Khi Mankan tăng lên => nhiệt độ sơi, nhiệt độ nĩng chảy, khối lƣợng riêng cũng tăng
- Các ankan đều khơng tan trong nƣớc và khơng màu g) Tính chất hĩa học
* Ở điều kiện thƣờng, ankan tƣơng đối trở về mặt hĩa học (khơng phản ứng với axit, bazơ,và các chất oxi hĩa mạnh)
* Dƣới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt ankan tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách, phản ứng oxi hĩa .
- Phản ứng thế halogen (phản ứng halogen hĩa)
VD: CH3 – CH2 – CH3 + Cl2 CH3 – CH – CH3 (spc) Cl
CH3 – CH2 – CH2Cl (spp) => Kết luận :
Clo thế H ở cacbon các bậc khác nhau, trong đĩ ở cacbon bậc cao hơn chiếm tỉ lệ lớn hơn. Brom hầu nhƣ chỉ thế H ở cacbon bậc cao. Flo phản ứng mãnh liệt nên phân hủy ankan thành C và HF. Iot quá yếu nên khơng phản ứng với ankan.
- Phản ứng tách: Dƣới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác (Cr2O3 ,Fe,Pt...)
53
Các hiđrocacbon khơng những bị tách hiđro tạo thành hiđrocacbon khơng no mà cịn bị gãy liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn
VD: CH3CH2CH2CH3 500oC,xt CH3CH=CHCH3 + H2 CH3CH=CH2 + CH4
CH2=CH2 + CH3CH3
- Phản ứng oxi hĩa :
+ Khi đốt các ankan dễ cháy tạo ra CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → n CO2 + (n+1) H2O
+ Khi thiếu oxi ,ankan bị cháy khơng hồn tồn tạo ra hỗn hợp sản phẩm gồm (CO2, H2O, CO, muội than....)
+ Khi cĩ xúc tác và nhiệt độ thích hợp ankan bị oxi hĩa khơng hồn tồn tạo dẫn xuất chứa oxi
VD: CH4 + O2 HCH=O +H2O h) Điều chế
- Trong cơng nghiệp: ankan đƣợc điều chế từ khí thiên nhiên và dầu mỏ - Trong thí nghiệm: metan đƣợc điều chế bằng hai cách:
+ C1: CH3COONa + NaOH (r ) CH4↑ +NA2CO3 + C2: Al4C3 + 12H2O CH4↑ + 4Al(OH)3↓
i) Ứng dụng
Làm nhiên liệu, vật liệu ← ankan → làm nguyên liệu 2. Xicloankan
a) Cấu trúc phân tử
- Xicloankan là những hidrocacbon mạch vịng - Xicloankan cĩ 1 mạch vịng gọi là monoxicloankan Cơng thức chung : CnH2n ( n ≥ 3 )
b) Đồng phân và cách gọi tên Quy tắc : VD: C5H10 cĩ các đồng phân: to xt,to Cao,to to
Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + đuơi“ an”
54
Xiclopentan metyl xiclobutan 1,1- dimetyl xiclopropan 1,2- dimetyl xiclopropan c) Tính chất * Tính chất vật lí * Tính chất hĩa học - Phản ứng cộng mở vịng của xiclopropan + H2 CH3– CH2 – CH3 + Br2 → BrCH2CH2CH2Br + HBr → CH3CH2CH2Br Xiclobutan chỉ cộng H2 + H2 CH3CH2CH2CH3
Xicloankan cĩ 5,6 cạnh trở lên khơng cĩ phản ứng cộng mở vịng ở điều kiện trên - Phản ứng thế: phản ứng thế ở xicloankan tƣơng tự nhƣ ở ankan
VD: + Cl2 Cl + HCl
- Phản ứng oxi hĩa : Khi đốt, xicloankan dễ cháy và tỏa nhiệt CnH2n +3n/2O2 → nCO2 + nH2O
Xicloankan khơng làm mất màu dung dịch KMnO4 c) Điều chế:
- Tách trực tiếp từ dầu mỏ hoặc điều chế từ ankan
VD : CH3(CH2)4CH3
+ H2
d) Ứng dụng
Xicloankan đƣợc dùng làm nhiên liệu, nguyên liệu điều chế các chất, dung mơi ..
Với những kiến thức chốt của chƣơng đã nêu ở trên GV sử dụng phần mềm Freemind để tổng kết tồn bộ kiến thức trọng tâm.
Ni ,to
as
xt ,to Ni, to
55
Bảng 2.5: Hệ thống kiến thức chương hiđrocacbon no bằng lược đồ tư duy
B. XÂY DỰNG CÁC PHIẾU HỌC TẬP CHO CHƢƠNG : HIĐROCACBON NO 1. Để phục vụ việc ơn tập kiến thức phần đồng đẳng ,đồng phân ,và danh pháp , GV yêu cầu HS thực hiện theo phiếu học tập sau :
PHIẾU HỌC TẬP SỐ....
Hãy trả lời các câu hỏi sau:
a) Cho biết cơng thức chung của ankan và monoxicloankan?
b) Viết cơng thức cấu tạo và gọi tên ankan và xicloankan cĩ cơng thức phân tử sau: C5H12 và C5H10
Học sinh thảo luận trong khoảng 2 phút, sau đĩ GV gọi một thành viên bất kì của từng nhĩm lên trả lời .
a) Cơng thức chung của : - Ankan : CnH2n+2 (n ≥ 1)
56 b) C5H12 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 : Pentan CH3 – CH2 – CH(CH3) – CH3 : 2- metylbutan CH3 – C(CH3)2– CH3 : 2,2 – dimetylpropan *C5H10:
Xiclopentan Metyl xiclopropan
1,1 – dimetylxiclopropan
2) Bài tập ơn tập phần kiến thức tính chất vật lí của hidrocacbon no
PHIẾU HỌC TẬP SỐ...
Hãy trả lời các câu hỏi sau :
a) Vì sao xăng dầu phải được chứa đựng trong các bình chứa chuyên dụng và phải được bảo quản ở những kho riêng ?
b) Vì sao các tầu chở dầu khi bị tai nạn thường gây ra thảm họa cho một vùng biển rất rộng ?
c) Vì sao khi các chi tiết máy hoặc đồ dùng bị bẩn dầu mỡ người ta thường dùng xăng hoặc dầu hỏa để lau rửa?
d) Vì sao khi bị cháy xăng, dầu khơng nên dùng nước để dập tắt ?
Các nhĩm thảo luận khoảng 2 phút sau đĩ giáo viên gọi một thành viên của nhĩm bất kì cĩ tín hiệu cĩ câu trả lời sớm nhất lên trả lời
a) Xăng phải đƣợc chứ ở các bình chứa chuyên dụng và bảo quản ở những kho riêng vì chúng rất dễ cháy nổ do thành phần chủ yếu của xăng dầu là hidrocacbon.
b) Các tầu chở dầu khi bị tai nạn thƣờng gây ra thảm họa cho một vùng biển rất rộng vì dầu mỏ là hỗn hợp của các hidrocacbon khơng tan trong nƣớc, Nĩ loang ra thành từng mảng trên một vùng rộng lớn, thấm qua da vào màng tế bào của sinh vật sống trên biển, gây hủy hoại mơi trƣờng biển ảnh hƣởng tới mơi trƣờng sinh thái biển
57
c) Dầu mỡ là hỗn hợp hidrocacbon dễ bị hịa tan trong dung mơi xăng cũng là hỗn hợp hidrocacbon
d) Khi bị cháy do xăng dầu khơng nên dùng nƣớc để dập tắt đám cháy vì xăng dầu vừa nhẹ hơn lại vừa khơng tan trong nƣớc nên khi phun nƣớc vào càng làm cho xăng dầu băng ra tiếp xúc nhiều với khơng khí khiến đám cháy cháy càng lớn và cháy rộng hơn
Các câu hỏi trên mang tính chất vận dụng nên khi học sinh trả lời đúng giáo viên cho điểm khuyến khích để các em hứng thú và tích cực tƣ duy hơn.
3) Bài tập củng cố kiến thức phần tính chất hĩa học của hidrocacbon no
PHIẾU HỌC TẬP SỐ....
Hãy trả lời các câu hỏi sau:
a) Hãy đánh dấu (+) vào ơ cĩ xảy ra phản ứng ở bảng sau : H2 (Ni, 80→1200C) HCl (khí) Br2 (ánh sáng) KMnO4/H2O 1.Propan 2. Xiclopropan 3.Butan 4.Xiclobutan 5.Pentan 6.Xiclopentan
b) Hãy viết các phương trình phản ứng hĩa học xảy ra
Nhĩm 1,2,3: Viết các phương trình phản ứng xảy ra đối với chất 1,2 Nhĩm 4,5,6: Viết các phương trình phản ứng xảy ra đối với chất 3,4
58
Gv cho học sinh thảo luận khoảng 3 phút rồi gọi 3 học sinh bất kỳ của 3 nhĩm cơng việc khác nhau lên bảng làm bài tập
H2(Ni, t0) HCl(khí ) Br2(ánh sáng) KMnO4/H2O 1. Propan + 2.Xiclopropan + + + 3.Butan + 4.Xiclobutan + + 5.Pentan + 6.Xiclopentan + b) Nhĩm 1,2,3: * Propan (C3H8) CH3 – CH2 – CH3 + Br2 * Xiclopropan : (C3H6) + H2 CH3CH2CH3 + HCl (k) CH3CH2CH2Cl + Br2 → Br + HBr Nhĩm 4,5,6: * Butan ( C4H10): C4H10 + Br2 C4H9Br + HBr * Xiclobutan (C4H8) + H2 CH3CH2CH2CH3 + Br2 Br + HBr a.s ¸ Ni,to Ni,to ¸ a.s¸ as CH3CH(Br)CH3 CH3 CH2 CH2Br
59 Nhĩm 7,8 : * Pentan (C5H12) C5H12 + Br2 C5H11Br + HBr * xiclopentan: +Br Br + HBr
Giáo viên tiếp tục đƣa bài tập để củng cố kiến thức của chƣơng :
PHIẾU HỌC TẬP SỐ...
a)Đánh dấu đúng (Đ) hoặc sai (S) vào các ơ trống cạnh các câu sau : 1. Ankan và hiđrocacbonno, mạch hở
2. Ankan cĩ thể bị tách H2 thành anken
3. Crackinh ankan thu được hỗn hợp các ankan
4. Phản ứng của clo với ankan tạo thành ankylclorua thuộc loại phản ứng thế
5. Ankan cĩ nhiều trong dầu mỏ
b) Đánh dấu đúng (Đ) hoặc sai (S) vào các ơ trống cạnh các câu sau 1. Xiclopropan là hidrocacbon khơng no vì nĩ cĩ phản ứng cộng 2 .Propan khơng làm mất màu dung dịch KMnO4
3. Xiclopropan làm mất màu dung dịch KMnO4
4. Khi đun nĩng mạnh ,propan bị tách H2 chuyển thành xiclopropan c) Hãy chọn câu đúng trong các câu sau :
A. Hđrocacbon no là hidrocacbon khơng cĩ phản ứng cộng H2
B. Hidrocacbon no là hidrocacbon cĩ cơng thức phân tử dạng CnH2n+2
C. Hđrocacbon khơng no là hidrocacbon cĩ phản ứng cộng H2
D. Hidrocacbon no là hidrocacbon mà trong phân tử chỉ cĩ liên kết đơn
Các nhĩm thảo luận một phút rồi giáo viên gọi 1thành viên của từng nhĩm trả lời và giải thích từng câu hỏi trong phiếu học tập.
a)
1 – Đ 2 – Đ 3 – S 4 – Đ 5 - Đ
a.s ¸
60 b)
1 – S 2 – Đ 3 – S 4 - Đ c) Phƣơng án đúng : (D)
Để tiếp tục rèn luyện kỹ năng làm bài tập định lƣợng hĩa học ,Gv đƣa phiếu học tập sau và yêu cầu HS thực hiện
PHIẾU HỌC TẬP SỐ...
Hãy làm bài tập sau :
Đốt cháy hồn tồn 3,36 lít hỗn hợp khí A gồm 2 hidrocacbon là đồng đẳng kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng ankan thu được 4,48 lít khí CO2.Các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn
a) Xác định cơng thức phân tử và gọi tên 2 hidrocacbon trong A b) Tính thành phần % về thể tích các khí trong A
GV yêu cầu cá nhĩm thảo luận 3 phút rồi gọi 1 hs bất kì lên bảng trình bày lời giải a)Ta cĩ nA = 4 , 22 36 , 3 =0,15 ( mol ) nC02 = 4 , 22 48 , 4 =0,2 ( mol )
Đặt CTPT trung bình của 2 hiđrocacbon trong A là: CnH2n+2 Phƣơng trình :
Cn H2n+2 + (3n +1)/2 O2 → n CO2 + (n +1)H2O Theo đầu bài : 0,15(mol) 0,2( mol )
n = 1,33
Vậy cơng thức phân tử của 2 ankan cần tìm là : CH4 ( metan) và C2H6 (etan) b)Gọi nCH4 = x (mol)
nC2H6= y (mol)
Các phƣơng trình phản ứng :
61 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (2) x (mol) → x (mol) C2H6 + 5/2 O2 → 2CO2 + 3H2O (3) y (mol) → y (mol) Từ (2) (3) ta cĩ hệ phƣơng trình : x + y = 0,15 y = 0,05 = nC2H6 x + 2y =0,2 x = 0,1= n CH4 => Thành phần % về thể tích của các khí trong A là : %VCH4 = 0,1 / 0,15 ∙100% = 66,7% %VC2H6 = 0,05 /0,15 ∙ 100% = 33,3%
Giáo viên cĩ thể cho điểm để khuyến khích đối với nhĩm làm nhanh và chính xác nhất nhằm tăng hứng thú học tập cho các em.
2.3.4. Thiết kế dạy học theo phương pháp hoạt động nhĩm kết hợp với sơ đồ mạng Grap cho bài: Luyện tập ancol - phenol (Chương: Dẫn xuất Halogen -