Карбоновые кислоты: от строения к применению

Автор: Илюхина Ксения Валериевна, преподаватель специальных дисциплин, Рязанский строительный колледж имени Героя Советского Союза В. А. Беглова, г. Рязань

Аннотация

Методическая разработка направлена на изучение карбоновых кислот через исследовательскую деятельность учащихся. Актуальность урока обусловлена практической значимостью темы и соответствием требованиям ФГОС.

Ключевая идея: учащиеся самостоятельно выдвигают и экспериментально проверяют гипотезу о свойствах карбоновых кислот, устанавливая взаимосвязь «строение → свойства → применение».

Новизна подхода заключается в интеграции:

• проблемного обучения (решение кейса с укусами муравьев);

• исследовательского метода (фронтальный эксперимент);

• межпредметных связей (химия-биология-медицина).

Урок эффективно развивает предметные знания и метапредметные УУД, формирует естественнонаучную грамотность и практико-ориентированные навыки. Разработка может быть адаптирована для изучения других классов соединений.

Цель: сформировать систему знаний о карбоновых кислотах как классе органических соединений, изучить их состав, строение, свойства, способы получения и практическую значимость через исследовательскую деятельность.

Планируемые результаты:

Личностные: Осознание практической и биологической ценности карбоновых кислот, формирование экологического мышления и научного мировоззрения.

Метапредметные:

Регулятивные: Умение планировать и корректировать свои действия в соответствии с поставленной задачей (проведение эксперимента).

Коммуникативные: Формирование навыков учебного сотрудничества в группе, умения аргументировать свою позицию и представлять результаты.

Познавательные: Развитие умения устанавливать причинно-следственные связи (строение → свойства → применение), работать с информацией, проводить химический эксперимент и анализировать его результаты.

Предметные:

Знать: определение и общую формулу одноосновных карбоновых кислот, их гомологический ряд; основы номенклатуры; физические и химические свойства (диссоциация, взаимодействие с металлами, основными оксидами, основаниями, солями, спиртами); особенности строения и свойств муравьиной и уксусной кислот.

Уметь: называть карбоновые кислоты по международной номенклатуре; составлять уравнения химических реакций, подтверждающих свойства карбоновых кислот; объяснять зависимость силы кислот от строения молекулы.
Оборудование и реактивы:

Для учителя: Мультимедийный проектор, интерактивная доска (или экран), презентация, демонстрационный штатив, пробирки.

Для демонстрации: Раствор уксусной кислоты (10%), лакмус, магниевая стружка, карбонат натрия (Na₂CO₃), раствор гидроксида натрия (NaOH), этиловый спирт, конц. серная кислота.

Для групповой работы (на каждую группу): Растворы уксусной и стеариновой кислот, универсальная индикаторная бумага (или растворы индикаторов), гранулы цинка, мел (CaCO₃), пробирки, штатив для пробирок, спиртовка, держатель. 

Ход урока

1. Организационный момент. Мотивация (5 минут)

Приветствие. Проверка готовности рабочих мест и лабораторного оборудования (Слайд 1,2).

Прием «Мотивирующий ряд»: на слайде презентации учитель демонстрирует ряд изображений: яблоко, муравей, таблетка аспирина, бутылка уксуса, пластиковая ПЭТ-бутылка, пчела, кусок мыла (Слайд 3).

Учитель: «Здравствуйте, ребята! Посмотрите внимательно на слайд. Как вы думаете, что может объединять все эти столь разные объекты?»

Учащиеся высказывают предположения. Наводящими вопросами учитель подводит их к выводу, что все они связаны с органическими кислотами.

Учитель: «Верно! И сегодня мы начнем изучать один из самых важных классов органических соединений – карбоновые кислоты. Их роль в нашей жизни огромна: от метаболизма в клетках нашего тела до производства материалов и лекарств. Понимание их свойств поможет ответить на многие бытовые вопросы: почему муравьиный укус такой болезненный? почему уксус гасит соду? Так что тема нашего урока крайне актуальна и практична: «Карбоновые кислоты: от строения к применению»».

2. Актуализация опорных знаний (3-4 минуты)

Учитель: «Но прежде, чем двигаться вперед, давайте вспомним уже известные нам факты. Работаем в парах. Ваша задача: за 2 минуты дать определение кислотам с точки зрения теории электролитической диссоциации и записать уравнение диссоциации соляной кислоты» (Слайд 4).

Учащиеся выполняют задание. По истечении времени один из учащихся озвучивает определение: «Кислоты – это электролиты, которые при диссоциации образуют катионы водорода (H⁺) и анионы кислотного остатка». Уравнение: HCl → H⁺ + Cl⁻.

Учитель: «Отлично! Этот багаж знаний нам очень пригодится сегодня, ведь мы будем искать сходства и различия между уже знакомыми неорганическими кислотами и новыми, органическими».

3. Изучение нового материала.

Часть 1: Состав, номенклатура, классификация (15 минут)

Учитель: «Давайте познакомимся с визитной карточкой этого класса – функциональной группой. Это карбоксильная группа -COOH, уникальное сочетание карбонильной (>C=O) и гидроксильной (-OH) групп» (Слайд 5).

Задание 1 (4-5 минут) (индивидуальное, с последующей проверкой): «Посмотрите на молекулу уксусной кислоты CH₃COOH. Попробуйте вывести общую формулу для предельных одноосновных карбоновых кислот».

Учащиеся предлагают варианты (чаще всего R-COOH или CₙH₂ₙ₊₁COOH). Учитель подтверждает правильность и записывает на доске гомологический ряд: метановая (муравьиная) HCOOH, этановая (уксусная) CH₃COOH, пропановая C₂H₅COOH и т.д.

Задание 2 (работа в группах, 6-7 минут): Группы получают карточки с формулами (Слайд 6).

Карточка 1: CH₃-CH₂-CH₂-COOH

Карточка 2:CH₃-CH(COOH)-CH₃
Задача: дать название кислоте по международной номенклатуре.

Учитель: «Мы уже познакомились с общей формулой и научились называть кислоты. Теперь посмотрим, как их классифицируют» (3-4 минуты) (Слайд 7,8,9).

1. По основности (числу карбоксильных групп –COOH):

·                одноосновные – HCOOH, CH₃COOH

·                двуосновные – HOOC–COOH (щавелевая кислота)

·                трёхосновные и более – лимонная кислота

2. По характеру углеводородного радикала (R):

·                предельные (насыщенные) – CₙH₂ₙ₊₁COOH (уксусная, бутановая)

·                непредельные (с двойной связью) – CH₂=CH–COOH (акриловая кислота)

·                ароматические – C₆H₅COOH (бензойная кислота)

3. По происхождению:

·                природные – лимонная, молочная, стеариновая

·                искусственные – синтетические жирные кислоты

4. Генетическая связь с другими классами органических соединений:

·                карбоновые кислоты – эфиры, соли, амиды

5. Получение карбоновых кислот:

·                окислением первичных спиртов или альдегидов

·                гидролизом нитрилов

·                из солей карбоновых кислот 

4. Изучение нового материала.

Часть 2. Химические свойства. Исследовательская работа (25 минут)

Учитель: «Теперь перейдем к самому интересному – свойствам. Мы выдвинем гипотезу: Карбоновые кислоты проявляют свойства, общие с неорганическими кислотами, но являются более слабыми электролитами. Чтобы её доказать, нам предстоит провести настоящее научное исследование» (Слайд 10).

Вставка перед экспериментом:

1. Генетическая связь карбоновых кислот с другими классами органических соединений

Спирты (первичные) → при окислении → альдегиды → при дальнейшем окислении → карбоновые кислоты.

Карбоновые кислоты могут превращаться в:

·                эфиры (при взаимодействии со спиртами),

·                соли (при взаимодействии с основаниями),

·                амиды (при взаимодействии с аммиаком).

2. Получение карбоновых кислот (согласно ФРП):

·                окислением первичных спиртов и альдегидов;

·                гидролизом нитрилов;

·                разложением солей карбоновых кислот. 

Лабораторная работа (в группах по 3–4 человека)

Учащиеся получают инструкцию (Слайд 11).

План исследования свойств карбоновых кислот (см. Таблица 1)

Таблица 1.

№	Опыт	Порядок действий	Наблюдения	Вывод и уравнение реакции
1.	Кислотный характер	В пробирки с растворами уксусной и стеариновой кислот опустить универсальную индикаторную бумагу	Индикатор краснеет; у стеариновой кислоты слабее	CH₃COOH ⇄ CH₃COO⁻ + H⁺ (слабые электролиты)
2.	Взаимодействие с металлами	В пробирку с раствором уксусной кислоты добавить Zn	Медленное выделение H₂	2CH₃COOH + Zn → (CH₃COO)₂Zn + H₂↑
3.	Взаимодействие с солями	В пробирку с уксусной кислотой добавить мел (CaCO₃)	Активное выделение CO₂	2CH₃COOH + CaCO₃ → (CH₃COO)₂Ca + CO₂↑ + H₂O

 

Опыт учителя: (Слайд 15)

Нейтрализация: CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

Эстерификация: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇄ CH₃COOC₂H₅ + H₂O (запах этилацетата).

Обсуждение результатов

·                Группы делятся наблюдениями.

·                Учитель фиксирует уравнения реакций на доске.

·                Формулируется общий вывод: гипотеза подтвердилась – карбоновые кислоты проявляют общие свойства кислот, но являются слабыми электролитами.

Применение карбоновых кислот (включается в обсуждение и рефлексию) (Слайд 18)

·                Уксусная кислота: пищевая промышленность, лекарства (аспирин), растворители.

·                Муравьиная кислота: медицина (антисептик), сельское хозяйство (консервант кормов).

·                Стеариновая, пальмитиновая кислоты: производство мыла, свечей, косметики.

5. Закрепление. Решение проблемной задачи (7 минут) (Слайд 16,17)

Учитель: «Теперь применим наши знания в реальной ситуации. Проблемная задача: «Во время похода туристы получили укусы муравьев. В аптечке был раствор питьевой соды (NaHCO₃) и нашатырный спирт (NH₃·H₂O). Какой препарат использовать и почему?»

Учащиеся работают в мини-группах, обсуждают решение.

Разбор задачи: Представитель группы представляет решение:

1.              В основе укуса – муравьиная кислота HCOOH.

2.              Ее нужно нейтрализовать.

3.              Сода – безопасный нейтрализатор: HCOOH + NaHCO₃ → HCOONa + CO₂↑ + H₂O.

4.              Нашатырный спирт – слабое основание, может вызвать ожог.

5.              Вывод: использовать раствор соды.

 

6. Рефлексия и подведение итогов (10 минут)

Учитель: «Давайте вернемся к началу урока. Теперь можете ли вы ответить на вопросы, которые задавали эти изображения? (Возврат к слайду 3). Почему муравьи кусаются? Почему уксус гасит соду?»

Учащиеся дают развернутые ответы, используя новые термины.

Рефлексия «Лестница успеха»: на слайде рисуется лестница с тремя ступенями (Слайд 19).

Ступень 1: Я понимаю состав и номенклатуру.

Ступень 2: Я могу записать уравнения реакций.

Ступень 3: Я могу объяснить применение, исходя из свойств.

Учащиеся поднимают руку, показывая, на какую ступеньку они поднялись.

Домашнее задание: § 11.1 Написать мини-исследование «Роль карбоновых кислот в жизни человека» (Слайд 20).

 

Список литературы:

1. Габриелян О. С. Химия. 10 класс. Базовый уровень : учебник / О. С. Габриелян. — М. : Дрофа, 2019. — 288 с.

2. Кузнецова Н. Е. Химия. 10 класс : учебник / Н. Е. Кузнецова. — М. : Вентана-Граф, 2018. — 256 с.

3. Егоров А. С. Химия : пособие-репетитор / А. С. Егоров. — Ростов-на-Дону : Феникс, 2020. — 320 с.

4. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://fgos.ru (дата обращения: 06.10.2025).

5.  Цветков Л. А. Органическая химия : учебник для 10 класса / Л. А. Цветков. — М. : ВЛАДОС, 2018. — 304 с.

Скачать конспект с презентацией (zip 1,85Mb)

Текст во вложении (pdf 151Kb)