Строение и свойства глюкозы

Автор: Михайличенко Жанна Николаевна

Организация: ГОУ ЛНР «АОШ №1-лицей им. О.Кошевого»

Населенный пункт: ЛНР, г. Антрацит

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

по химии

Класс 10

Тема: урок-исследование «Строение и свойства глюкозы»

Тип урока: урок изучения нового материала

Цели урока: формирование исследовательской компетенции обучающихся при изучении глюкозы, качественного определения её в овощах, фруктах и листьях растений.

Задачи урока: изучить состав, строение и свойства глюкозы;

доказать экспериментально, что глюкоза – альдегидоспирт;

продолжить развивать умения и навыки учащихся работать с лабораторным оборудованием и реактивами;

развивать логическое мышление учащихся, устанавливать причинно-следственные связи, систематизировать, делать выводы;

воспитание коллективизма, доброты, целенаправленности, навыков контроля и взаимоконтроля.

Методы: проблемный, исследовательский.

Средства обучения: наглядные, печатные учебные.

Формы работы: групповая, индивидуальная.

Ход урока

1. Оргмомент - 5 минут

Для проведения урока класс разбивается на группы. Каждая группа готовит только один эксперимент для проведения его на уроке и объяснения результатов эксперимента, итогом выполнения которого должен послужить опорный конспект, заполненный по ходу выступления каждой группы.

2. Мотивация и создание проблемной ситуации

Я думаю, вы все любите загадки? И сегодня на уроке я предлагаю вам побыть в роли исследователей. Дело в том, что в нашу лабораторию было доставлено органическое вещество. Известно, что вещество обладает уникальными свойствами – человек, утомленный работой, употребив его, быстро восстанавливает свою работоспособность. Его используют при лечении некоторых заболеваний. Находится в составе многих противошоковых лекарств и кровезаменителей, используемых при заболевании центральной нервной системы, печени, различных инфекций и интоксикаций. Так же известно, что вещество состоит из 3 элементов. Наша задача? – определить формулу вещества, предположить его химические свойства и область применения (решить задачи в группах).

Итак, какова формула вещества? Что это за вещество? А что мы уже знаем о глюкозе?

Работа проходит в форме мозгового штурма (кто больше вспомнит: классификация, содержание, свойства, значение).

Какова тема нашего урока? Что должны узнать на уроке, каковы наши задачи?

• Выяснить строение глюкозы;
• Предсказать свойства, исходя из строения;
• Узнать химические и физические свойства;

3. Выдвижение гипотезы

- С₆Н₁₂О₆ каковы же его физические свойства? Выполнение задания по определению свойств (проведение опытов в группах).

- По классификации какое это соединение? Кислородсодержащее. А какие кислородсодержащие классы мы знаем? Каковы их функциональные группы? -ОН, -СНО, -СООН.

Качественные реакции

на -ОН + Cu(ОН)₂, ярко синий цвет.

на -СНО + Сu(ОН)₂ при нагревании, изменение цвета с синего на желтый и красный.

на -СНО + Ag₂О («серебряное зеркало»)

на -СООН + лакмус (красный цвет)

4. Исследование

Проверим гипотезу экспериментально.

Инструктаж техники безопасности при работе с растворами щелочей, нагревательными приборами, правилами нагревания веществ.

Каждая группа выполняет только один опыт на определение функциональной группы.

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 1.

Оборудование: глюкоза, вода, лакмус, натрий гидроксид, купрум сульфат, 3 пробирки, штатив для пробирок;

Задание 1: Определите молекулярную формулу вещества, если при горении 36г его, было собрано 52,8л углекислого газа и 21,6г воды. Относительная плотность вещества по воздуху равна 6,21.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие гидроксильной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1 мл раствора глюкозы и несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксид натрия, смесь взболтайте. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: работая с учебником (стр.140) изучите циклические формы глюкозы, не являющиеся изомерами (α и β).

 

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 2.

Оборудование: глюкоза, вода, лакмус, натрий гидроксид, нитрат серебра, аммиак, горелка, спички, пробиркодержатель, штатив для пробирок, 3 пробирки.

Задание 1: Определите молекулярную формулу вещества, если известно, что она имеет следующий качественный состав: углерода – 40%, водорода – 6,7%, кислорода – 53,3%. Молекулярная масса вещества в три раза больше массы уксусной кислоты.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе (реакция «серебряного зеркала»).

Методика проведения:

В пробирку налейте раствор нитрата серебра, затем добавьте гидроксид натрия до образования осадка. Затем добавьте раствор аммиака до растворения осадка и глюкозу. Нагреть данную смесь в стакане с горячей водой. Через 30 минут наблюдается серебряный налет. Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Работая с учебником (стр.142) выясните специфические свойства глюкозы (брожение).

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 3.

Оборудование: глюкоза, вода, лакмус, сульфат меди (II), гидроксид натрия, горелка, спички, пробиркодержатель, штатив для пробирок, 3 пробирки;

Задание1. Определите формулу вещества при сжигании 0,9 г его получили углекислый газ массой 1,32 г (н. у.) и воду массой 0,54 г. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 90.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе.

• пробирку налейте 1мл раствор глюкозы и добавьте несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксида натрия до образования прозрачного раствора синего цвета. Нагрейте смесь. При изменении цвета прекратите нагревание. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Выясните способы получения глюкозы.

В промышленности

Гидролиз крахмала: (C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O ^t,H+→ n C₆H₁₂O₆

крахмал глюкоза

В лаборатории

Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров): 6 HCOH ^Ca(OH)2→ C₆H₁₂O₆

формальдегид

В природе

Фотосинтез: 6CO₂ + 6H₂O ^{hν, хлорофилл} → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

 

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 4.

Оборудование: глюкоза, лакмус, натрий гидроксид, сульфат меди (II), вода, сок яблока, огурца и мякоти каланхоэ, 5 пробирок, пробиркодержатель, спички, горелка.

Задание 1: Определите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что в состав водит углерод, водород и кислород. Молярная масса вещества 180г/моль.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите опытным путём наличие глюкозы в яблоках, огурцах и листья растений.

Методика проведения эксперимента:

А) К 5 мл раствора яблочного сока добавьте несколько капель сульфата меди (II), а затем гидроксида натрия. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Б) Приготовьте в пробирке гидроксид меди (II), прибавив 3 капли раствора сульфата меди (II) к 1 мл раствора гидроксида натрия. Добавьте в эту пробирку такой же объём огуречного сока и встряхните. Что наблюдаете? Содержится ли в яблочном и огуречном соке глюкоза?

Задание 4: Используя дополнительный текст выяснить интересные сведения о глюкозе. Глюкоза находит применение в различных отраслях промышленности:

· в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;

· в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;

· в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;

· в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;

· при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;

· в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;

· в ветеринарии;

· в птицеводстве;

· в фармацевтической промышленности. Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, травмированных, выздоравливающих, а также людей, работающих с большими перегрузками.

Медицинскую глюкозу применяют в антибиотиках и других лекарственных препаратах, в том числе для внутривенных вливаний, и для получения витамина С.

Техническая глюкоза находит применение в качестве восстановителя в кожевенном производстве, в текстильном – при производстве вискозы, в качестве питательной среды при выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической промышленности.

• Обыкновенная лягушка может провести зиму, вмерзнув в лед, а весной возвращается к жизни. Это явление основано на повышенном содержании до 60 раз глюкозы в ее крови.
• В медицинской практике при аллергических, кожных заболеваниях, легочных и носовых кровотечениях, при усиленном выделении кальция из организма применяют глюконат кальция.
• Благодаря изомеру глюкозы - фруктозе, сперматозоиды получают энергию, которая синтезируется в семенных пузырьках?
• Глюкоза применяется в производстве зеркал и елочных украшений. Так как вступает в реакцию серебряного зеркала.
• В крови человека массовая доля глюкозы составляет примерно 0,1%.
• Самым высоким содержанием сахара в организме отличаются пчелы (до 3000 (!) мг).
• 90% жировой ткани в организме человека образуется из глюкозы и лишь 10% - из липидов.
• В организме человека в спокойном состоянии 50% всей глюкозы потребляется головным мозгом, 20% эритроцитами и почками, 20% мышцами и только какие-то жалкие 10% глюкозы остается на другие ткани.

Составьте структурную формулу глюкозы, учитывая:

А) соедините все шесть атомов углерода последовательно друг с другом;

Б) один из крайних атомов углерода образует альдегидную группу;

В) к остальным пяти атомам углерода присоедините по одной гидроксогруппе;

Г) добавьте к каждому атому углерода недостающие атомы водорода.

Таким образом, мы выяснили, что глюкоза – многоатомный альдегидоспирт, её структурная формула: CH2OH-(CHOH)4-COH

Выясним, может ли глюкоза изменять свою структуру в растворе, специфические свойства, способы получения и применения глюкозы. Для этого продолжим работу в группах.

5. Обмен информацией

После выполнения эксперимента и ответа на поставленные вопросы, представители от каждой группы выступают с отчётом о проделанной работе. При прослушивании отчёта остальные учащиеся делают соответствующие записи в тетради.

На стадии рефлексии весь класс просматривает подготовленную опорную схему. Исправляет ошибки.

6. Применение новых знаний

Для проверки изученного материала учитель проводит заключительный тестовый контроль.

1. Распознавание глюкозы осуществляется с помощью:

а) йодной воды б) раствора марганцовки в) аммиачного раствора оксида серебра

2. Молекулы глюкозы могут быть:

а) линейными и циклическими б) только линейными в) только циклическими

3. Основными источниками углеводов являются:

а) нефть и каменный уголь; б) животные организмы; в) растительные организмы.

4.Глюкоза по химическому строению является

а) одноатомным спиртом б) альдегидом в) многоатомным спиртом г) многоатомным альдегидоспиртом.

5.При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании образуется:

а) красный осадок б) ярко-синий раствор в) синий осадок г) красный раствор.

6.Глюкоза образует циклические формы:

а) только α-форма б) α и β- формы в) только β- формы г) не образует

7. Домашнее задание: § 25, стр.143 №6 (устно), дополнительное задание на стр. 143 №9, ответить на вопрос группы.

 

Список литература

1. Определение сахаров в овощах и фруктах / Н. И. Солодова Л. А. Волкова, В. Н. Волков // Химия в школе. – 2000.– № 8.– №2. - С. 73-76.
2. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия /Глав. ред. Э68 В. А. Володин. — М.: Аванта+, 2001.

 

Приложения

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 1.

Задание 1: Определите молекулярную формулу вещества, если при горении 36г его, было собрано 52,8л углекислого газа и 21,6г воды. Относительная плотность вещества по воздуху равна 6,21.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие гидроксильной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1 мл раствора глюкозы и несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксид натрия, смесь взболтайте. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: работая с учебником (стр.140) изучите циклические формы глюкозы, не являющиеся изомерами (α и β).

 

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 2.

Задание: Определите молекулярную формулу вещества, если известно, что она имеет следующий качественный состав: углерода – 40%, водорода – 6,7%, кислорода – 53,3%. Молекулярная масса вещества в три раза больше массы уксусной кислоты.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе (реакция «серебряного зеркала»).

Методика проведения:

В пробирку налейте раствор нитрата серебра, затем добавьте гидроксид натрия до образования осадка. Затем добавьте раствор аммиака до растворения осадка и глюкозу. Нагреть данную смесь в стакане с горячей водой. Через 30 минут наблюдается серебряный налет. Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Работая с учебником (стр.142) выясните специфические свойства глюкозы (брожение).

 

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 3. Определите формулу веществ а при сжигании 0,9 г его получили углекислый газ массой 1,32 г (н. у.) и воду массой 0,54 г. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 90.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1мл раствор глюкозы и добавьте несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксида натрия до образования прозрачного раствора синего цвета. Нагрейте смесь. При изменении цвета прекратите нагревание. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Выясните способы получения глюкозы.

В промышленности

Гидролиз крахмала: (C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O ^t,H+→ n C₆H₁₂O₆

крахмал глюкоза

В лаборатории

Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров): 6 HCOH ^Ca(OH)2→ C₆H₁₂O₆

формальдегид

В природе

Фотосинтез: 6CO₂ + 6H₂O ^{hν, хлорофилл} → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

 

ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 4.

Задание 1: Определите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что в состав водит углерод, водород и кислород. Молярная масса вещества 180г/моль.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите опытным путём наличие глюкозы в яблоках, огурцах и листья растений.

Методика проведения эксперимента:

А) К 5 мл раствора яблочного сока добавьте несколько капель сульфата меди (II), а затем гидроксида натрия. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Б) Приготовьте в пробирке гидроксид меди (II), прибавив 3 капли раствора сульфата меди (II) к 1 мл раствора гидроксида натрия. Добавьте в эту пробирку такой же объём огуречного сока и встряхните. Что наблюдаете? Содержится ли в яблочном и огуречном соке глюкоза?

Задание 4: Используя дополнительный текст выяснить интересные сведения о глюкозе. Глюкоза находит применение в различных отраслях промышленности:

· в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;

· в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;

· в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;

· в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;

· при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;

· в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;

· в ветеринарии;

· в птицеводстве;

· в фармацевтической промышленности. Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, травмированных, выздоравливающих, а также людей, работающих с большими перегрузками.

Медицинскую глюкозу применяют в антибиотиках и других лекарственных препаратах, в том числе для внутривенных вливаний, и для получения витамина С.

Техническая глюкоза находит применение в качестве восстановителя в кожевенном производстве, в текстильном – при производстве вискозы, в качестве питательной среды при выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической промышленности.

• Обыкновенная лягушка может провести зиму, вмерзнув в лед, а весной возвращается к жизни. Это явление основано на повышенном содержании до 60 раз глюкозы в ее крови.
• В медицинской практике при аллергических, кожных заболеваниях, легочных и носовых кровотечениях, при усиленном выделении кальция из организма применяют глюконат кальция.
• Благодаря изомеру глюкозы - фруктозе, сперматозоиды получают энергию, которая синтезируется в семенных пузырьках?
• Глюкоза применяется в производстве зеркал и елочных украшений. Так как вступает в реакцию серебряного зеркала.
• В крови человека массовая доля глюкозы составляет примерно 0,1%.
• Самым высоким содержанием сахара в организме отличаются пчелы (до 3000 (!) мг).
• 90% жировой ткани в организме человека образуется из глюкозы и лишь 10% - из липидов.
• В организме человека в спокойном состоянии 50% всей глюкозы потребляется головным мозгом, 20% эритроцитами и почками, 20% мышцами и только какие-то жалкие 10% глюкозы остается на другие ткани.

 

Ф. И.	Работа в группе	Ответ у доски	Дополнения	Тест	Само оценка	Итог