Добування та застосування алканів
Матеріал
Урок 61. Добування та застосування алканів
Мета уроку: формування знань про природні джерела вуглеводнів, синтетичні промислові та лабораторні способи отримання алканів, установлення взаємозв’язку між хімічною інертністю алканів та широким спектром їх застосування у побуті й промисловості; формування навичок написання рівнянь реакцій добування алканів, вмінь аналізувати переваги промислових методів переробки нафти та газу, а також усвідомлення проблеми вичерпності природніх джерел вуглеводнів і важливість пошуку альтернативних джерел сировини для сталого розвитку суспільства.
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова
- добування алканів (гідрування, синтез Вюрца, реакція Дюма, метод Кольбе, процес Фішера-Тропша, крекінг)
- застосування алканів
- природні джерела вуглеводнів
План уроку
- Мотивація (10 хв.).
- Добування алканів (12 хв.).
- Застосування алканів (10 хв.).
- Практикуємось (10 хв.).
- Рефлексія (3 хв.).
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 10 хв.
Розпочинаємо урок із пригадування природніх джерел вуглеводнів. Можна об’єднати учнів у невеликі групи для пошуку інформації за видами природніх джерел вуглеводнів:
- 1 група – природний газ,
- 2 група – нафта,
- 3 група – кам’яне вугілля
Щоб пошук не був хаотичним, запропонуйте кожній групі однакову структуру відповіді (картку-схему):
- Склад: які саме вуглеводні переважають? (наприклад: група 1 – метан до 98%)
- Агрегатний стан вуглеводнів, які переважають у природному джерелі: твердий, рідкий чи газоподібний?
- Як називається спосіб переробки природнього джерела з отриманням вуглеводнів? (наприклад, фракційна перегонка нафти; для групи 3 робимо акцент, що кам’яне вугілля не є безпосереднім джерелом алканів, але з нього можна отримати алкани і т.ч. перейдемо до лабораторних способів добування)
- Поміркуйте, а звідки ж беруться алкани?
- Які є природні джерела органічних речовин?
Відшукайте інформацію про природні джерела вуглеводнів та обміняйтеся нею з однокласниками.
- Як ви вважаєте перелічені природні джерела вуглеводнів є відновлювальними чи ні; вичерпними чи невичерпними?
- Чому дані джерела невідновлювальні?
Нафта, газ і вугілля утворювалися мільйони років. Швидкість, з якою людство їх використовує, у мільйони разів перевищує швидкість їхнього природного накопичення.
- Чи вичерпні вони?
Так. За сучасними прогнозами, запасів нафти та газу людству вистачить на 50–70 років, вугілля — на 100–150 років.
- Як же забезпечити доступ наступних поколінь до цих ресурсів?
- Масштабний перехід на відновлювальні джерела енергії. Ми маємо використовувати менше, отримуючи більше. Це найважливіший крок. Інвестиції в сонячні, вітрові, геотермальні та гідро-електростанції дозволять зменшити залежність від викопного палива, яке є вичерпним.
- Енергоефективність та енергозбереження: Зменшення споживання енергії в промисловості, транспорті та побуті (наприклад, якісна теплоізоляція, енергоефективні прилади) значно подовжить термін використання ресурсів.
- Розробка альтернативних джерел (біопаливо). Це «зелений» шлях добування алканів. Біометан: можна отримувати метан не з надр, а з відходів сільського господарства (гній, солома) за допомогою бактерій. Це відновлюване джерело, адже солому можна вирощувати щороку. Біодизель: виготовлення палива з ріпакової або соняшникової олії.
- Синтетичне пальне. Хіміки вже навчилися добувати алкани «з повітря». Синтез-газ: чадний газ (CO) та водень (H2) за допомогою каталізаторів у процесі Фішера-Тропша можна постадійно перетворити на рідкий бензин. Це дозволяє робити паливо навіть з вугілля або біомаси. Перехід на використання водню як палива, де продуктом згоряння є лише вода. Як ви розумієте вислів: Нафта – це не паливо, нафта – це хімічна сировина. Набагато цінніше використовувати нафту для створення необхідних людству матеріалів та речовин, ніж використовувати її для опалення.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 12 хв.
Розглядаємо лабораторні та синтетичні промислові способи добування алканів. Пояснюємо відмінності між лабораторними (добування конкретного алкану певної будови для подальших досліджень) та промислових (виділення із природніх сумішей, перетворення одних алканів на інші, у великих обсягах). Лабораторні методи – чистота, швидкість; промислові – масштаб, дешевизна.
В лабораторних умовах алкани добувають:
- Гідрування ненасичених вуглеводнів (каталізатор Pd, Ni)
- алкенів:

- алкінів:

- Синтез Вюрца (подовження ланцюга):

- Термічне декарбоксилювання солей карбонових кислот, (реакція Дюма):
- RCOONa + NaOH → R–H + Na2CO3
- СН3COONa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3
Наприклад, для одержання бутану потрібно взяти:
СН3-СН2-СН2-СН2-СООNa + NaOH → СН3-СН2-СН2-СН3 + Na2CO3
Реакція відбувається з відщепленням карбонату лужного чи лужно-земельного металу або СО2, та з утворенням алкану, який має на один атом Карбону менше, ніж у вихідній солі карбонової кислоти.
- Взаємодія алюміній карбіду з водою з утворенням метану:
- Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑
- Електрохімічне декарбоксилювання солей карбонових кислот (метод Кольбе). Електроліз солей карбонових кислот приводить до утворення алканів з парним числом атомів Карбону. При цьому проходять постадійно такі перетворення:

Синтетичні промислові методи добування алканів:
- Алкани добувають із чадного газу та водню, що входять до складу водяного газу із використанням залізо-кобальтового каталізатору (процес Фішера-Тропша):

- СО + 3Н2 → СН4 + Н2О
синтез-газ
Оксосинтез за методом Фішера-Тропша (1922 р.) проводять у дві стадії:

Впровадження в промислове виробництво даного способу добування метану може у перспективі розв’язати проблему енергетичної незалежності України.
Частково використана інформація з сайту https://web.posibnyky.vntu.edu.ua/iebmd/ranskij_organ_himiya_ekolog/2.1.2.html (дата звернення 18.01.2026)
На І стадії процесу утворюється синтез-газ. Потім карбон(ІІ) оксид (CO) може реагувати з водою далі (реакція зсуву водяного газу) для збільшення виходу водню. У результаті отримують водень, карбон(ІІ) оксид (CO) та карбон(ІV) оксид (CO2). Це основний метод виробництва водню (близько 48% світового виробництва станом на 2023 рік).
- Крекінг алканів (за температури 600-7500С, використанням каталізаторів та підвищеного тиску) – одержання алкенів та нижчих алканів:
- C20H42 → C10H20 + C10H22
- За реакцією між графітом і воднем при 500оС та наявності нікелевого каталізатора: С +2H₂ ↔ CH₄, Δ H = 75 кДж.
Ця реакція оборотна. За певних умов її перебігу настає хімічна рівновага. Враховуючи тепловий ефект, а також фактор, що реакція проходить зі зменшенням об’єму, поміркуйте, як змістити її вправо, в бік утворення продукту.
Пам’ятаємо, що природні джерела усіх вуглеводнів: нафта, природний та супутній нафтовий газ, кам’яне вугілля, деревина, торф.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 10 хв.
Роздайте учням у парах/групах конкретні речовини класу алканів або надруковані листки із зображенням і попросіть їх у парах/групах прорекламувати застосування даної речовини перед класом. Наприклад, запальничка, парафінова свічка, тюбик вазеліну, балончик з туристичним газом, бензин, асфальт, пачка жувальної гумки, гудрон, мазут. Учні також мають прокоментувати агрегатний стан речовини, за можливості – спосіб її одержання.
Застосування алканів

Джерело: Рисунок узято із підручника О.В. Григорович Хімія 9 клас. 2017. с.151.
Прорекламуйте використання однієї із речовин алканів, отриманих від вчителя. Прокоментуйте: назва речовини, агрегатний стан, спосіб одержання, сфера застосування.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 10 хв.
Можна організувати спільну роботу над завданням 1 а) та б) біля дошки або самостійно із взаємоперевіркою.
- Здійсніть перетворення за наведеними схемами:
- a) C₂H₅Cl → C₄H₁₀ → C₂H₆ → H₂O;
- б) Al₄C₃ → CH₄ → CH₃Br → C₂H₆ → CO₂ → CO.
- Технологія GTL відома вже понад сто років. Деякі країни використовували її на початку XX століття у своїй промисловості. Однак сьогодні ця технологія стає більш затребуваною у зв’язку з підвищенням актуальності глобальних проблем людства. У технології GTL можна виокремити два основних етапи. Перший полягає у конверсії метану (або вугілля) із утворенням синтез-газу:
- СН4 + Н2О → СО + 3Н2
- Другий етап здійснюють із використанням процесу Фішера-Тропша, який можна описати загальним рівнянням:
- nCO + (2n+2)H2 = H – (CH2)n – H + H2O, де n=5-10
Ґрунтуючись на хімізмі технології GTL, позначте значення цієї абревіатури:
- А) Greenhouse-Test-Lasing – тестування формування парникового ефекту
- Б) Graphite-Thermal-Load – термічне завантаження графіту
- В) Gelation-Thin-Layer – гелеутворення у тонкому шарі
- Г) Gas-To-Liquid – синтез рідкого пального з газуватого
Джерело: Завдання взято із гри «Геліантус» 2019р., було і буде (хімія, 10-11 кл.)
Відповідь:
- а.
(1) ![]()
(2) ![]()
(3) ![]()
б.
(4) ![]()
(5) ![]()
(6) ![]()
(7) ![]()
(8) ![]()
- Г) Технологія GTL (Gas-to-Liquid – газ в рідину) – це процес перетворення природного газу на високоякісні рідкі палива (дизель, бензин) та інші продукти (синтетичні масла, хімічні компоненти), використовуючи метод синтезу Фішера-Тропша, що є вигідним для віддалених газових родовищ, оскільки транспортувати рідини легше, ніж газ, і дозволяє отримувати чистіші палива з низьким вмістом сірки.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 3 хв.
На наступному уроці вчитель може запитати тих, хто вже присутній на уроці, але не був минулого разу, як вони зрозуміли за повідомленнями від однокласників, що ті вивчали.
Надішли коротке повідомлення (1 речення, можна із використанням різних емодзі) другу/подрузі, який пропустив сьогоднішній урок по змісту того, що вивчалось.
- Переглянути відео із фракційною перегонкою нафти: https://youtu.be/PYMWUz7TC3A (за потреби увімкнути україномовні субтитри, відео англомовне) , дата звернення 18.01.2026.
Відео
- Зробити опис щодо використання різних фракцій нафти, використовуючи таблицю:

Джерело: Скріншот зроблено із відео за покликанням: https://youtu.be/ZzVwWoexJf8 (дата звернення 18.01.2026)
Урок 61. Добування та застосування алканів
Робочий аркуш учнівства
Мета уроку: формування знань про природні джерела вуглеводнів, синтетичні промислові та лабораторні способи отримання алканів, установлення взаємозв’язку між хімічною інертністю алканів та широким спектром їх застосування у побуті й промисловості; формування навичок написання рівнянь реакцій добування алканів, вмінь аналізувати переваги промислових методів переробки нафти та газу, а також усвідомлення проблеми вичерпності природніх джерел вуглеводнів і важливість пошуку альтернативних джерел сировини для сталого розвитку суспільства.
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова
- добування алканів (гідрування, синтез Вюрца, реакція Дюма, метод Кольбе, процес Фішера-Тропша, крекінг)
- застосування алканів
- природні джерела вуглеводнів
План уроку
- Мотивація (10 хв.).
- Добування алканів (12 хв.).
- Застосування алканів (10 хв.).
- Практикуємось (10 хв.).
- Рефлексія (3 хв.).
- Поміркуйте, а звідки ж беруться алкани?
- Які є природні джерела органічних речовин?
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Відшукайте інформацію про природні джерела вуглеводнів та обміняйтеся нею з однокласниками.
- Як ви вважаєте перелічені природні джерела вуглеводнів є відновлювальними чи ні; вичерпними чи невичерпними?
- Чому дані джерела невідновлювальні?
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Нафта, газ і вугілля утворювалися мільйони років. Швидкість, з якою людство їх використовує, у мільйони разів перевищує швидкість їхнього природного накопичення.
- Чи вичерпні вони?
Так. За сучасними прогнозами, запасів нафти та газу людству вистачить на 50–70 років, вугілля — на 100–150 років.
- Як же забезпечити доступ наступних поколінь до цих ресурсів?
- Масштабний перехід на відновлювальні джерела енергії. Ми маємо використовувати менше, отримуючи більше. Це найважливіший крок. Інвестиції в сонячні, вітрові, геотермальні та гідро-електростанції дозволять зменшити залежність від викопного палива, яке є вичерпним.
- Енергоефективність та енергозбереження: Зменшення споживання енергії в промисловості, транспорті та побуті (наприклад, якісна теплоізоляція, енергоефективні прилади) значно подовжить термін використання ресурсів.
- Розробка альтернативних джерел (біопаливо). Це «зелений» шлях добування алканів. Біометан: можна отримувати метан не з надр, а з відходів сільського господарства (гній, солома) за допомогою бактерій. Це відновлюване джерело, адже солому можна вирощувати щороку. Біодизель: виготовлення палива з ріпакової або соняшникової олії.
- Синтетичне пальне. Хіміки вже навчилися добувати алкани «з повітря». Синтез-газ: чадний газ (CO) та водень (H2) за допомогою каталізаторів у процесі Фішера-Тропша можна постадійно перетворити на рідкий бензин. Це дозволяє робити паливо навіть з вугілля або біомаси. Перехід на використання водню як палива, де продуктом згоряння є лише вода. Як ви розумієте вислів: Нафта – це не паливо, нафта – це хімічна сировина. Набагато цінніше використовувати нафту для створення необхідних людству матеріалів та речовин, ніж використовувати її для опалення.
В лабораторних умовах алкани добувають:
- Гідрування ненасичених вуглеводнів (каталізатор Pd, Ni)
- алкенів:

- алкінів:

- Синтез Вюрца (подовження ланцюга):

- Термічне декарбоксилювання солей карбонових кислот, (реакція Дюма):
- RCOONa + NaOH → R–H + Na2CO3
- СН3COONa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3
Наприклад, для одержання бутану потрібно взяти:
СН3-СН2-СН2-СН2-СООNa + NaOH → СН3-СН2-СН2-СН3 + Na2CO3
Реакція відбувається з відщепленням карбонату лужного чи лужно-земельного металу або СО2, та з утворенням алкану, який має на один атом Карбону менше, ніж у вихідній солі карбонової кислоти.
- Взаємодія алюміній карбіду з водою з утворенням метану:
- Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑
- Електрохімічне декарбоксилювання солей карбонових кислот (метод Кольбе). Електроліз солей карбонових кислот приводить до утворення алканів з парним числом атомів Карбону. При цьому проходять постадійно такі перетворення:

Синтетичні промислові методи добування алканів:
- Алкани добувають із чадного газу та водню, що входять до складу водяного газу із використанням залізо-кобальтового каталізатору (процес Фішера-Тропша):

- СО + 3Н2 → СН4 + Н2О
синтез-газ
Оксосинтез за методом Фішера-Тропша (1922 р.) проводять у дві стадії:

Впровадження в промислове виробництво даного способу добування метану може у перспективі розв’язати проблему енергетичної незалежності України.
Частково використана інформація з сайту https://web.posibnyky.vntu.edu.ua/iebmd/ranskij_organ_himiya_ekolog/2.1.2.html (дата звернення 18.01.2026)
На І стадії процесу утворюється синтез-газ. Потім карбон(ІІ) оксид (CO) може реагувати з водою далі (реакція зсуву водяного газу) для збільшення виходу водню. У результаті отримують водень, карбон(ІІ) оксид (CO) та карбон(ІV) оксид (CO2). Це основний метод виробництва водню (близько 48% світового виробництва станом на 2023 рік).
- Крекінг алканів (за температури 600-7500С, використанням каталізаторів та підвищеного тиску) – одержання алкенів та нижчих алканів:
- C20H42 → C10H20 + C10H22
- За реакцією між графітом і воднем при 500оС та наявності нікелевого каталізатора: С +2H₂ ↔ CH₄, Δ H = 75 кДж.
Ця реакція оборотна. За певних умов її перебігу настає хімічна рівновага. Враховуючи тепловий ефект, а також фактор, що реакція проходить зі зменшенням об’єму, поміркуйте, як змістити її вправо, в бік утворення продукту.
Пам’ятаємо, що природні джерела усіх вуглеводнів: нафта, природний та супутній нафтовий газ, кам’яне вугілля, деревина, торф.
Застосування алканів

Джерело: Рисунок узято із підручника О.В. Григорович Хімія 9 клас. 2017. с.151.
Прорекламуйте використання однієї із речовин алканів, отриманих від вчителя. Прокоментуйте: назва речовини, агрегатний стан, спосіб одержання, сфера застосування.
- Здійсніть перетворення за наведеними схемами:
- a) C₂H₅Cl → C₄H₁₀ → C₂H₆ → H₂O;
- б) Al₄C₃ → CH₄ → CH₃Br → C₂H₆ → CO₂ → CO.
- Технологія GTL відома вже понад сто років. Деякі країни використовували її на початку XX століття у своїй промисловості. Однак сьогодні ця технологія стає більш затребуваною у зв’язку з підвищенням актуальності глобальних проблем людства. У технології GTL можна виокремити два основних етапи. Перший полягає у конверсії метану (або вугілля) із утворенням синтез-газу:
- СН4 + Н2О → СО + 3Н2
- Другий етап здійснюють із використанням процесу Фішера-Тропша, який можна описати загальним рівнянням:
- nCO + (2n+2)H2 = H – (CH2)n – H + H2O, де n=5-10
Ґрунтуючись на хімізмі технології GTL, позначте значення цієї абревіатури:
- А) Greenhouse-Test-Lasing – тестування формування парникового ефекту
- Б) Graphite-Thermal-Load – термічне завантаження графіту
- В) Gelation-Thin-Layer – гелеутворення у тонкому шарі
- Г) Gas-To-Liquid – синтез рідкого пального з газуватого
Джерело: Завдання взято із гри «Геліантус» 2019р., було і буде (хімія, 10-11 кл.)
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Надішли коротке повідомлення (1 речення, можна із використанням різних емодзі) другу/подрузі, який пропустив сьогоднішній урок по змісту того, що вивчалось.
- Переглянути відео із фракційною перегонкою нафти: https://youtu.be/PYMWUz7TC3A (за потреби увімкнути україномовні субтитри, відео англомовне) , дата звернення 18.01.2026.
Відео
- Зробити опис щодо використання різних фракцій нафти, використовуючи таблицю:

Джерело: Скріншот зроблено із відео за покликанням: https://youtu.be/ZzVwWoexJf8 (дата звернення 18.01.2026)
Ділись та обговорюй важливе