王国富 黄路路
【摘要】有机化学是高职高专中药专业的一门专业基础课,学生在学习中往往存在一些诸如学习困难,兴趣不足等问题。本文以醇的性质教学为例,重新编排教学内容,将教学与生产、生活、专业联系起来,试图启发学生思考,活跃教学气氛,提高学生的学习兴趣。
【关键词】教学设计 醇的性质 有机化学
【中图分类号】R2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)05-0186-01
有机化学是高职高专中药学专业的专业基础课,其教学目标是掌握后续课程学习及适应中药岗位需要的有机化学基本理论、基本知识、基本方法和扎实的基本实验技能[1]。但在实际教学中,学生往往重视不够,兴趣不强,学习存在困难等,因此,如何提高学生学习有机化学的兴趣,增强学生学习有机化学重要性的认识,扫除学生学习有机化学的困难,这是摆在有机化学教学面前的重要课题。本文以醇的性质教学为例,将醇的性质教学和生产、生活、专业紧密联系,采用演示实验,图片,视频等教学手段,以启发学生思考,探索热情,增强学习兴趣。
一、课堂引入
当今世界能源、资源、粮食安全等问题层出不穷。目前世界已探明的石油储量只够我们使用30、40年[2]。要解决能源、资源问题,一方向要节约资源,提高能源的利用效率,另一方面,要大力发展新能源,如水能、风能、太阳能、核能、生物能等。通过本节课的学习,大家将对生物能的生产和利用有一个初步的认识。
然后向同学们展示本节课的主要内容。
二、教学内容
(一)醇的物理性质
低级醇的物理性质表现出了较高的熔沸点,水溶性,这些性质主要是由于羟基官能团造成的,其本质是分子内、分子间的氢键。然后,请学生回忆产生氢键的两个条件及氢键的大小,并与分子间的作用力相比较。氢键对物质的物理性质有很大的影响,如氢键是维持DNA、蛋白质等生物大分子构象的主要因素。
为了更加形象的说明氢键对物质物理性质的影响,加入一个固体酒精的制备实验,让学生亲自操作、思考,体会氢键的神奇作用。乙醇的熔点在-117.3℃,而加入2%的硬脂酸钠后,立刻变成了常温下为白色软蜡状的固体酒精,这一点让学生感到很是神奇,从而增强了学生学习有机化学的兴趣和思考的热情。
(二)醇的化学性质
1.消除反应
消除反应为分子内脱去一个小分子形成不饱和键的反应。醇的消除反应是相邻的两个碳上分别脱去氢和氢氧根,从而形成烯烃。如乙醇在脱水剂浓硫酸、三氧化二铝等的作用下脱去一个水分子生成乙烯:
这个反应生成了乙烯,而乙烯产量是衡量一个国家石油化工水平的重要标志[3]。乙烯的来源主要靠石油,而石油属于不可再生资源,能否找到一个新的途径来代替单一的石油制乙烯途径呢?从上面的反应,我们知道由乙醇制乙烯从理论上是一个可行的代替石油制乙烯的新途径。我们知道,乙醇可以从淀粉以及纤维素的发酵来制备。因此,这一途径能否应用于工业化生产,关键在于是否具有价格优势,也就是说解决好以下两方面的问题(请学生思考、相互讨论后得出):①廉价的纤维素发酵制生物乙醇的突破,从而得到绿色、可再生、价廉的生物乙醇;②乙醇制乙烯的几个关键性问题的突破,主要是降低制备乙烯的温度及乙醇浓度问题,以及提高产率,降低副产物等问题。如果能从发酵得到的低浓度乙醇不经分离纯化直接进行下一步的乙醇制乙烯过程,必将大大降低生物乙烯的制造成本。
请学生课后上网查资料,了解目前世界生物乙烯的发展现状,各厂家是如何解决生物乙烯制备过程中所面临的这些困难的,以及生物乙烯的发展前景、发展方向等。
通过和生产的结合,大大提高了学生学习有机化学的热情和兴趣,也提高了他们的动手能力,独立思考能力,解决问题的能力和方法等。
2.氧化反应
氧化分为加氧氧化和脱氢氧化两种,前者要加入氧化剂,后者不需要氧化剂,只需要使用催化剂,但有氢气放出,不管采用何种方式氧化,从氧化产物来看,其氧化方式都可看成是羟基以及与羟基相连的碳上各脱去一个氢原子从而形成碳碳双键。如:
由于伯醇与羟基所连的碳上有两个氢,脱去一个生成醛后还剩一个氢,加氧氧化还可进一步氧化生成羧酸,而仲醇与羟基所连的碳上只有一个氢,所以氧化为酮,而叔醇与羟基所连的碳上没有氢,所以不被氧化。
在加氧氧化的教学中,我们以乙醇被重铬酸的氧化为例,和酒精测定仪联系起来,制造了一个酒精测定仪的简易装置,增强了学生学习有机化学的兴趣。然后介绍一下市面上使用的酒精测定仪的原理,开拓了学生的视野,同时也增强了他们的学习动力。最后让他们亲自动手做这个实验,并设计一个可以测定反应既有乙醛又有乙酸生成的实验方法。
而脱氢氧化中,引导学生设计一个可以证明氢气产生的装置,并让他们亲自做实验。让乙醇蒸汽通过一个两端开口的硬质玻璃管,玻璃管内装有铜粉,另一端出口处先经过一个洗气瓶然后用向上排水法收集通过的气体。对玻璃管加热,经过洗气瓶将生成的乙醛等洗去后收集到的气体便是氢气。为了证明生成的是乙醛而不是乙酸,加入一个鉴别实验。从这个实验我们看到反应生成了氢气,而氢气是最清洁的能源,先简单向学生介绍一下醇类制氢的应用实例,如氢气燃料电池汽车已进入到了应用阶段,然后布置学生上网查阅醇类重整制氢的方法、条件、应用和研究现状、发展方向等,丰富了学生的视野、动手能力、学习能力、查阅文献能力等。
总结,通过醇的教学,将教学融入生产、生活、工作,通过演示实验,学生实验设计探索,查阅文献等方式,增强了学生的动手能力,学习能力,解决问题的能力,并激发了学生学习的兴趣和动力。
参考文献:
[1]卢苏,有机化学[M].北京,人民卫生出版社,2010.6,第二版
[2]张永胜,世界石油储量问题探析[J]. 特区经济,2011,(3):18-20
[3]顾志华,乙醇制乙烯技术现状及展望[J].化工进展,2006,(8)