王 军 吴海霞
(江苏省东台中学 江苏 东台 224200)
新课程改革的重点之一就是建构起学生自己动手实践、自主探索与合作交流的学习方式,逐步改变以教师、课堂和课本为中心的局面,促进学生创新意识与实践能力的发展。“食品中的有机化合物—乙醇”是苏教版高中《化学2》专题3 第二单元的内容,学生在初中化学的学习中已经初步掌握了乙醇的组成、乙醇的燃烧及乙醇的主要用途等知识,因此本节课的教学采取从日常生活入手,感受乙醇的物理性质并进行归纳,通过实验进一步体会乙醇的溶解性;从钠与乙醇的反应分析乙醇的分子结构,体现从性质推测结构的化学思想;再从乙醇的分子结构分析乙醇的催化氧化反应,启发引导、实验探究、讨论总结。形式上采用从生活中认识乙醇, 再回归到生活中乙醇的有关应用,内在上培养学生解决化学问题的思维能力,建立学以致用的化学思想。
(1) 了解乙醇的物理性质和在生产生活中的应用。
(2)认识乙醇的分子结构特点和了解乙醇的主要化学性质——与钠的反应、氧化反应。
(1)通过揭示问题,讨论释疑,学习对比,分析推断等方法培养科学探究的能力。
(2)通过探究实验,规范操作,全面培养和提高实验能力、观察能力和对实验现象的分析能力。
(1)体会科学探究的艰辛与乐趣,认识化学与人类生活的密切联系,激发学生学习化学的积极性。
(2)通过新旧知识的联系,培养知识迁移、扩展的能力,进一步激发学生学习的兴趣和求知欲望;通过实验,培养求实、严谨的优良品质。
重点:乙醇的结构和化学性质。
难点:乙醇结构与性质之间的相互关系。
[情境引入]同学们在平时的学习过程中,有时会把圆珠笔油碰到皮肤上,同学们检查一下手上有没有圆珠笔油。如何快速地处理干净呢? (学生讨论)
今天老师来教大家一种方法。大家从每组学生的实验用品中取出棉签,蘸取贴有“清洗液”标签的溶液,在碰有圆珠笔油的皮肤上擦拭,看看效果如何?
(实验用品提供圆珠笔,方便学生体验)
[引导过渡]这种“清洗液”能快速方便地清洗掉皮肤上沾有的圆珠笔油污。请问,这种液体擦拭在皮肤上有什么感觉? 是否与生活中的某些经历似曾相识?
[学生活动]皮肤有凉飕飕的感觉,与打针注射之前在皮肤上涂抹消毒液的感觉相似,也能闻到类似的气味。
[引导过渡]医疗消毒常用体积分数为75%的酒精,老师刚才给大家提供的“清洗液”就是酒精,学名乙醇。
(设计意图:通过生活中的情境创设疑问,引入课题,激发学生的学习热情,并让学生形成化学源于生活并服务于生活的价值观)
[引导过渡]在刚才的体验活动中,同学们能发现乙醇的哪些物理性质? 再补充乙醇的其他物理性质。
[学生活动]分析、思考、归纳、总结。乙醇通常情况下是无色、有特殊香味的液体,密度比水小,沸点低,易挥发,能和水以任意比互溶,能溶解多种无机物和有机物。
[引导过渡]乙醇除用于消毒,还有哪些用途?
[媒体展示]1.各类酒精类饮料;2.酒精灯和乙醇汽油;3.乙醇作为燃料应用于飞机的简短视频。
(设计意图:启发同学们从生活经验出发,感受物质的性质。使学生产生对乙醇的兴趣,了解其用途。在做燃料方面,乙醇作为一种可再生资源,有良好的应用前景,但也有缺点,使学生形成辩证的科学态度。)
[引导过渡]现在有三瓶无色液体,为煤油、乙醇、水。不另提供药品,如何鉴别它们?
[学生活动]学生按小组分析、讨论,小组代表交流结论。
[学生甲]可以通过气味来鉴别它们。水没有气味,乙醇有特殊香味。
[引导过渡]煤油是什么气味呢? 同学们回忆一下在什么地方曾经接触过煤油?
[学生乙]钠保存在煤油中,气味感觉和汽油差不多。和水、乙醇肯定有明显区别。
[引导过渡]很好! 同学们很善于观察。大家再想一想还能怎么做?
[学生丙]可以通过溶解性,将它们相互混合,根据溶解的情况判断。
[教师演示]很好! 现在老师将三瓶无色液体分别编号1、2、3。第一支试管:1 号液体和2 号液体互溶;第二支试管:2 号液体和3 号液体互溶;第三支试管:1号液体和3 号液体分层。请大家思考,能得出什么结论?
[学生丁]2 号液体是乙醇。因为乙醇和水、煤油都能互溶。1 号和3 号是水和煤油。具体哪个是水不知道。
[学生戊]可以判断。可以向第三支试管中继续加1 号液体,看哪一层的液体增加。如果下层增加,那1号液体就是水,如果上层增加,1 号液体就是煤油。
[引导过渡]很好! 同学们巧妙地利用了三种液体的溶解性和密度解决了问题,说明大家很善于分析问题和解决问题!
(设计意图:从实验现象体会乙醇的溶解性,能溶解多种无机物和有机物,是重要的有机溶剂,让学生自主设计实验方案,在相互补充和完善的同时培养学生的观察能力和分析能力。)
[引导过渡]初中化学告诉我们,乙醇的分子式是C2H6O,那么它的结构怎么样呢? 我们一起来探究。
[活动探究1]向小试管中加入约1mL 的无水乙醇,从试剂瓶中取出一小粒钠,用滤纸吸干表面的煤油,投入无水乙醇中,观察实验现象并完成下表。
物质项目水乙醇钠的位置钠的形状有无声音剧烈程度
[学生总结]钠可以与乙醇反应生成无色无味的气体,钠在液体底部,当表面附有较多气泡时会因为浮力作用上升到表面,但随后又下沉。钠没有熔化,也没有明显的声音,反应不如钠与水反应剧烈。
[引导过渡]请大家根据钠分别与水、乙醇反应的现象以及钠保存在煤油中归纳填表。
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特点[学生总结]煤油是碳氢化合物,只含C-C 键和C-H 键,钠能保存在煤油中说明钠与煤油不反应,即钠不能置换与C 原子相连的H 原子。通过钠与水和乙醇都能反应, 说明乙醇中有类似水分子的结构,即-O-H 键。
物质 煤油水乙醇碳氢化合物(只含C-C 键和C-H 键)O结构特点H H含有-O-H 键(羟基)
[教师讲述]在有机化学中,把-O-H 原子团称为羟基。根据钠分别与水和乙醇反应的剧烈程度的差异, 可以推断乙醇中的羟基氢不如水中的羟基氢活泼。同样是羟基氢,为什么会有这种差异? 正所谓“橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳”。这显然是因为羟基受到了相连基团的影响。这种现象在有机化学较为普遍,后面我们还能遇到。
(设计意图: 从乙醇的性质实验去推断乙醇的分子结构,让学生形成结构决定性质的化学思想。初步介绍基团间的相互影响,为后续学习作铺垫。)
[引导过渡]通过分析实验现象,我们知道乙醇的分子结构中有羟基, 在C2H6O 的基础上扣除掉-OH,还剩下-C2H5,即乙基。请同学们根据提供的小球和金属棍组装乙醇分子的球棍模型。
[学生活动]组装乙醇分子的球棍模型。
(设计意图:在组装模型的过程中,学生会发现共价单键可以转动,但不管转成什么形状,仍然是乙醇分子。通过组装模型让学生切身感受其分子结构,并应用模型分析乙醇的性质。)
[引导过渡]请大家写出乙醇与钠反应的化学方程式, 并根据组装出的模型指出断裂的是什么化学键?
[学生活动]完成方程式并得出结论:乙醇与钠的反应断裂的是羟基中的氧氢键。
[引导过渡]因为乙醇分子结构中有羟基,决定了乙醇可以与钠反应, 那么羟基还能表现出哪些性质呢?
[活动探究2]取3~4 mL 的无水乙醇,加入小试管。将铜丝在酒精灯外焰上加热至表面变黑。趁热将铜丝迅速插入到无水乙醇中,反复多次。观察铜丝颜色的变化并感受乙醇气味的变化。
[学生己]灼热的氧化铜由黑色变红。试管口有刺激性气味产生。
[引导过渡]同学们观察得很仔细。反应过程中产生的刺激性气味气体是乙醛。请大家根据提供的乙醛分子的球棍模型,对比乙醇分子的球棍模型,分析乙醇断裂了什么化学键?
[学生活动]讨论、总结。断裂了羟基中的氧氢键和碳氢键。
[引导过渡]是哪一根碳氢键?
[学生庚]与羟基相连的碳原子上的碳氢键。
[引导过渡]很好。在黑色的CuO 转化为红色的Cu 的过程中Cu 元素被还原。这说明乙醇发生了氧化反应。Cu 在整个反应过程中表现出催化剂的作用。有机化学中将该反应称为乙醇的催化氧化反应。请同学们根据反应事实写出化学方程式。
[学生活动]书写方程式。
(设计意图:通过实验加深学生对知识的理解,培养学生学习兴趣,提高学生发现问题、解决问题的能力。通过比对乙醇与乙醛的球棍模型,找出反应过程中化学键的变化,渗透有机化学的学习方法。)
[引导过渡]生活中交通警察检查司机是否酒后驾驶的原理是用硫酸酸化的CrO3检验驾驶员呼出的气体, 若呼出的气体中含有一定浓度的乙醇蒸气,将可以使CrO3(橙黄色)转化为Cr2(SO4)3(蓝绿色)。该原理利用了乙醇的什么性质? 乙醇发生了什么反应?
[学生辛]体现了乙醇的还原性,乙醇发生了氧化反应。
(设计意图:从生活中的事例体会乙醇有还原性,可以发生氧化反应。达到学以致用的目的。)
[教师讲述]简介乙醇的工业制法:一、发酵法。二、乙烯水化法。
[引导过渡]通过这节课的学习,同学们对结构决定性质有什么新的认识?
[学生总结]通过分析乙醇的性质预测其结构,进而对乙醇的其它性质进行实验探究。
[教师归纳]很好。乙醇在化学性质上表现出的行为都与羟基有直接关系。有机化学中通过分析分子结构中的重要基团理解、应用、预测其化学性质是很重要的思维方式。甲醇(CH3OH)与乙醇结构相似,分子结构中也有羟基,请同学们课后思考:甲醇能不能发生与乙醇类似的反应?
(设计意图:通过归纳小结,提炼出学习有机化学的重要方法,加深理解结构决定性质,性质反映结构的化学思想。通过创设甲醇与乙醇结构相似,判断甲醇能不能发生类似反应的情境,促进课内向课外的迁移,为学生的可持续性自主发展奠定良好的基础。)
乙醇是生活中很常见的一种物质, 是酒的成分之一。但是由于学生在初中化学学习中已经了解了相关知识, 从而在激发学生的求知欲上并不能起到上佳的效果。作为一种尝试,本节课教师通过如下方式引入:“同学们在平时的学习过程中,有时会把圆珠笔油碰到皮肤上。”话音刚落,不少学生已开始检查自己的双手,有的甚至举手示意,皮肤上确实蘸有圆珠笔油。“如何方便地洗去呢? 老师提供一种清洗液,同学们用棉鉴蘸取并体验一下。”在学生惊叹于该液体能很快且很彻底的洗去圆珠笔油时,教师问:“这种液体擦拭在皮肤上的感觉同学们在生活中是不是似曾相识? ”学生很快联想到注射前用酒精擦拭皮肤消毒。教师揭示谜底:“刚才提供的液体就是酒精,学名乙醇”。通过创设上述情境引入,学生自己参与其中,一下子就产生了对乙醇的亲切感,激发了学习乙醇的兴趣和热情。让学生在关心生活的同时,自然而然地感受到“化学源于生活”的意义,体现科学服务于社会和生活的理念。
本节课通过学生自主完成“钠与乙醇反应”和“乙醇的催化氧化”两个实验,在头脑中主动构建知识的同时,更能掌握科学研究的方法,激发学生的学习兴趣,培养学生勤于动手、动脑的习惯,形成科学的思维方式和科学的探索精神,提高学生的科学素养。
本节课创设了以下探究性学习情境:①用酒精洗去皮肤上的圆珠笔油,引导学生归纳乙醇的物理性质和用途;②不另用试剂鉴别煤油、水、乙醇三种无色液体,让学生应用物理性质设计实验方案,解决实际问题,达到学以致用的目的;③组装乙醇分子结构模型,引导学生理解官能团决定有机化合物性质的化学思想。通过创设这些情境,学生经历了“发现知识”的过程,将“是什么”的知识和“如何获得知识”的过程结合到一起,在探究中感悟、反思、提升,完成知识的建构和思维的发展, 有效的培养了学生自主学习的能力,更有利于促进学生的自主发展。
[1]教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003