《有機物的結構測定》教學設計案例

1、.?有機物的構造測定?教學設計案例1.指導思想與理論根據(jù)皮亞杰的建構主義學習理論，提倡在老師指導下以學習者為中心的學習，強調(diào)學生是信息加工的主體、是意義的主動建構者，老師是意義建構的幫助者、促進者。開放教育作為一種新興的教育形式，它所倡導的是以學生為中心的自主學習形式，這一點與建構主義學習理論是相符的，在一定條件下，開放的學習環(huán)境中有利于學生對所學內(nèi)容的意義建構，有利于知識的正確遷移，有利于學生的過程體驗，有利于學生才能與方法的培養(yǎng)與訓練，有利于情感、態(tài)度與價值觀的獲得，有效促進課堂實效性的生成。在本課中，學生成為意義的主動建構者，主要表達在以下幾個方面：1從層層遞進的6個問題中得到啟發(fā)，在對

2、噴射式彩帶中溶劑成分的探究過程中獲得靈感，最終發(fā)現(xiàn)并建構了“有機化合物構造測定的一般步驟和程序的知識;2在“鑒定有機化合物構造的物理方法的建構過程中，學生通過主動查閱、匯總、整理資料從多種途徑獲取信息，最后以ppt的形式呈現(xiàn)給大家，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生主動學習的才能;3本節(jié)中以乙醇構造的測定作為案例，學生把當前學習內(nèi)容所反映的事物和學生已經(jīng)知道的事物“乙醇相聯(lián)絡，并對這種聯(lián)絡加以認真的考慮，從不同的角度設計實驗研究有機化合物構造測定的一般步驟和方法。2.教學內(nèi)容分析本課時是人教版選修5第一章第二節(jié)的內(nèi)容，重點介紹有機物構造測定的一般步驟和方法。一種新化合物的發(fā)現(xiàn)，需要對該化合物進展

3、構造的測定，只有測定它的構造才能全面理解它可能具有的性質(zhì)，才可以將其應用于消費生活中，才能更好地為人類造福。此外，有機化合物構造的測定是有機化學的重要組成部分，它在分子生物學、天然有機化學、醫(yī)學以及材料學等領域有著重要的作用，是有機合成的根底。本節(jié)的編寫一方面表達了教材內(nèi)容選取的現(xiàn)代性，另一方面為以后更為系統(tǒng)地研究有機物提供了線索和思路。那作為一種新化合物，我們怎樣去測定它的構造，測定它的構造的一般方法又是怎樣的呢?成為我們迫切想解決的問題。本節(jié)以乙醇構造的測定作為案例，通過解決實際問題的形式，讓學生初步理解怎樣研究有機化合物，應該采取什么步驟和常用方法等，從中體驗研究一個有機化合物藥物、試劑

4、、染料、食品添加劑等的過程和科學方法。一方面，幫助大家建立研究有機化合物的一般程序形式，有機化合物構造的測定的核心步驟為確定化合物的分子式，以及檢測分子中所含官能團及其在碳骨架上的位置。另一方面，深切感受現(xiàn)代物理學及計算機技術對有機化學開展的推動作用，體驗嚴謹、務實的有機化合物研究過程。3.學生情況分析1知識根底 通過前三節(jié)的學習，學生已對有機化合物的分類、構造特點以及命名有了系統(tǒng)的整體認識。 化學必修2模塊幫助學生對一些常見而典型的有機物的性質(zhì)有一定的認識和理解，比方甲烷、乙烯、苯、乙醇、乙酸等。2才能根底 化學必修1模塊第一章的學習培養(yǎng)了學生根本的實驗才能和科學素養(yǎng)，為學生實驗的設計、研究

5、和施行奠定了一定的根底。 化學選修3模塊的學習以及高中階段信息技術的開設使學生初步具備了運用現(xiàn)代網(wǎng)絡資源查閱、搜集、分析、整理資料來獲取信息的才能。4.教學目的設計1根本目的 知識與技能1理解有機化合物構造測定的一般步驟和程序，能進展確定有機化合物分子式的簡單計算。2初步理解一些測定有機化合物構造的現(xiàn)代化手段。 過程與方法1通過有機化合物分子式確實定知道定性和定量分析在有機化學中的應用。2通過有機化合物構造式確實定理解光譜分析在有機化學中的應用。 情感態(tài)度與價值觀1在自學、分析、交流、研討中培養(yǎng)獨立、自主、勤奮、刻苦的科學態(tài)度和勇于抑制困難又擅長協(xié)作、虛心學習的意志品質(zhì)。2感受現(xiàn)代物理學及計算

6、機技術對有機化學開展的推動作用，體驗嚴謹、務實的有機化合物研究過程。2開展性目的 知識與技能1理解實驗設計的一般分析思路2知道質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振氫譜的根本原理，學會初步識圖。 過程與方法體驗有機物組成的研究過程。在探究中，嘗試運用觀察、實驗與查閱資料等手段獲取信息，并運用比較、歸納等方法對信息進展加工，能對自己的學習過程進展方案、反思、評價和調(diào)控，進步自主學習才能。 情感態(tài)度與價值觀體驗探究過程的艱辛和喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧。3教學重點的分析與確定在今后的有機物知識學習中，研究有機化合物的一般步驟和方法會以一條明顯的線索貫穿始終，對學生以后的探究學習活動提供思路，奠定根底。因此本

7、節(jié)課的重點確定為：鑒定有機物構造的一般過程與方法。4教學難點的分析與確定新課標要求學生對現(xiàn)代物理方法只作初步概略地理解，不涉及過多的譜學原理和名詞術語。而這部分知識學生是第一次接觸，所以教學難度很大。本節(jié)課的難點確定為：鑒定有機化合物構造的物理方法的介紹。5.教學過程設計1教學流程圖2教學資源的開放性措施本節(jié)課選用和開發(fā)的教學資源主要表達在兩個方面： 學生實驗：課堂上提供給學生探究物質(zhì)分子構造的試劑有：待測液、酸性高錳酸鉀溶液、金屬鈉，要求學生首先確定物質(zhì)的可能構造，再根據(jù)構造設計檢測方案，并根據(jù)自己的實驗方案選擇性地進展實驗檢測，最后分析確定物質(zhì)的構造。同時給出信息提示：符合此分子式的有機物

8、可能有CH3CH2OH和CH3OCH3。降低了難度，確保實驗充分有效地進展。 學生作品：現(xiàn)代物理方法的介紹由三個學習小組完成，他們分工合作，通過查閱互聯(lián)網(wǎng)上豐富的網(wǎng)絡資源、圖書館的相關書籍以及咨詢物理、化學、信息技術老師等方式，然后匯總、整理資料來獲取信息，將晦澀的原理以生動的動畫形式直觀地呈現(xiàn)出來，而且從他們的認知角度提取出一些簡單明了的識圖規(guī)律。3問題情境的開放性措施整節(jié)課是在幾個問題驅(qū)動下貫穿而成的，其中創(chuàng)設出來的問題情景開放性較大的有：問題設計目的及作用 此有機物可以燃燒，由此得出該有機物的組成元素可能有哪些？該有機物是否一定含C，如何通過實驗進展檢測？如何進一步確定該有機物中所含C的

9、質(zhì)量分數(shù)？該有機物是否一定含H，如何通過實驗進展檢測？如何進一步確定該有機物中所含H的質(zhì)量分數(shù)？要確定該有機物中所含N的質(zhì)量分數(shù)，需要測定生成產(chǎn)物N2的體積，那么怎樣測定N2的體積？如何確定該有機物中所含O的質(zhì)量分數(shù)？從定性和定量兩個角度展開對問題的研究，使學生確立分析問題的根本思路，培養(yǎng)學生思維的嚴謹性和深化性。 如何通過實驗定性地檢測出此有機物的構造？試利用桌上的藥品，設計實驗定性地檢測出此有機物的構造？培養(yǎng)學生動手才能和實驗探究才能，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和合作精神?，F(xiàn)代化的科技給我們帶來了哪些福音使得有機物構造的測定得以化繁為簡？讓我們一起聽聽我們的科技先行者給我們帶來了哪些神奇成果？培養(yǎng)

10、學生搜集、整理資料，歸納總結獲取信息的才能。4學生活動的開放性措施本節(jié)課設計和安排的學生實驗用時5分鐘和學生作品用時10分鐘兩部分活動有較大的開放程度，學生能從各個角度考慮和分析，能充分調(diào)動學生的積極性和自主研究的欲望。學生的開展本身就是多方位多層次的，所以在開掘整理資料過程中，各自的分工不同，每個同學的優(yōu)勢在這一過程中都展現(xiàn)地淋漓盡致，最終的優(yōu)秀成果的課堂展示讓他們感到一種強烈的榮譽感和自豪感。同時這一活動也要求大家在發(fā)揮優(yōu)勢的同時，兼顧全局合作，培養(yǎng)了他們的集體意識以及交流和合作才能。5教學過程描繪教學環(huán)節(jié)老師為主的活動學生為主的活動設計意圖引入【展示】展示噴射式彩帶實物，并噴射一段彩帶。

11、【講述】它之所以能快速地在固液兩態(tài)之間進展轉化，其中的微妙其實是參加一種有機溶劑?！咎釂枴窟@種神奇的有機溶劑，經(jīng)過別離提純后，展如今我們眼前。該有機物是什么？這就是我們今天要學習的內(nèi)容有機物分子構造的測定?！景鍟康谒墓?jié) 有機物分子構造的測定體驗彩帶由固態(tài)到液態(tài)的變化。傾聽考慮聯(lián)絡生活，設置懸念，激發(fā)學生興趣有機物分子式的探究【展示】【提問】大家看大屏幕，可以看到此有機物可以燃燒，由此得出該有機物的組成元素可能有哪些？【提示】大多數(shù)有機物主要含有C、H、O，還可能含有N，其中N燃燒后的最終產(chǎn)物為N2?！咎釂枴吭撚袡C物是否一定含C，如何通過實驗進展檢測？【提問】如何進一步確定該有機物中所含C的質(zhì)

12、量分數(shù)？【講述】此外，也常用KOH溶液，KOH溶液對CO2的吸收更徹底，而且操作簡便，只需稱量實驗前后KOH溶液的質(zhì)量，質(zhì)量差即為CO2的質(zhì)量。除以有機物的總質(zhì)量進一步得到C的質(zhì)量分數(shù)?！咎釂枴咳绾螜z測出該有機物是否含H？【提問】如何確定該有機物中所含H的質(zhì)量分數(shù)？【提問】要確定該有機物中所含N的質(zhì)量分數(shù)，需要測定生成產(chǎn)物N2的體積，那么怎樣測定N2的體積？【提問】已經(jīng)知道此有機物中C%、H%、N%，那O%如何確定？【提問】根據(jù)剛剛的分析，能否設計一個比較完善的實驗來確定該有機物的元素組成？【投影】【講述】根據(jù)大家的設計思路，得到這樣一組實驗裝置圖，從左到右依次為燃燒裝置，吸收 H2O裝置、吸

13、收CO2裝置、測N2體積的裝置。【提問】請大家將目光聚焦在燃燒裝置。要是有機物充分燃燒，需要充足的氧氣，此裝置是否可行？【提問】氧氣怎樣獲得？【講述】這里提供了兩套制氧裝置，一種是2KMnO4K2MnO4+ MnO2 +O2↑ ；兩一種是2H2O2 = 2H2O +O2↑。下面分別是對應的裝置圖：【提問】我們的目的是源源不斷地得到充足的O2，用哪套裝置更好？【提問】那此裝置得到的是純氧嗎？【追問】如何排除H2O的干擾？【講述】將制氧裝置接到先前的裝置圖中，得到以下裝置。【投影】【提問】有了充足的氧氣，有機物可以充分燃燒。但請大家把目光切換到排水裝置。用排水法測出的氣體的體積

14、是否為N2的體積？【提問】如何排除O2的干擾？【投影】【過渡】通過這套我們可比較完善的實驗裝置，我們可以成功地確定有機物中的元素組成，但要想得到有機物的分子式，我們還需要一個很重要的條件有機物的相對分子質(zhì)量。如何才能得到有機物的相對分子質(zhì)量呢？【提示】我們知道在同溫同壓條件下，對于氣體有：?！咎釂枴坑纱丝紤]，我要測得有機物的相對分子質(zhì)量需要哪些條件？【提問】如何測得有機物的相對分子質(zhì)量呢？【過渡】用這一方法，我們對今天的主角該有機溶劑進展了一系列實驗測定?！揪毩暋拷?jīng)測定在一樣條件下，該有機物的蒸汽密度是氫氣密度的23倍。所含元素的質(zhì)量組成為C：52.16%，H：13.14%，其余是O。求：1該

15、有機物的相對分子質(zhì)量 2該有機物的分子式?！敬饛汀緾、H、O傾聽，考慮【答復】將燃燒產(chǎn)物通入澄清石灰水，如變渾濁，證明此有機物一定含C?！敬饛汀繉⑷紵a(chǎn)物通入澄清石灰水，將沉淀過濾枯燥后，測沉淀的質(zhì)量，進展計算。【答復】將燃燒產(chǎn)物通入無水硫酸銅，如變藍，證明有水生成，此有機物含H。【答復】將燃燒產(chǎn)物通入濃硫酸，測反響前后該有機物增重多少，增重的量即為H2O的質(zhì)量，通過計算可得到H的質(zhì)量分數(shù)?！敬饛汀坑门潘?，用量筒量出排出水的體積即為生成N2的體積?！敬饛汀?-C%-H%-N%4人一組，進展討論。【答復】有機物燃燒，將燃燒產(chǎn)物依次通過濃硫酸測水的質(zhì)量、通過KOH溶液測出CO2、通過排水裝置測出

16、N2的體積，最后計算O的質(zhì)量分數(shù)。觀察，考慮【答復】供氧缺乏，需要補充O2【答復】KMnO4、KClO3、H2O、H2O2觀察，考慮【答復】第套，因為它可以不斷補充反響物，確保O2充足?！敬饛汀坎皇?，有H2O的干擾?！敬饛汀坑脻釮2SO4除H2O觀察，考慮【答復】不是，有O2的干擾【答復】在測N2的體積之前插入除O2的裝置。比方：可以用紅熱的銅絲來除去多余的O2。觀察，考慮傾聽，考慮【答復】1.加熱，且同溫同壓2.有機物蒸汽的密度、H2的密度，氫氣的相對分子質(zhì)量【答復】根據(jù)在同溫同壓條件下，對于氣體有：。測得一樣條件下氫氣的密度和待測有機物的蒸汽密度，代入計算式即可求出它的相對分子質(zhì)量。分析、

17、計算?！敬饛汀?該有機物的相對分子質(zhì)量為46。2設該有機物培養(yǎng)信息整合和知識遷移的才能。從定性和定量兩個角度展開對問題的研究，使學生確立分析問題的根本思路，培養(yǎng)學生思維的嚴謹性和深化性。使學生更好地理解李比希燃燒法測定元素組成的原理。通過對實驗裝置的完善性的逐步討論，培養(yǎng)學生合作交流才能、實驗的設計才能、思維的嚴密性和深化性。 培養(yǎng)學生的計算才能有機物分子構造的定性探究【引導】符合此分子式的有機物可能有CH3CH2OH和CH3OCH3。【引導】其中，乙醇是我們所熟悉的物質(zhì)，回憶乙醇有哪些化學性質(zhì)？【提問】如何通過實驗定性地檢測出此有機物的構造？【提問】試利用桌上的藥品，設計實驗定性地檢測出此有

18、機物的構造？【過渡】通過剛剛的實驗，我們成功地測出這位神奇的有機溶劑是乙醇。下面我們一起總結有機物構造的測定的一般思路是什么？【板書】一、測定思路【答復】1.可以和鈉反響產(chǎn)生氫氣2.可以與乙酸發(fā)生酯化反響3.可以發(fā)生催化氧化4.可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色【答復】假如此有機物是CH3CH2OH，那必具有乙醇的性質(zhì)，可以和以上物質(zhì)發(fā)生反響；反之，那么為CH3OCH3兩人一組，完成實驗，分析現(xiàn)象，得出結論?；貓髮嶒灲Y果：1.此有機物可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色2.也可以和鈉反響，有氣泡產(chǎn)生結論：該有機物是CH3CH2OH考慮，答復培養(yǎng)學生動手才能和實驗探究才能，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和合作精神。進步學生歸

19、納、總結才能。將知識升華，形成思路。測定有機物構造的現(xiàn)代物理方法【過渡】探究一個化合物的構造是一個非常復雜而艱辛的過程。葡萄糖構造的測定是科學家Fischer，歷時7年才得以完成。1902年獲得諾貝爾化學獎。但隨著科技日新月異的迅猛開展，如今無論是簡單的乙醇還是復雜的葡萄糖這些有機物構造的測定只需幾個小時即可完成。那現(xiàn)代化的科技給我們帶來了哪些福音使得有機物構造的測定得以化繁為簡？【講述】讓我們一起聽聽我們的科技先行者給我們帶來了哪些神奇成果？【小結】通過三位科技先行者的介紹，我們理解到三大現(xiàn)代物理方法：【板書】二、現(xiàn)代物理方法1. 質(zhì)譜法相對分子質(zhì)量2. 紅外光譜官能團3.核磁共振H的種類和

20、數(shù)目傾聽，考慮【介紹】從工作原理、譜圖分析、應用三個方面介紹現(xiàn)代化學測定有機物構造的方法1. 質(zhì)譜法2. 紅外光譜IR3. 核磁共振NMR通過事實的反差激發(fā)學生繼續(xù)探究的興趣。培養(yǎng)學生搜集、整理資料，歸納總結獲取信息的才能?，F(xiàn)代有機物構造測定方法的應用【講述】下面我們一起去親身體驗一下這些先進科技的神奇之處?！揪毩暋课粗顰的實驗式和分子式都是C2H6O。A的紅外光譜如圖，A的核磁共振氫譜有三個峰圖，峰面積之比是1：2：3，如圖，未知物A的構造簡式為 。分析，考慮【答復】CH3CH2OH運用所學知識，分析科技新成果的工作原理，體會現(xiàn)有知識在科學研究中和生活中的重要作用【講述】今天接觸到兩種測定有機物構造的方