復(fù)興路上話乙烯第一課時

2022年安徽省高中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課比賽團體賽第一課時《復(fù)興路上話乙烯——制取篇》教學(xué)設(shè)計桐城中學(xué)王華本節(jié)課是復(fù)興路上話乙烯第一課時——乙烯制取，本節(jié)課以“微觀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，實驗制取為實踐”為思路，以“優(yōu)化常規(guī)實驗，創(chuàng)新制取實驗”為依據(jù)進行實驗創(chuàng)新。一、課標(biāo)呈現(xiàn)知道有機化合物乙烷、乙醇、溴乙烷中碳原子的成鍵特點；認識化學(xué)反應(yīng)調(diào)控在生產(chǎn)中的重要作用，學(xué)習(xí)運用變量控制法研究化學(xué)反應(yīng)；認識科學(xué)探究是進行科學(xué)創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實踐活動，勇于創(chuàng)新。二、教學(xué)內(nèi)容分析1．內(nèi)容分析本節(jié)課核心是制取乙烯：其一是比較常見有機物的球棍模型差異，預(yù)測常見有機物制取乙烯的反應(yīng)，再利用平衡思想設(shè)計反應(yīng)條件制取乙烯。其二是優(yōu)化實驗，為了獲取純凈乙烯，討論優(yōu)化方案——優(yōu)化實驗裝置或優(yōu)化實驗試劑。其三是創(chuàng)新制取實驗，引入新物質(zhì)乙烯利，分析乙烯利結(jié)構(gòu)，利用平衡思想，總結(jié)制取方法，并運用變量控制法研究化學(xué)反應(yīng)。其四是依據(jù)減碳目標(biāo)，創(chuàng)新CO2制取乙烯工藝，并指出該工藝存在的問題。2．素養(yǎng)呈現(xiàn)對照球棍模型，預(yù)測乙烷，乙醇、溴乙烷制取乙烯的反應(yīng)方程式，利用平衡思想，分析反應(yīng)條件，發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。比較乙醇制備乙烯圓底燒瓶底部現(xiàn)象，通過定性分析推出合理結(jié)論，并對實驗進行優(yōu)化改進，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。對照乙烯利結(jié)構(gòu)式，利用平衡思想，總結(jié)乙烯利制取乙烯的方法，完成創(chuàng)新實驗，初步學(xué)會運用變量控制法研究化學(xué)反應(yīng)，發(fā)展學(xué)生“變化觀念與平衡思想”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。具有理論聯(lián)系實際的觀念，指出二氧化碳與氫氣反應(yīng)制備乙烯工藝中存在問題并提出處理問題的具體方案，發(fā)展學(xué)生“變化觀念與平衡思想”“科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。三、學(xué)情分析1.學(xué)生有“組成、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念，能運用化學(xué)反應(yīng)原理分析化學(xué)反應(yīng)。2.學(xué)生簡單的實驗操作能力，但缺乏實驗創(chuàng)新能力。3.學(xué)生不常用變量控制法研究化學(xué)反應(yīng)，不常用數(shù)據(jù)，圖表等展示實驗結(jié)。四、教學(xué)目標(biāo)1.能運用化學(xué)符號描述物質(zhì)組成及微觀結(jié)構(gòu)。2.能從微觀和平衡視角制取乙烯，能運用化學(xué)符號描述反應(yīng)過程，能結(jié)合乙醇、溴乙烷的實例分析反應(yīng)條件對反應(yīng)速率和反應(yīng)平衡的影響。3能根據(jù)實驗現(xiàn)象定性分析實驗，并從不同角度優(yōu)化實驗。4.能從微觀和平衡視角總結(jié)乙烯利制取乙烯的方法，初步學(xué)會運用變量控制的方法研究化學(xué)反應(yīng)。5.建立理論聯(lián)系實際的觀念，能利用所學(xué)知識分析化學(xué)工藝過程，并針對存在的問題提出具體的解決方案。五、教學(xué)方法講授法、小組合作法、實驗法、討論法、六、實驗用品乙烯利、高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉固體、蒸餾水；壓強傳感器、pH數(shù)字傳感器七、教學(xué)重點、難點重點：1.微觀化學(xué)鍵視角、變化觀念與平衡思想視角制備乙烯思維模型的建立。2.能對實驗?zāi)Ｐ瓦M行評價和改進，并初步學(xué)會運用變量控制方法研究實驗。難點：.微觀化學(xué)鍵視角、變化觀念與平衡思想視角制取乙烯思維模型的建立。八、教學(xué)流程找含二個碳且易引入碳碳雙鍵的常見有機物。找含二個碳且易引入碳碳雙鍵的常見有機物。乙醇在特定條件下制取乙烯引入NaOH洗氣裝置，利用P2O5、Al2O3替代濃H2SO4CO2與H2反應(yīng)制取乙烯工藝核心是催化劑pH越大制取乙烯的速率越快圖片：乙烯的應(yīng)用設(shè)問：乙烯的結(jié)構(gòu)特點微觀化學(xué)鍵和宏觀化學(xué)反應(yīng)如何制取乙烯？比較實驗現(xiàn)象，優(yōu)化制取純凈乙烯分析CO2與H2反應(yīng)制取乙烯的化學(xué)工藝視頻：果農(nóng)利用乙烯利催熟香蕉等水果從微觀結(jié)構(gòu)視角分析應(yīng)如何制取乙烯？微觀化學(xué)鍵和宏觀化學(xué)反應(yīng)如何制取乙烯？如何優(yōu)化實驗裝置？如何優(yōu)化實驗試劑？書寫CO2與H2反應(yīng)方程式，設(shè)計反應(yīng)條件等利用乙烯利的結(jié)構(gòu)式分析制取乙烯的實驗方法環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課——制取乙烯環(huán)節(jié)二：利用結(jié)構(gòu)分析和平衡思想制取乙烯環(huán)節(jié)三：優(yōu)化常規(guī)乙醇制取乙烯實驗環(huán)節(jié)五：拓展CO2與H2反應(yīng)制取乙烯的工藝環(huán)節(jié)四：乙烯利制取乙烯的創(chuàng)新實驗環(huán)節(jié)情景問題/任務(wù)活動結(jié)論圖片展示分析歸納師生交流理論運用模型搭建生生討論師生交流分析討論觀看視頻生生討論分析推理實驗探究理論運用師生交流歸納總結(jié)分析討論生生討論歸納總結(jié)學(xué)生實驗數(shù)字化實驗九、教學(xué)過程環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課——制取乙烯【情境】①圖片：中國的復(fù)興歷程、乙烯在生活中的應(yīng)用。圖1-1乙烯的應(yīng)用——航天、軍事、生活等方面②設(shè)問：乙烯的結(jié)構(gòu)特點？【問題1-1】乙烯被稱作“乙”“烯”,說明有什么幾個碳？有什么鍵？【活動1-1】學(xué)生回答乙烯含有二個碳和碳碳雙鍵?！練w納1-1】制取乙烯最簡單方法是找只有二個碳且能引入碳碳雙鍵的有機物。設(shè)計意圖：以中國復(fù)興歷程、乙烯應(yīng)用為情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)乙烯的興趣；以乙烯的結(jié)構(gòu)特點為情景，化學(xué)化學(xué)符號描述物質(zhì)組成及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標(biāo)1的達成水平。環(huán)節(jié)二：微觀探析和平衡思想制備乙烯【情境】比較常見有機物球棍模型的差異，利用平衡原理選擇乙醇溴乙烷制備乙烯的反應(yīng)條件?！救蝿?wù)2-1】搭建球棍模型?！净顒?-1】生生合作搭建乙烷、乙醇、溴乙烷的球棍模型【歸納2-1】球棍模型如下：乙烯乙烷乙醇溴乙烷圖2-1常見有機物的球棍模型【問題2-2】①對比乙烯的球棍模型，從微觀化學(xué)鍵視角分析，乙烷、乙醇、溴乙烷如何一步引入碳碳雙鍵？②用化學(xué)式描述上述變化過程?！净顒?-2】①學(xué)生相互討論并填寫學(xué)案，師生交流，教師指導(dǎo)學(xué)生分析過程。②書寫乙醇、溴乙烷制備乙烯的變化過程?！練w納2-2】根據(jù)學(xué)生的回答歸納如下：①乙烷需要脫氫，乙醇需要脫去水，溴乙烷需要脫去溴化氫。②用化學(xué)式描述乙醇、溴乙烷制備乙烯的過程?！締栴}串2-3】結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識及圖片分析，認真思考并回答下列問題①如何加快乙醇、溴乙烷制備乙烯反應(yīng)的速率？②如何促進乙醇、溴乙烷制備乙烯反應(yīng)的正向移動？③結(jié)合高中化學(xué)實驗的實際情況，為什么選擇乙醇制取乙烯？【活動2-3】生生討論，師生交流，并回答上述問題：加熱是較有效方法，通過濃硫酸催化原理的展示，學(xué)生分析出濃H2SO4的作為催化劑的真正原是氫離子能提供催化活性；不斷降低生成物的濃度是一種有效措施，所以乙醇可以濃硫酸，溴乙烷可以加入氫氧化鈉醇溶液。圖2-2濃硫酸的催化原理分析圖【歸納2-3】設(shè)計意圖：以搭建乙烷、乙醇、溴乙烷球棍模型為情景，從微觀化學(xué)鍵視角，預(yù)測乙烷、乙醇、溴乙烷制備乙烯的化學(xué)變化，并用化學(xué)符號描述上述變化過程。結(jié)合高中化學(xué)實驗的實際情況，以如何設(shè)計反應(yīng)條件促使乙醇、溴乙烷又快又好得制備乙烯為問題主線，引導(dǎo)學(xué)生運用有效碰撞理論、勒夏特列原理等推出上述反應(yīng)條件，并能從不同視角認識化學(xué)變化的多樣性，從而選擇合理、恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件。根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標(biāo)2的達成水平，環(huán)節(jié)三：優(yōu)化視頻中乙醇制備乙烯的實驗【情境】優(yōu)化制取實驗以獲得純凈乙烯?！救蝿?wù)3-1】觀看乙醇制取乙烯的視頻?！净顒?-1】討論思考該裝置能否制取純凈乙烯？【歸納3-1】乙烯中會含有乙醇、乙醚、水等雜質(zhì)?！厩榫场恳掖贾迫∫蚁﹫A底燒瓶底部的實驗現(xiàn)象的比較圖3-1乙醇制備乙烯圓底燒瓶底部的實驗現(xiàn)象【問題3-2】觀察上圖，思考并回答下列問題：①據(jù)該現(xiàn)象，推測還可能含有哪些雜質(zhì)？②用化學(xué)符號描述雜質(zhì)的產(chǎn)生過程？【活動3-2】學(xué)生比較二者實驗現(xiàn)象，分析討論，師生交流：濃硫酸具有脫水性，黑色物質(zhì)為碳單質(zhì)；濃硫酸具有強氧化性，故濃硫酸與碳單質(zhì)反應(yīng)會生成二氧化碳和二氧化硫，故所制乙烯中還會有二氧化碳和二氧化硫雜質(zhì)；用化學(xué)方程式描述上述反應(yīng)過程?！練w納3-2】C+2H2SO4(濃)=△=CO2↑+2SO2↑+2H2O?！具^渡】要想獲得純凈乙烯，應(yīng)如何優(yōu)化該實驗？【問題3-3】優(yōu)化實驗裝置——如何除去二氧化碳和二氧化硫？如何證明二者已被除盡？【活動3-3】生生討論，師生交流：可用氫氧化鈉溶液除去二氧化碳和二氧化硫；品紅是否褪色常用來檢驗二氧化硫是否除盡；澄清石灰水是否變渾濁，常用來檢驗二氧化碳是否除盡?！練w納3-3】連接氫氧化鈉溶液的洗氣裝置，連接裝有品紅溶液和澄清石灰水的檢驗裝置。圖3-2優(yōu)化乙醇制備乙烯的實驗裝置【過渡】這樣的裝置不符合“綠色化學(xué)”觀念，如何從源頭上實現(xiàn)零雜質(zhì)或少雜質(zhì)呢？【問題3-4】優(yōu)化該實驗試劑——何種實驗試劑可以替代濃硫酸？【活動3-4】學(xué)生討論，師生交流；查找不同版本教材中乙醇制取乙烯的反應(yīng)試劑?！練w納3-4】蘇教版使用乙醇和P2O5制取乙烯，并指出Al2O3也可以充當(dāng)乙醇制取乙烯的催化劑。圖3-3蘇教版乙醇制備乙烯的實驗裝置圖【過渡】Al2O3充當(dāng)催化劑時，乙醇制備乙烯效果如何？【任務(wù)3-5】利用生活中鋁制品制催化劑Al2O3，搭建實驗裝置，觀看以氧化鋁為催化劑時乙醇制備乙烯的視頻，并比較催化效果?！净顒?-5】生生討論交流，師生交流：圖3-4以Al2O3為催化劑時乙醇制備乙烯的實驗裝置圖圖3-5以Al2O3為催化劑時乙醇制備乙烯的實驗現(xiàn)象【歸納3-5】乙醇以Al2O3為催化劑制取乙烯的催化效果并不是特別好。設(shè)計意圖：通過乙醇制取乙烯圓底燒瓶底部現(xiàn)象的比較，引導(dǎo)學(xué)生尊重事實，分析當(dāng)實驗結(jié)果不及預(yù)期時，應(yīng)如何進一步優(yōu)化實驗以獲得純凈乙烯，培養(yǎng)學(xué)生認識理論模型和實際研究對象之間的差異，并從不同角度改進模型，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標(biāo)3的達成水平。環(huán)節(jié)四：探究乙烯利制取乙烯的實驗【情境】剖析乙烯利結(jié)構(gòu)及對乙烯利與水反應(yīng)方程式的分析，探究乙烯利制備乙烯的方案?！締栴}4-1】果農(nóng)常用催熟水果的試劑是什么？圖4-140%的乙烯利溶液及使用方法【活動4-1】觀看視頻，實物認識40%乙烯利溶液，了解果農(nóng)利用乙烯利溶液制備乙烯的方法?！練w納4-1】乙烯利化學(xué)名稱是2-氯乙基膦酸，果農(nóng)對其稀釋成百上千倍來制備乙烯?！救蝿?wù)4-2】書寫乙烯利稀釋制備乙烯的化學(xué)方程式，分析乙烯利制備乙烯的其他方法。【活動4-2】學(xué)生書寫乙烯利稀釋制備乙烯化學(xué)方程式，生生討論分析乙烯利制備乙烯的常見措施——降低生成物的濃度，加熱吸熱反應(yīng)等?！練w納4-2】水和乙烯利反應(yīng)生成乙烯、氯化氫和磷酸；因為該反應(yīng)△H>0，結(jié)合理論和實踐，總結(jié)了三種制備方法：稀釋，和氫氧化鈉固體反應(yīng)，加熱?！具^渡】果農(nóng)稀釋成百上千倍，我們僅稀釋一倍，以加快反應(yīng)速率？下面進行具體的實驗?！締栴}4-3】三種乙烯利制備乙烯的效果如何呢？可能會有什么現(xiàn)象呢？【活動4-3】生生討論交流，師生交流，教師指導(dǎo)學(xué)生實驗。稀釋一倍法或氫氧化鈉固體法加熱法圖4-2乙烯利制備乙烯的方法【歸納4-3】通過實驗現(xiàn)象能得出以下結(jié)論：溶液pH會影響乙烯利制取乙烯的速率圖4-3不同方法下乙烯利制備乙烯的效果比較【拓展】高錳酸鉀溶液褪色的快慢可以定性比較不同pH下乙烯利制取乙烯的速率，如何定量比較？可以利用pH數(shù)字傳感器和壓強傳感器，前者能準確測量溶液的pH值，后者能準確測量體系內(nèi)壓強的變化情況?！締栴}4-4】如何定量比較不同pH下乙烯利制取乙烯速率？【活動4-4】學(xué)生觀看不同pH下的壓強變化曲線：pH≈1.3時pH≈3時pH≈7時圖4-4不同pH下乙烯利制備乙烯的壓強曲線圖【歸納4-4】通過壓強變化曲線得出結(jié)論：溶液pH越大，乙烯利制取乙烯的速率越快。設(shè)計意圖：以生活中果農(nóng)催熟水果為情景，引入制備乙烯新試劑乙烯利，診斷學(xué)生能否根據(jù)乙烯利的結(jié)構(gòu)來制取乙烯，能否根據(jù)乙烯利的化學(xué)變化過程設(shè)計新的反應(yīng)條件來制取乙烯，能否根據(jù)乙烯利的實驗操作來制備乙烯，評價以“結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)——變化觀念與平衡思想為原理——實驗檢驗為實踐”這一思路來制取物質(zhì)的可行性。從定性分析轉(zhuǎn)化到定量分析，讓學(xué)生體會到定量分析也是科學(xué)探究的常用方法，進一步提升科學(xué)探究能力。根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)判斷課時目標(biāo)4的達成水平。環(huán)節(jié)五：拓展CO2制備乙烯的工藝【情境】結(jié)合目前的減碳目標(biāo)，拓展CO2制取乙烯的工藝。【任務(wù)5-1】從元素組成角度分析CO2制備乙烯的變化過程?！净顒?-1】學(xué)生書寫CO2和H2反應(yīng)制備乙烯的化學(xué)方程式?！練w納5-1】2CO2+6H2→CH2=CH2+4H2O【問題5-2】從反應(yīng)方向角度分析該反應(yīng)能否自發(fā)進行：根據(jù)所給信息，判斷該反應(yīng)能否自發(fā)進行？【活動5-2】生生思考討論，師生交流：化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的判據(jù)是△G，當(dāng)△G=△H-T△S＜0時，該反應(yīng)能自發(fā)進行；查找資料發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)△H＜0，而T＞0，△S＜0，據(jù)此可知該反應(yīng)在低溫時，能自發(fā)進行。【歸納5-2】該反應(yīng)在低溫時能自發(fā)進行。【問題5-3】從化學(xué)平衡角度分析2CO2+6H2→CH2=CH2+4H2O△H＜0的反應(yīng)溫度、壓強和投料比【活動5-3】學(xué)生回顧化學(xué)平衡原理，相互討論和交流?！練w納5-3】該反應(yīng)的適宜條件如下：圖5-1CO2與H2反應(yīng)制備乙烯的適宜條件【問題5-4】該工藝沒有大規(guī)模投入生產(chǎn)的原因？【活動5-3】學(xué)生思考，生生討論交流，師生交流：H2制備成本較高、CO2難以收集、高壓對儀器要求較高等。。。CO2活化能高，反應(yīng)速度慢。【歸納5-3】催化劑是該工藝核心技術(shù)：圖5-2該工藝催化劑的發(fā)展歷程設(shè)計意圖：以二氧化碳制取乙烯的實際工藝為情景，診斷學(xué)生分析實際化工生產(chǎn)中存在問題的能力，運用化學(xué)知識解決簡單問題的能力；將理論知識與實際工藝聯(lián)系起來，引起學(xué)生思考；最后的宣傳語不僅活躍了課堂氛圍，又宣傳了中國人民不息的自強精神和中華民族偉大的復(fù)興征途，體現(xiàn)課堂上的人文情懷?！菊n堂小結(jié)】本節(jié)課主題是制備乙烯，期望能以乙烯制取為載體：建立物質(zhì)制備的一般思路——“結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，變化觀念和平衡思想為原理，探究實驗為實踐”；完成物質(zhì)制備的創(chuàng)新實驗——“優(yōu)化制取實驗，創(chuàng)新制取實驗，定量探究制取實驗”?！咀鳂I(yè)布置】通過查閱資料，探究更多制取乙烯的方法！板書設(shè)計復(fù)興路上話乙烯——制取篇一、微觀探析初識制取二、科學(xué)探究優(yōu)化制取三、剖析原理快捷制取四、拓展延伸創(chuàng)新制取十、教學(xué)反思本節(jié)課主線是建立物質(zhì)制備的一般思路——“微觀辨析為基礎(chǔ)，變化觀念和平衡思想為原理，探究實驗為實踐”，副線是完成物質(zhì)制備的創(chuàng)新實驗——“優(yōu)化制取實驗，創(chuàng)新制取實驗，定量探究制取實驗”。以乙烷、乙醇、溴乙烷制取乙烯為例幫助學(xué)生建立物質(zhì)制備的一般思路：通過比較乙烯、乙烷、乙醇、溴乙烷等球