配合物與超分子 教學(xué)設(shè)計 高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第三章第四節(jié)配合物與超分子一、課標(biāo)呈現(xiàn)知道配位鍵的特點(diǎn)，認(rèn)識簡單的配位化合物的成鍵特征，了解配位化合物的存在與應(yīng)用，認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，簡單配合物的制備。二、教學(xué)內(nèi)容分析１．內(nèi)容分析本節(jié)課位于人教版選擇性必修二教材第三章第四節(jié)——配合物和超分子。本節(jié)課為配合物第二課時，教材內(nèi)容設(shè)置為“配合物→配合物的制備與轉(zhuǎn)化→配合物的應(yīng)用”，幫助學(xué)生認(rèn)識配合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與制備，并從資料卡片中了解配合物在生命中的應(yīng)用。本節(jié)課的核心是配位平衡和配合物的轉(zhuǎn)化，通過構(gòu)建配位平衡模型進(jìn)階到配位轉(zhuǎn)化，進(jìn)而全面掌握配合物的深層次知識。本節(jié)課通過磺胺嘧啶銀這種銀配合物的殺菌消毒為導(dǎo)入構(gòu)建配合物內(nèi)界電離平衡模型，再介紹甘氨酸亞鐵這種鐵配合物的應(yīng)用及其轉(zhuǎn)化為主要任務(wù)，最后總結(jié)配合的轉(zhuǎn)化本質(zhì)。２．素養(yǎng)呈現(xiàn)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建認(rèn)知模型，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析幫助學(xué)生建構(gòu)平衡觀、轉(zhuǎn)化觀。以磺胺嘧啶銀這種銀配合物的殺菌消毒為導(dǎo)入構(gòu)建配合物內(nèi)界解離平衡模型，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，再運(yùn)用解離平衡模型解釋甘氨酸亞鐵這種鐵配合物的轉(zhuǎn)化，尋找CO中毒的解毒方法?；顒又凶寣W(xué)生自主的設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用模型分析能力和處理關(guān)于配合物結(jié)構(gòu)的應(yīng)用問題的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)識”“變化觀念與平衡思想”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。三、學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了共價鍵，化學(xué)反應(yīng)平衡，沉淀溶解平衡，鐵及其化合物的相1關(guān)知識，知道重金屬離子能夠蛋白質(zhì)變性失活，也熟悉常見的補(bǔ)鐵劑，對亞鐵離子和鐵離子的檢驗(yàn)也比較熟悉。再加上前面單元教學(xué)第一課時中學(xué)習(xí)了配位鍵的形成和表示方法，所以學(xué)生對常見的配合物相關(guān)知識是有一個較為全面的認(rèn)識的。但是對于配合物的內(nèi)界解離和配合物的轉(zhuǎn)化原理不是很清楚，尤其是面對真實(shí)問題情境，分析、設(shè)計、評價實(shí)驗(yàn)方案的能力有待進(jìn)一步提高。本課時教學(xué)中可能存在的障礙和對策：知識方面：學(xué)生對化學(xué)平衡，水溶液中的離子平衡，沉淀溶解平衡等知識有一定的掌握，但對配位平衡這一知識較為陌生。教師可做恰當(dāng)?shù)膯l(fā)與引領(lǐng)。能力方面：學(xué)生可以根據(jù)已有知識推測甘氨酸亞鐵在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)化，但設(shè)計具體實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行證實(shí)或證偽的能力較弱。教師可以讓同學(xué)們集思廣益，綜合評價出恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)步驟。素養(yǎng)方面：學(xué)生對于一些模型如“強(qiáng)制弱“”沉淀轉(zhuǎn)化“等，有基本的理解和簡單的應(yīng)用，但在模型的類比和設(shè)計建構(gòu)，并自主運(yùn)用到生活情境中解決實(shí)際問題的素養(yǎng)要進(jìn)一步提升。教師可以讓不同水平的學(xué)生回答問題，準(zhǔn)確把握不同學(xué)生的障礙點(diǎn)。四、教學(xué)目標(biāo)1.通過分析磺胺嘧啶銀的長效抗菌機(jī)制，認(rèn)識到金屬配合物存在解離平衡，并且感受到化學(xué)學(xué)科在生命活動中的意義。2.能說出氯化二氨合銀中微粒間作用的類型，能說明甘氨酸亞鐵、血紅蛋白的成鍵類型，建立微觀配位原子與宏觀配合物穩(wěn)定性的聯(lián)系。3.通過設(shè)計二氨合銀離子存在解離平衡，形成利用實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行推理的思維，建立起配合物內(nèi)界解離平衡模型并運(yùn)用該模型解釋金屬配合物的典型性質(zhì)。4.能在甘氨酸亞鐵轉(zhuǎn)化為亞鐵血紅素的過程中，從微粒變化的角度和平衡常數(shù)的角度解釋說明物質(zhì)變化的本質(zhì)，欣賞物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究及其理論發(fā)展對化學(xué)學(xué)科發(fā)展的貢獻(xiàn)。5.通過模擬血紅蛋白運(yùn)輸氧氣實(shí)驗(yàn)，深刻認(rèn)識到化學(xué)學(xué)科在生命活動中的價值。能分析出CO中毒原因，并根據(jù)配合物及平衡變化知識給出解毒的辦法。6.通過介紹我國著名化學(xué)家唐敖慶教授和徐光憲教授在配位化學(xué)及其應(yīng)用領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)，認(rèn)識到配位化學(xué)的快速發(fā)展，同時培養(yǎng)了學(xué)生的愛國情操和社會責(zé)2任感。五、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、討論法、師生互動交流法六、實(shí)驗(yàn)用品[Ag(NH3)2]Cl溶液，KI溶液，NaCl溶液，氨水，15%的H2O2溶液，冷藏的活性雞血，七、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：1.二氨合銀離子的解離平衡。2.甘氨酸亞鐵轉(zhuǎn)化為亞鐵血紅素的原理。3.血紅蛋白應(yīng)用中的配合物知識。難點(diǎn)：1.設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明二氨合銀離子的解離平衡2.甘氨酸亞鐵配位平衡轉(zhuǎn)化的模型構(gòu)建。3.血紅蛋白攜氧原理和CO中毒的解毒原理。八、教學(xué)流程第2課時:再探配合物環(huán)節(jié)情境環(huán)節(jié)一：探抗菌劑磺胺究抗菌劑的嘧啶銀的抗抗菌原理菌消毒原理環(huán)節(jié)二：探補(bǔ)鐵劑甘氨知補(bǔ)鐵劑的酸亞鐵的轉(zhuǎn)補(bǔ)鐵原理化原理環(huán)節(jié)三：探在配位化學(xué)及其應(yīng)用領(lǐng)討配位化學(xué)域作出重要的未來貢獻(xiàn)的我國著名化學(xué)家

任務(wù)金屬配合物解離平衡模型構(gòu)建金屬配合物的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用超分子和超分子化學(xué)

活動小組討論實(shí)驗(yàn)探究模型構(gòu)建小組討論實(shí)驗(yàn)探究師生活動圖片展示師生互動討論交流

結(jié)論金屬配合物的解離出金屬離子是可逆的配合物轉(zhuǎn)化的本質(zhì)從大環(huán)配位化學(xué)角度過渡到超分子九、教學(xué)過程【引入】從上節(jié)課重金屬中毒的急救中，學(xué)習(xí)了配合物的組成與結(jié)構(gòu)，也讓我們明白了生命活動離不開化學(xué)，生化是一家?？墒鞘挛锿鶗袃擅嫘?，就比如重3金屬，超標(biāo)了對身體是有害的，但量控制得當(dāng)，也可以是有益的哦！各位贊成不贊成。環(huán)節(jié)一：探究抗菌劑的抗菌原理【情境】生活之中免不了會受傷，如燙傷，對于傷口要進(jìn)行長效抗菌處理，會使用磺胺嘧啶銀這樣一種銀配合物。【問題1-1】磺胺嘧啶銀為什么可以長效抗菌防止細(xì)菌感染？【活動1-1】小組交流討論后回答：①有銀離子，重金屬離子，使細(xì)菌病毒蛋白質(zhì)變性失活。②磺胺嘧啶銀解離出銀離子的過程是可逆的?！締栴}1-2】如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明[Ag(NH3)2]+存在解離平衡？【活動1-2】實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計方案①：[Ag(NH3)2]+溶液，滴入KI溶液，預(yù)測有黃色沉淀生成。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計方案②：[Ag(NH3)2]+溶液，滴入NaCl溶液，預(yù)測有白色沉淀生成。教師引導(dǎo)學(xué)生從[Ag(NH3)2]Cl含有Cl-的角度分析這兩種方法的可行性，最后學(xué)生獲得共識：實(shí)驗(yàn)方案①為最佳方法學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：[Ag(NH3)2]Cl溶液 加入KI后產(chǎn)生AgI黃色沉淀追問：檢出Ag+能否證明存在解離平衡？是否需要檢驗(yàn)[Ag(NH3)2]+的存在？學(xué)生思考回答：原溶液中已有大量Cl-，但沒有看到白色沉淀，如果說明溶液中的Ag+只有極少量，大量的銀以[Ag(NH3)2]+的形式存在，所以不需要檢驗(yàn)4[Ag(NH3)2]+就能證明該平衡的存在?！締栴}1-3】[Ag(NH3)2]+解離程度可以用什么方式來表達(dá)呢？【活動1-3】對[Ag(NH3)2]+解離程度進(jìn)行定量表達(dá)和分析。【歸納1-1】金屬配合物部分解離出金屬陽離子，可以通過解離平衡常數(shù)衡量配合物的解離程度?！具^渡】各位同學(xué)我們要知道：銀配合物僅僅只是眾多配合物的一個，配合物還有很多，在生命活動中不僅有外敷的，還有內(nèi)服的，比如鐵配合物。環(huán)節(jié)二：探知補(bǔ)鐵劑的補(bǔ)鐵原理【情境】新一代補(bǔ)鐵劑——甘氨酸亞鐵，一種鐵配合物?！締栴}2-1】甘氨酸亞鐵被吸收后轉(zhuǎn)化生成了什么呢？【活動2-1】小組交流討論后回答：①血紅素；②血紅蛋白任務(wù)1：剖析氧合血紅蛋白（HbO2）【活動2-2】轉(zhuǎn)化成了血紅蛋白，這是血紅蛋白的結(jié)構(gòu)，一起來認(rèn)識一下，這是一個氧合血紅蛋白，其中最主要的就是中間這個平面，也被稱為亞鐵血紅素。5【問題2-2】血紅蛋白可以解剖成幾個部分，這幾個部分通過什么作用力相結(jié)合的？【活動2-3】小組交流討論后回答：三個組成部分（血紅素平面、氧氣、蛋白質(zhì)），①共價鍵；②配位鍵?！具^渡】甘氨酸亞鐵被吸收后，就在酶的作用條件下先轉(zhuǎn)化生成了亞鐵血紅素，請看怎么轉(zhuǎn)化的。任務(wù)2：分析甘氨酸亞鐵的轉(zhuǎn)化【問題鏈2-1】請同學(xué)們仔細(xì)觀察結(jié)構(gòu)，看看是怎么斷鍵和成鍵的？【活動2-4】斷N—H，F(xiàn)e—O，F(xiàn)e—N，生成Fe—N，O—H【問題鏈2-2】那這兩種配合物為什么能夠轉(zhuǎn)化呢？【歸納2-1】解離平衡常數(shù)，平衡移動，任務(wù)3：探析血紅蛋白（Hb）結(jié)合O2【問題鏈2-3】轉(zhuǎn)化生成的血紅蛋白主要存在于紅細(xì)胞里，請問血紅蛋白的主要作用是什么？【歸納2-2】運(yùn)輸氧氣6【實(shí)驗(yàn)活動2-5】用雞血來模擬血紅蛋白運(yùn)輸氧氣，血紅蛋白結(jié)合氧氣前后的變化，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：為控制氧氣的速率，先通入蒸餾水中，控制好氣流后再通入血液中。【問題鏈2-4】為什么能夠結(jié)合氧氣？具體是哪兩個原子之間？【歸納2-3】配位鍵，F(xiàn)e—O，寫出化學(xué)反應(yīng)任務(wù)4：解析CO中毒原因并尋找急救辦法【問題鏈2-5】為什么能夠結(jié)合CO？具體是哪兩個原子之間？【歸納2-4】配位鍵，F(xiàn)e—C【問題鏈2-6】氧氣和CO哪個更容易結(jié)合？為什么【歸納2-5】Fe—C，【問題鏈2-6】回答的很全面，結(jié)合CO的血紅蛋白將會失去運(yùn)輸氧氣的能力，從而造成中毒，那該怎樣急救呢？【歸納2-6】通氧氣【問題鏈2-7】可是CO更容易結(jié)合，通氧氣行嗎？【歸納2-7】7雖然CO更容易結(jié)合，但是通入氧氣濃度增大就實(shí)現(xiàn)平衡左移，實(shí)現(xiàn)逆天改命?！具^渡】老師講到這里，有三個感嘆：感嘆化學(xué)學(xué)科在生命活動中的價值和意義；感嘆和同學(xué)共同學(xué)習(xí)的時間過的很快，同學(xué)們的表現(xiàn)令我記憶深刻；最后一個感嘆是我們中國科學(xué)家在配合物發(fā)展中所作的巨大貢獻(xiàn)。環(huán)節(jié)三：探討配位化學(xué)的發(fā)展【活動3-1】拓展視野：在配位化學(xué)及其應(yīng)用領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn)的我國著名化學(xué)家唐敖慶教授是我國現(xiàn)代理論化學(xué)的開徐光憲教授長期從事物理化學(xué)和無機(jī)拓者和奠基人。他從20世紀(jì)60年代起化學(xué)的教學(xué)及研究，涉及配位化學(xué)、化系統(tǒng)地開展配位場理論的研究；70年學(xué)鍵理論等領(lǐng)域?；趯ο⊥粱瘜W(xué)鍵、代，進(jìn)行了配位化學(xué)模擬生物固氮作為配位化學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)等基本規(guī)律的深8的研究，開展了分子氮配位作用的化學(xué)刻認(rèn)識，他發(fā)現(xiàn)了稀土溶劑萃取體系具鍵理論研究。其“配位場理論方法”獲有“恒定混合萃取比”的基本規(guī)律。徐光1982年國家自然科學(xué)獎一等獎。憲教授獲得2008年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎?！净顒?-2】這是暨南大學(xué)李丹教授團(tuán)隊(duì)：高核銅富勒烯核殼結(jié)構(gòu)配合物，還有這些，科學(xué)家從大環(huán)配位化學(xué)角度把現(xiàn)代配合物定義為主客體配合物，強(qiáng)調(diào)分子之間的相互作用——超分子作用，叫做配位超分子化學(xué)，又被稱作廣義配位化學(xué)。科學(xué)發(fā)展真的是一日千里，有關(guān)超分子的學(xué)習(xí)，我們下節(jié)課再學(xué)習(xí)。還有這些配合物環(huán)糊精中裝入中性C5H5Mn(CO)3 杯酚中裝入C60科學(xué)家從大環(huán)配位化學(xué)角度把現(xiàn)代配合物定義為主客體配合物，配位化學(xué)的研究內(nèi)容已經(jīng)從分子內(nèi)相互作用進(jìn)階到了分子間相互作用了，強(qiáng)調(diào)分子之間的相互作用——超分子作用，叫做配位超分子化學(xué)，又被稱作廣義配位化學(xué)，什么是超分子作用，什么是超分子，我們下一節(jié)課進(jìn)行學(xué)習(xí)。9板書設(shè)計：十、教學(xué)反思本節(jié)課從磺胺嘧啶銀這種銀配合物的抗菌消毒原理出發(fā)，通過蛋白質(zhì)變性失活引發(fā)學(xué)生認(rèn)知矛盾，發(fā)現(xiàn)金屬離子濃度在抗菌消毒中的影響，從而讓學(xué)生思考問題由定性轉(zhuǎn)入定量。然后順理成章的構(gòu)建配位平衡模型，又通過補(bǔ)鐵試劑甘氨酸亞鐵在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化，深化認(rèn)識配合物的轉(zhuǎn)化以及結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的核心素養(yǎng)。本節(jié)課教學(xué)設(shè)計圍繞真實(shí)問題開展，設(shè)置問題鏈、建構(gòu)模型、證據(jù)與推理，現(xiàn)象解釋與分析，理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，微觀和宏觀相整合，將理論知識的學(xué)習(xí)融入真實(shí)問題的探究中，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。結(jié)合高中生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)核心問題的設(shè)置初衷和實(shí)際實(shí)行效果有點(diǎn)差距，如果能夠進(jìn)一步細(xì)化核心問題，更能夠引發(fā)學(xué)生深度思考，那么將會更好的培養(yǎng)出學(xué)生的核心素養(yǎng)和高階思維能力。十一、教學(xué)評價1.創(chuàng)設(shè)關(guān)注生命的真實(shí)情境，激發(fā)深度學(xué)習(xí)立足指向深度教學(xué)的教學(xué)模式：情境—任務(wù)—活動—知識—素養(yǎng)。關(guān)注生命活動的問題情境更能夠促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展和形成，另外貼近學(xué)生本體更能夠讓學(xué)生引發(fā)共鳴，促進(jìn)學(xué)生的深入思考、解釋分析，有利于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。教學(xué)中創(chuàng)設(shè)了磺胺嘧啶銀和甘氨酸亞鐵這兩個與生命活動有關(guān)的金屬配合物，通過磺胺嘧啶銀的抗菌消毒，引起學(xué)生分析抗菌消毒原理，再結(jié)合生命蛋白，產(chǎn)生了矛盾沖突，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，原因分析，構(gòu)建配位平衡，體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)的基本核心。再由外敷到內(nèi)服，引出甘氨酸亞鐵補(bǔ)鐵試劑這個情境，通過甘氨酸亞鐵轉(zhuǎn)化為血紅蛋白以及血紅蛋白的工作原理，層層深入，抽絲剝繭，10將看不到的但又客觀存在的生命活動，以活動的形式生動的展現(xiàn)出來，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和知識獲得感，極大的提升了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)動力。2.融合生物化學(xué)知識和能力，促進(jìn)學(xué)科交叉基于生命活動的藥物使用，真正實(shí)現(xiàn)了生物學(xué)科與化學(xué)學(xué)科知識相配合、相融合。以生物學(xué)科知識為載體，化學(xué)學(xué)科知識為方法，綜合素養(yǎng)為導(dǎo)向，以學(xué)生為本的課堂活動設(shè)計，踐行有效果，有深度，有內(nèi)涵的課堂教學(xué)方式。以生命體知識為基礎(chǔ)，通過皮膚燒傷，細(xì)菌感染，血紅蛋白運(yùn)輸氧氣，CO中毒與解毒，紅細(xì)胞等具體的與生命有關(guān)的問題，結(jié)合金屬配合物的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用，一一進(jìn)行解剖，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)知識的教授和魅力展示，并且在每一個客觀存在的生命活動中，結(jié)合化學(xué)學(xué)科知識，升華了化學(xué)學(xué)科內(nèi)涵和學(xué)科價值。3.設(shè)置驅(qū)動性任務(wù)活動問題，提升學(xué)習(xí)能力本節(jié)課在情境中創(chuàng)設(shè)驅(qū)動性問題鏈，以問題為導(dǎo)向，金屬配合物（磺胺嘧啶銀和甘氨酸亞鐵）為抓手，層層深入，用問題鏈把化學(xué)知識從生活延伸到內(nèi)涵，抽絲剝繭清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生，幫助學(xué)生自主構(gòu)建和理解化學(xué)的本質(zhì)。如環(huán)節(jié)二教學(xué)中，從認(rèn)識血紅蛋白→模擬實(shí)驗(yàn)→進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會科學(xué)探究的進(jìn)階過程，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)，尤其是氧合血紅蛋白與碳合血紅蛋白的轉(zhuǎn)化分析，讓學(xué)生更加深刻的體會到配合物轉(zhuǎn)化這一模型實(shí)用性，同時引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生