高中化学人教必修2-3-2-2来自石油和煤的两种基本化工原料教案

高中化学人教必修2-3-2-2来自石油和煤的两种基本化工原料教案

第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料 （第二课时）课堂教学设计 【教材分析】 本节课的内容位于化学必修 2 的第三章的第二节———来自石油和煤的两种基本化工原料。苯是一种 重要的有机化工原料，苯又是芳香烃化合物中最简单、最基本的一个物质，掌握了苯的性质可以为后面选 修 5 中系统的研究芳香烃及其衍生物打下良好的基础。其中，苯结构中特殊的化学键决定了苯的化学性质 是教学的重点内容，但真正用杂化轨道理论及价键理论中的大∏键来解释苯分子的结构那又是选修 3 中的 内容，所以此时只要引导学生结合前面第一章中所学的化学键的知识，把苯中的化学键理解为是介于单双 键之间的一种特殊的化学键即可。 同时，学习必要的化学实验技能，体验和了解化学科学研究的一般过程和方法，是新课标的要求，因 此在这里有必要借助一些有关苯的性质的实验来讨论一些重要实验装置的作用，以培养学生的实验技能， 但实验设计要考虑到苯的毒性。 【学情分析】 此时，学生刚学有机，有着强烈的好奇心和探索的欲望，我们应充分抓住这一点进行引导探究式教学， 多做实验、多设计探究活动，充分激发学生自主学习的意识。 学生在学习“苯”之前已学习了烷烃——甲烷、烯烃——乙烯，初步掌握了碳碳单键、碳碳双键的 一些特征反应，少部分学生甚至还有碳碳叁键及环的概念，具备了一定的“先备知识”，这正为“后续学 习”奠定了必要的知识基础。我们应引导学生对比前面刚刚学过的甲烷和乙烯的性质得出苯的独特的性质， 帮助他们建立有机物“结构——性质——用途”的认识关系，逐步熟悉研究有机物的一般方法。 需要注意，此时学生有机知识储备并不多，更谈不上知识的综合整理，因此教学中应注意不能随意增 加难度，随意补充知识如苯的磺化反应等，更不能将知识面拓展到苯的同系物甚至芳香烃，这样会加重学 生的负担，使学生对学习产生畏难情绪。 【教学目标】 知识与技能：知道苯的分子结构，了解苯的来源和物理性质，了解苯的可燃性、稳 定性、取代反应等化学性质及主要用途和毒性。 过程与方法：通过实物展示、学生自学及趣味实验演示了解苯的物理性质；通过对苯分子式的可能结 构的分析，然后实验探究，再根据提供的信息资料分析最后得出苯的特殊结构，体验科学探究的过程；通过实 验演示、实验录像及动画模拟，理解苯的化学性质，同时通过重要实验装置的探讨培养实验技能；通过学 生上网查阅资料、同学的生活经验介绍以及老师组织的讨论来了解苯的用途、毒性和减少苯对人体伤害的 措施。 情感态度与价值观：通过多样化的教学手段来激发学习兴趣，培养学生严谨求实、自主探究的科学精 神；通过对“谁发现了苯的结构？”史实真实性的追究，培养学生实事求是、诚实质朴的科学品质。 【教学重难点】 苯的结构探究；了解苯的化学性质。 【教学准备】 ⑴课前单独布置家中有上网条件的学生去查阅苯的用途和毒性。 ⑵课前对全班同学布置思考题，写出 C6H6 的可能结构式。 ⑶准备实验：苯的燃烧；苯用冰水冷却；苯和溴水反应；苯和酸性高锰酸钾溶液反应。 ⑷准备分子模型：甲烷；乙烯；苯。 ⑸苯的溴代、硝化反应的实验录像及反应机理动画模拟；苯的氢化反应的动画模拟；苯结构的有关资 料。 【教学过程】 教师活动 学生活动 设计意图 【新课引入】 “有人说我笨，其实并不笨；脱去竹 笠换草帽，化工生产逞英豪”，猜一 字。（苯) 倾听、关注、 思考、回答 ” （激趣，加深“笨”与“苯” 的区别） 【讲述】 苯的发现史：苯是怎样被发现的呢？ 19 世纪欧洲许多国家都使用煤气照 明，煤气通常是压缩在桶里贮运的， 人们发现这种桶里总有一种油状液 体，但长时间无人问津。英国科学家 法拉第对这种液体产生浓厚兴趣，他 用蒸馏的方法将这种油状液体分离， 得到另一种液体。这种液体实际上就 是苯― 一种无色油状液体。 苯是一种重要的有机化工原料和有机 溶剂，我们国内年需求量就达 200 万 吨以上，且年均 5%的增长率。同时， 它又因为它的毒性、它在建筑装潢材 料中广泛使用而让老百姓们对它谈之 色变、避之不及 警惕室内装修中的"芳香杀手"--- 苯 新车苯中毒致死案 倾听 以苯的发现史和社会生活中 发生的重大事件入手，激发 学生对苯的结构及性质的探 究欲望，激发学生探究学习 的兴趣。让学生能一分为二 地认识苯的用途和危害，即 引导学生辩证的看待事物； 同时增强学生的绿色环保意 识和参与解决社会问题的意 识，增强社会责任感。 【展示】一瓶纯净的苯 探究 1：认识苯的物理性质： 1.观察苯的色、态，并小心闻味； 2.试管中盛 2 mL 苯，然后加入 2 mL 水振荡，观察溶解情况及苯层位置； 3.试管中盛 2 mL 苯，然后将试管放 入冰水混合物中 4.试管中盛 1mL 酒精，然后再加入 1mL 苯 引导学生观察，根 据查阅的有关数据资 料和观察加以总结 思考、预测现象→观 察→验证结果→解释 原因→再思考、讨论 →得出结论 苯的熔点 5.5。C，而 冰水混合物为 0。C，所 进一步激发学生的求知欲 从一个简单的实验引出了对 不同 温度下 苯的状 态的思 考。 再联系到平时解题时容易 错误的问题——忽视温度与 状态的联系，较为自然的给 学生留下深刻印象。 思考：1、标准状况下，1mol苯是22.4L 吗？ 2、冬天时，试剂瓶中苯会结冰， 请帮老师想想办法，如何从试剂瓶中 取用苯？ 以苯凝为无色晶体。 标况下苯的状态决 定了 1mol 与 22.4L 无 关 用热毛巾捂或水浴 加热一会让苯融化再 取用，而不是砸碎取 用。 最后再联系到一个冬天苯 试剂取用问题，虽貌似简单 但体现出一个学以致用的理 念，引导学生善于用学过的 知识解决实际问题，所以这 里花两三分钟的时间还是值 得的。 【设问】法拉第发现苯以后，立即对 苯的组成进行测定，他发现苯仅由 碳、氢两种元素组成，其中碳的质 量分数为 93.2%，苯蒸气密度为同 温、同压下乙炔（C2H2）气体密度 的 3 倍，请确定苯的分子式。 求算苯的分子式： 检查学生对有机物组成的 基本计算方法掌握情况。 【设问】苯的分子式为 C6H6。我们可 以看到苯比同数碳原子的烷烃 C6H14 少了很多氢原子，那么苯的结构是怎 样的呢？ 【讲述】19 世纪德国著名的化学家凯 库勒对苯的结构做了深入研究。凯库 勒关于苯结构提出的假说 １．苯的 6 个碳形成环状闭链（六角 环）。 ２．苯环中的碳碳键单、双键交替。 请同学们据此假设书写苯的结构式。 学生在教师的指导 下，分析所给的信息 资料得出结论 1、分子式：C6H6 最简式：CH 2、结构式：凯库勒式 H HH H H H 结构简式： 对学生进行化学史教育， 同时教育学生科学研究需要 不畏艰难的科学探索精神。 假说 1 根据事实提出，很快被证实： 苯的一元溴代物只有一种。他的儿子 小帕金以实验证实环状结构的假设。 假说 2 遇到麻烦。按假说 2 推知，苯 的邻位二元取代物应有两种（同分异 构体）然而实验结果苯的邻位二元取 代物只有 1 种。凯库勒的假说 2 暴露 出缺陷。。 1872 年凯库勒又提出了补充假说：苯 分子中碳碳单键与双键不是固定的， 而是以一定的频率快速交替出现 倾听、关注、 思考、回答 ” 体会单、双键交替变换的 结果是六个碳碳键逐渐趋于 平均化，它们的键长和键角 都相等，因此苯分子中碳碳 键既不同于单键也不同于双 键，而是介于单键和双键之 间的一种独特的键。 进一步体会苯分子的结构 特点。 ［ 投 影 ］ 1.1935 年，詹斯用 X 射线衍射法证实 苯环呈平面的正六边形。凯库勒的假 说 1 被确认为是反映客观事实的假 设。 2.经修正的凯库勒假说，逐渐被现代 化学理论所采用。 3.科学实验测得苯分子中的六个 碳碳键完全相同，是一种介于单键和 双键之间的独特的键 为了纪念凯库勒仍采用凯库勒式，但 苯中无单、双键交替的键。 学生在教师的指导 下，分析所给的信息 资料得出结论 结构简式： 结构特点：平面正六 边形，所有碳碳键等 长，是一种介于单双 键之间的独特的化学 键。所有原子共平面 1、 培养学生获取信息→分 析信息→处理信息的能力， 使学生认识到科研本身就是 漫长而艰难的过程，必须付 出辛勤和不懈的努力。 2、 使学生认识到新技术对 科学发展的重要推动作用， 鼓励学生不断探索自然界的 奥秘。 3、 可补充介绍如下数据，帮 助理解苯的结构： 键角 120。 ，平均化的碳碳键 长是 1.4×10-10m 而 C＝C：1.33×10-10m C-C： 1.54×10-10m 引导学生分析 讨论得出苯的真实结构，并 结合模型讲解。培养学生实 事求是、诚实质朴的科学品 质。 探究 2： 【设问】可设计怎样的实验来证明苯 分子中无碳碳双键？ ① 能否可使溴水褪色（发生加成反 应）？ ②能否可使酸性高锰钾溶液褪色（发 生氧化反应）？ 【学生讨论设计实验 方案】 学生分组展开讨 论进行实验验证：将 苯分别加入到溴水 和高锰酸钾溶液中， 发现苯不能使溴水 和高锰酸钾褪色。得 出结论：苯与不饱和 烃的性质有很大区 别。苯分子的结构中 不存在碳碳双键 实验观察→分析现象 →积极思考→得出结 论 引导学生体会物质的结构 决定性质，性质又反映结构 的辩证关系。 【设问】根据苯的特殊结构预测苯的 特殊性质？ 学生利用“结构决定 性质”的原理，总结 苯可能具有的性质： 1、能取代 2、可加成 3、可燃性 知识的迁移 【动画演示】苯和溴的反应、苯的硝 化反应。讲解取代反应、加成反应、 氧化反应 回顾现象并分析→积 极思考→得出结论 【三组活动】 活动 1：观看实验的录像和反应机理 的动画演示 1、苯的取代反应 (1)溴代反应 观察产物的性质。 (2)硝化反应 观察产物的性质。讨论水浴加热的优 点和长导管的作用。 活动 2：观看动画演示 2、苯的加成反应 + 3H2 看动画→思考、分析 →讨论→得结论 （由学过的甲烷和 氯气的取代反应来理 解苯和液溴的取代反 应，强化反应条件， 并与乙烯和溴水的反 应进行比较。） 把新教材已删去的污染大、 毒性强的演示实验在实验室 通风橱中做拍成录像放给学 生看，增强感性认识。 对重要的实验操作进行讨 论分析，增强学生对实验的 理解分析能力。 用动画模拟反应机理把抽象 难理解的理论知识简单形象 化，便于学生掌握。 活动 3：结合实验的现象书写方程式 并讨论现象。 3、苯的氧化反应 (1)2C6H6+15O2 12CO2 +6H2O (2)不能被酸性高锰酸钾溶液氧化 苯燃烧的现象对比 甲烷和乙烯，浓烈黑 烟是因为含碳量高 苯较稳定，难以被 酸性高锰酸钾氧化。 引导学生透过燃烧现象的 不同找出内因——含碳量的 不同，以培养学生“透过现 象看本质”的分析问题的能 力。 【小结】 苯的化学性质：能燃烧，难取代，难 加成 把事物的最重要特征用简 单的几个字来概括，把本课 的知识重点理清，便于学生 记忆掌握。 通过不断归纳总结，达到让 学生温故知新的目的，训练学 生掌握好的学习方法。 【课后探究】了解生活中可能接触苯 或含有苯环结构物质的主要场所，查 阅资料并与他人讨论这些物质对环 境可能产生的影响，提出防护建议。 到相关网站查阅相 关资料，在全班同学 进行讨论、交流。 承上启下，学以致用。 【教学反思】 本节课运用新课程的教育理念，以学生为中心，从学生生活实际和已有知识出发，从实验开始，组 △ 织教学内容，建立有机物“组成结构——性质——用途”的关系，在一定的情境中让学生通过协作、讨 论、交流和师生的帮助，充分发挥了学生的主体作用，激发了学生的学习兴趣，学生始终处于思维活跃 的状态，探究意识非常强烈，学生的观察能力、逻辑思维能力和实验能力都得到了较好的训练，培养了 学生以实验事实为依据、严谨求实、敢于创新的科学精神，提高了教学效率，达到了以培养学生科学素 养为宗旨的目的。