以课堂教学设计为载体　加强科学观察方法学习_

　　[摘 要]有机物的结构尤其是其演变和变化是高中有机化学学习的重难点。观察方法是指导学生理解有机物结构、掌握有机化学反应的有效途径。 　　[关键词]乙醇 化学观察方法 教学设计
　　
　　一、教学内容
　　1.地位与作用：本节课是苏教版《普通高中课程标准实验教科书・化学2（必修）》专题3第二单元“食品中的有机化合物”的第一部分。初中科学已涉及乙醇的常识；高中化学中乙醇是有机物学习中的第一个含氧化合物，是对比碳氢键、氢氧键、碳氧键活性的有力例证和深化理解同分异构体的载体；乙醇是含羟基化合物的代表物质，是有机物转化和合成的核心。
　　2.知识类型：基本结构、性质、反应，属事实性知识。
　　3.编排特点：承上启下。既是对初中科学酒精常识的深化，也是后续学习乙醇的氧化及衍生物等的基础，为实验化学模块乙醇学习做铺垫。
　　4.呈现方式：直线式。乙醇的结构→物理性质→化学性质→工农业应用。
　　5.重点：对乙醇结构和羟基性质的认识，从结构领悟性质。
　　6.难点：乙醇结构与性质的相互关系及催化氧化反应。
　　7.考点：接受新信息和知识迁移能力，尤其是乙醇参与的反应及衍生物。
　　8.深广度：初中科学要求初步认识，必修要求掌握其结构、性质、重要反应，有机化学基础和实验化学两选修模块扩展到醇酚类、反应条件、多基团影响等。
　　
　　二、教学目标
　　1.知识与技能：能熟练写出乙醇的化学式、结构式、简式；能说出其物理性质；能解释其氧原子的成键特点；知道―OH的结构特征和对乙醇性质的影响；知道乙醇的置换反应、催化氧化反应并能解释原理；知道其在工农业中的运用。
　　2.过程与方法：熟悉实验-观察、对比-观察、观察-讨论-分析-归纳推理等科学方法的运用；使实验-观察-思考相结合；掌握预测有机物结构的方法。
　　3.情感态度与价值观：通过乙醇、乙烷、水、乙醛结构异同的比较，感受有机物结构美，增进交流和表达的意识。
　　
　　三、教学用具
　　1.模型：球棍模型。
　　2.仪器：试管、烧杯（2个）、酒精灯、火柴、镊子、坩锅钳。
　　3.试剂：无水乙醇、钠、铜丝、澄清石灰水、蒸馏水、无色酚酞溶液。
　　4.其他：多媒体课件、纸巾、PH试纸。
　　
　　四、教学方法
　　多媒体法、讲授法、直观法、讨论法、归纳法等。
　　
　　五、教学设计
　　[创设情境]“杜康酿酒儿造醋”的历史故事引出“中国的‘酒仙’”“酿醋业的‘鼻祖’”，点明美酒和好醋都是中国饮食文化的精华。
　　[扩展]醋是在酒糟的基础上制得的，酒醋不分家；酒精学名是乙醇，常用发酵法和乙烯水化法酿制。
　　[设计意图]把化学、生活、历史典故结合，引领学生回顾和思考相关知识，也蕴含情感态度教育。
　　[设疑]引导学生回忆并写出乙烯和水的加成反应方程式，认真观察、对比反应物和产物的结构式。
　　
　　[学生板书]
　　[学生结论]水分子以―OH和－H的形式分别加在碳碳双键的两端，形成新的含氧有机物。
　　[讲解]该产物就是乙醇。根据方程式试着写乙醇的分子式、结构简式、电子式。
　　[完成阶梯型问题]观察乙醇的分子式，有没有同分异构体？如果有，如何来确定其结构？乙醇的原子数？所有的原子是否共平面？观察其球棍模型并验证。从结构简式上看，CH3CH2OH 和C2H5OH哪种写法相对较科学？乙醇可看作由哪些基团组成的？
　　[学生结论]乙醇有一种同分异构体，通过考虑氧原子的位置不同来确定；所有的原子不共平面；CH3CH2OH较好，显示乙醇的组成基团和构架；可看作是乙基和一个由氢原子、氧原子组成的新基团组成。
　　[设计意图]直观又简单的模型、抽象的结构、系统的表格图表等能引导学生把有机物的性质和结构结合起来理解，把观察方法和思考方法结合使用。
　　[讲解]―OH学名“羟基”（强调“羟”字的写法和发音），结构和大家熟悉的OH－相似。
　　[讨论交流]观察―OH和OH－，从电性、电子式、质子数、电子数、存在条件等角度分析讨论异同。
　　[PPT展示和讲解]观察并讨论乙醇、乙烷、水分子结构的差异。
　　表2 乙醇、乙烷、水的分子结构
　　
　　[讨论]两两具有相似性。因此，乙醇可看作乙烷的一个氢原子被一个羟基取代的产物，或者水分子里一个氢原子被一个乙基取代的产物。
　　[设计意图]对比结构式异同有助于理解有机物结构演变和转化、概括基团性质和掌握有机物分类。
　　[设疑]“结构决定性质”，乙醇有哪些性质？与组成有什么关系？观察一组实验找寻答案。
　　[实验演示1]观察烧杯中的无水乙醇溶液，从色、态、味、熔沸点、密度、水溶性的角度总结出其物理性质。
　　[过渡]“酒香不怕巷子深”“酒有不同度数”分别说明了乙醇熔沸点较低、易挥发和与水以任意比互溶的特点。
　　[设疑]乙醇的化学性质有哪些？可从那些方面考察？
　　结论：酸碱性、可燃性、氧化还原性、跟金属或非金属反应、稳定性等。
　　[实验演示2]用PH试纸测定无水乙醇和乙醇溶液。
　　结论：PH试纸不变色，乙醇及其水溶液呈中性。
　　[图片展示] 酒精灯的燃烧。观察其火焰和燃烧的情况，预测反应产物。
　　结论：乙醇易燃，有淡蓝色火焰（酒精灯外焰颜色）；产物只有CO2和H2O，是一种洁净和高效的燃料。
　　
　　（反应实质：乙醇被氧气完全氧化的反应）
　　[组织讨论]酒精灯火焰并非纯净淡蓝色而是夹杂有黄色的原因？如何正确熄灭酒精灯？为什么灯冒要盖两次？
　　[设计意图]生活中少有酒精燃烧现象，而酒精灯的使用与酒精的性质密切相关，体现了科学知识和实际生活的结合，帮助学生强化“熄灭酒精灯”的规范操作。
　　[回顾和预测]钠可以置换处水分子中的氢且反应剧烈。乙醇、水都有－OH，预测乙醇和钠能否反应。
　　[学生板书] 2H2O＋2Na ＝ 2NaOH＋H2↑
　　[实验演示]钠投入无水乙醇中。全面观察实验现象，对比分析钠与水、乙醇反应的异同。
　　[多媒体展示]表3：钠与水、乙醇的反应比较。
　　根据观察现象，试写出反应。
　　[学生板书] 2CH3CH2OH＋2Na?邛2CH3CH2ONa＋H2↑
　　[设疑]对比观察上述方程式中乙醇和乙醇钠的结构式，并思考：反应机理和乙醇六个氢的活性的差异。
　　[讲解]钠同样能置换乙醇―OH中的氢，生成H2和呈碱性的乙醇钠，类似与水的反应；2分子钠只能置换出一分子H2说明乙醇―OH上的氢比和碳直接相连的5个氢原子活泼，即乙醇六个H原子活性不同。
　　[提示]有机物参与的反应，用单箭头（?邛）；CH3CH2O－Na的写法不科学。“－”表共价键，而乙醇钠是离子化合物；区别书写乙醇钠和乙醇的电子式。
　　[练习]CH3CH2OH＋2Mg?邛（CH3CH2O）2Mg + H2↑
　　[设计意图]规范书写是化学用语的基本要求，可培养学生认真、严谨的学习态度。
　　[知识迁移]钠通常保存在煤油中的原因分析。
　　[讨论交流]说明两者常温下不反应；煤油主要成分是含C12～C16的烷烃（教材P58，石油分馏产品示意图）只含碳碳、碳氢单键，钠的保存证明了这两种单键很稳定。
　　[组织讨论]能否用酒代替无水乙醇做上述实验？
　　[设疑]氢氧原子在合适条件下可结合成水。乙醇中有两个氢原子、羟基与同一个碳原子相连，其中的C-H键、C-O键能否在一定条件下发生断裂，使得氢、氧原子结合成水呢？
　　[实验演示]灼热的铜丝反复插入无水乙醇中。
　　[提示] 观察并记录铜丝、乙醇的整体变化和细微变化；思考铜丝的作用；分析反应的本质。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　[思考与交流] Cu丝放火焰灼烧后有何现象？原因？Cu丝灼烧后迅速插入到乙醇中，观察其颜色有何变化？实验前试管口气味如何？反应后呢？原因？灼烧后的Cu丝插入到内焰一段时间取出后变红了，为什么？试着接触一下锥形瓶外壁，有什么感觉？
　　[PPT展示和讲解]根据观察现象和讨论结果，用方程式表示该反应：
　　2Cu+ O2 2CuO
　　CuO+CH3CH2OH Cu+CH3CHO+ H2O
　　[讲解]对比观察发现：铜丝虽参加了反应全过程，本身也曾发生了不同变化，但其最终和最初形态一样（反应前后都是单质铜，氧化铜是中间产物），推断铜在该反应中做催化剂。反应实质是：乙醇在铜的催化作用下被氧化，生成一种具有特殊气味的新物质――乙醛。
　　[观察] Flash展示乙醇氧化成乙醛的氧化过程，了解有机物的转化。
　　[板书]
　　
　　[观察分析]生成水时，每消耗一分子O2需4个H原子；而一分子乙醇可提供2个H原子，所以共需2分子乙醇，即反应中乙醇和氧气的计量比为2∶1。醛基中的C=O双键和C－H单键位置、方向是一样的。
　　[思考与交流]观察上述方程式，思考反应中乙醇断裂的是什么键？该反应属于什么类型？与乙醇的燃烧反应有什么联系？
　　[结论展示]乙醇的羟基氢、与羟基相连的碳上的氢、氧气的氧原子三者结合生成水并脱去。属于氧化还原反应：氧化剂O2，将乙醇氧化成乙醛；乙醇作还原剂把O2还原为水，铜作催化剂。乙醇被氧化的实质即共价键的断裂和重新形成。两者是不同程度上的氧化反应。
　　[设疑]灼烧后的热铜丝插入乙醇液面上方，现象和变化会不会改变？
　　结论：不会。乙醇易挥发，液面上方也有乙醇蒸气存在。
　　[过渡]在适当的条件（如酸性高锰酸钾或重铬酸钾等强氧化剂存在时）下乙醛会被进一步氧化成乙酸，实质是醛基被氧化成羧基（－COOH）。
　　2CH3CHO ＋O2→2 CH3COOH（催化剂）
　　[知识扩展]从“酒的酸化变质”和“‘百年佳酿’的形成”两个角度，强化学生对乙醇多次氧化反应的认知。
　　[观察学习]与氧气反应方程式的观察：理解有机物相互转化的实质；球棍模型及演变过程的观察：了解乙醇到乙醛的演变及结构差异。
　　[自主阅读] “拓展视野”。
　　[扩展知识]曹操的《短歌行》说“何以解忧，唯有杜康”，说明了酒易醉人的特性。适量饮酒可以健体，饮酒过度轻则引发酒精中毒，重则危及生命，应该警惕。
　　总结：熟悉乙醇的化学性质和反应，理解－OH的重要性质及对醇类性质的影响，知道“结构决定性质，性质决定用途”规律的体现。
　　[布置作业]完善小结用的系列表格；课外查询：我国的酿酒历史；交警对酒后驾车司机进行检验的原理。
　　[设计意图]充分发挥教材各栏目的功能；融入历史和文学知识进行情感态度教育；强化对乙醇的理解。
　　[练习]完全燃烧下列有机物1mol，耗氧量相同的是（AB）
　　 A.乙醇 B.乙烯 C.乙烷 D.乙炔
　　[趣味实验]烧不坏的纸手帕
　　[设疑]乙醇和纸易燃，而水可灭火。如果三种物质一起点燃，会有怎样的结果？
　　[实验]将无水酒精与水按2∶1混合，取一块纸巾在此溶液中浸透，用镊子夹住取出后点燃，可以看到火焰很旺，好像手帕要烧成灰烬似的。等到火焰减小时，迅速的用力一抖，熄灭火焰，再仔细观察，手帕丝毫没有被烧坏。
　　[解释]火焰温度过低。酒精受热从手帕中挥发并燃烧，产生的热量使乙醇和部分水蒸发。水蒸气不可燃，却使酒精蒸气的浓度相对减小，所以燃烧不很剧烈，生成热量较少。汽化水和加热水蒸气，也消耗乙醇的燃烧热，导致火焰温度降低。此外，浓度为75％酒精燃点只有20℃左右，沸点只有78℃，而水的沸点是100oC，所以，酒精受热挥发、燃烧，部分水留在手帕上保护纸手帕不被烧坏。
　　[设计意图]该趣味实验将乙醇的物理化学性质结合起来，却与学生的常识和定向思维冲突，引发学生兴趣和深层次思考，明白实验条件控制的重要。
　　
　　“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文