研究有机化合物的一般步骤和方法教学设计

第一章认识有机化合物第四节研究有机化合物的一般步骤和方法北京市航天中学一、教学设计总体思路：（一）教学背景的分析：1．教学内容分析：任何学科都有其自身的逻辑结构，有机化学也不例外，可简单分为有机化学基础理论和各类有机物的组成、结构、性质和应用两个大的方面。本章是学生经过初中和必修2的学习之后，在初步了解了某些常见有机物的结构和性质的基础上，比较系统、深入地学习有机化学选修模块。因此本章有着承上启下，提纲挈领的作用。本章第四节研究有机化合物的一般步骤和方法为学生打通了理论联系实际的桥梁，使学生了解科技进步对有机化学发展的促进作用，也为学生之后的探究学习活动提供了理论和方法的指导。本节教材为课程标准新增的章节，内容全新。有机物的分类、结构特点是学生学习后续章节的基础，而研究有机化合物的一般步骤和方法可以对学生以后的探究性学习活动奠定一定的基础。教材的编写思路和逻辑结构：首先介绍人们研究有机化合物的一般步骤和方法，使学习者有个总体的认识；然后再分步按顺序介绍具体的研究内容和研究方法；从介绍元素分析开始以未知物A(乙醇)为例介绍运用化学和物理方法确定有机物结构的一般步骤：有机物最简式→相对分子质量→官能团→分子结构。2．学习目标分析：主题1有机化合物的组成与结构内容标准学习要求补充说明1．通过对典型实例的分析，初步了解测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法，并能根据其确定有机化合物的分子式。1.1知道测定有机化合物元素含量、相对分子质量的一般方法。可介绍质谱法与李比希法相结合确定有机物分子式的方法。只要求知道质谱图是实验测定相对分子质量的一种方法，不要求会读质谱图。1.2能根据有机化合物元素含量、相对分子质量确定其分子式。3．知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机化合物的结构。3.1知道可应用红外光谱、核磁共振氢谱确定有机化合物的分子结构。可通过具体实例向学生简单介绍同分异构体的红外光谱和核磁共振图谱。只要求知道红外光谱图和核磁共振图谱可以确定有机化合物的官能团及某些特定原子的分布情况，不要求通过谱图写出相应的基团。3．学情分析：（1）在本章前三节的学习中，学生已具备了有机化学初步知识的基础，具备了概括、小结有机化合物的分类、同分异构现象和命名的初步知识。（2）学生对有机物有一定的认识，但是相对于无机物而言有机物是比较陌生的一个领域，面对陌生的知识，学生缺乏相应的学习手段与方法。（3）学生在初中一年化学学习中对有机化学有了初步了解，但由于认知水平有限，搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力有待提高。（二）教学设计思路和流程教学目标：知识技能1．了解怎样研究有机化合物，应采取的步骤和方法。2．掌握有机物的分离和提纯的一般方法。3.初步掌握根据有机物燃烧等反应产物判断其组成元素的方法。4．初步掌握确定有机物实验式的基本方法。5．掌握鉴定有机化合物结构的一般过程和方法。过程方法1．通过具体的问题实际体会蒸馏、重结晶、萃取等分离提纯有机物的方法的应用2．体验由定性到定量地分析有机物组成元素的过程，学习定性、定量分析方法，培养实验技能和思维能力，提高科学素养。3．通过阅读资料，了解质普、红外光谱、核磁共振普仪等仪器核实验操作过程。情感态度与价值观认识由定性到定量分析的意义，体会技术进步与化学发展的关系，在探究活动中促进感性兴趣向理性兴趣升华。教学重点：研究有机化合物的一般步骤和常用方法。1、蒸馏、重结晶、萃取等分离提纯有机物的方法的应用2、通过具体实例了解某些物理方法如何确定有机化合物的相对分子质量和分子结构3、确定有机化合物实验式、相对分子质量、分子式的有关计算教学难点：有机物组成元素的定量分析。1、有机物的分离和提纯。测定有机物的元素组成、相对分子质量、分子结构。2、确定有机物相对分子质量和鉴定有机物分子结构的物理方法的介绍教学方法：演示实验、多媒体辅助与启发讲解相结合。教学准备：实验用品、课件（ppt）第一课时流程老师活动学生活动意图新课导入【引入】图片：玫瑰花和玫瑰精油图片：各种精油的作用【板书】研究有机化合物的一般步骤和方法倾听，思考用生活中的实际问题来引入本节内容引入分离提纯【思考与交流】1、你知道的分离、提纯物质的方法有哪些？2、下列物质中的杂质（括号中是杂质）分别可以用什么方法除去。（1）酒精（水）（2）壬烷（己烷）（3）KNO3（NaCl）（4）乙酸乙酯（乙醇）（5）甲烷（乙烯）（6）NaCl（泥沙）（7）溴水（水）（8）CO2（HCl）【过渡】我们今天的任务就是一起来详细的学习物质分离提纯的常见方法【讲解】分离提纯的一般方法1、化学方法：一般是加入或通过某种试剂进行化学反应。2、物理方法：利用有机物与杂质物理性质的差异而将它们分开。有机物分离的常用物理方法：蒸馏重结晶萃取分液思考、回应观察、思考、回应倾听与原有知识进行比较自然的连接。引发思考蒸馏【讲解】1、蒸馏：（1）蒸馏的原理：利用混合物的沸点不同，除去难挥发或不挥发的杂质（2）蒸馏提纯的条件有机物热稳定性较强；与杂质的沸点相差较大（一般约大于30℃）（3）【实验1-1】含有杂质的工业乙醇的蒸馏装置图【提问】根据蒸馏的定义和蒸馏的装置图请试着想一想，在蒸馏的实验中，我们需要注意哪些问题？【小结】对学生的回答进行引导、补充和评价【提示】注意观察三处变化：①试管中部放无水硫酸铜处②澄清石灰水处倾听初次接触蒸馏认识装置中各种仪器并思考不同仪器的作用温度计水银球的部位（蒸馏烧瓶支管处）烧瓶中放少量沸石或碎瓷片（防止暴沸）进出水方向（下进上出）烧瓶中所盛放液体不能超过1/3科学的介绍蒸馏的定义及其原理培养观察能力和实验仪器的选择能力。培养表达、思维能力、实验观察能力，特别强调实验中的安全问题。结晶与重结晶【思考与交流】下列物质的分离是否适合蒸馏，你操作的实验步骤是什么？提纯KNO3、NaCl混合物中的KNO3提纯NaCl、KNO3混合物中的NaCl【回应】分析解答或引导讨论，并引至下一环节。【讲解】2、结晶与重结晶（1）冷却法：将热的饱和溶液慢慢冷却后析出晶体，此法适合于溶解度随温度变化较大的溶液。（2）蒸发法：此法适合于溶解度随温度变化不大的溶液，如粗盐的提纯。（3）重结晶：将以知的晶体用蒸馏水溶解，经过滤、蒸发、冷却等步骤，再次析出晶体，得到更纯净的晶体的过程。【提问】选择溶剂的条件（1）杂质在此溶剂中溶解度很小或很大（2）被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度，受温度的影响较大【实验1-2】苯甲酸的重结晶高温溶解→趁热过滤→冷却结晶【小结】结晶（重结晶）的步骤思考，回答：不能应用蒸馏的方法。可能有多种方案倾听、思考、初步理解学生思考、讨论学生根据被提纯的物质特点，对分离提纯的方法做出初步的选择判断不纯固体物质残渣(不溶性杂质)滤液母液(可溶性杂质和部分被提纯物)晶体(产品)溶于溶剂，制成饱和溶液，趁热过滤冷却，结晶，过滤，洗涤萃取【思考与交流】如何提取溴水中的溴？【启发】可从在不同溶剂中物质的溶解度不同的角度来分析【讲解】3、萃取（1）萃取：利用溶液在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来，前者称为萃取剂，一般溶质在萃取剂里的溶解度更大些。分液：利用互不相溶的液体的密度不同，用分液漏斗将它们一一分离出来。【提问】阅读教材，回答问题（1）用到的实验仪器（玻璃仪器）有哪些？（2）如何选取萃取剂？【讲解】（2）萃取分液的步骤→→→讨论思考、回忆（1）主要仪器：分液漏斗（2）常用与水不互溶的有机溶剂根据实验的图片小结萃取分液实验的步骤明确解决问题思路培养学生分析材料、获取有效信息的能力方法总结【引导】通过上述方法的讲解，同学们能否对“物质分离提纯”的基本方法做个总结？总结：原则：根据被分离提纯物质的特点选择不同的分离提纯方法主要方法：过滤、蒸馏、分馏、萃取分液巩固所学内容，建构知识体系。反馈【练习】【回应】分析解答或引导讨论，并引至下一环节。练习发现问题解决问题科学视野【介绍】色谱法布置任务思考：从有机物分离提纯出的物质将如何确定它的成分，我们在下一节课将继续研究作业巩固提高，为后续学习作好准备。板书设计：第一章第四节研究有机化合物的一般步骤和方法一、分离、提纯蒸馏不同物质的沸点不同结晶、重结晶不同物质在相同的溶剂中，溶解度不同萃取不同物质在互不相溶的溶剂中，溶解度不同第二课时流程老师活动学生活动意图新课导入【引入】复习“研究有机物基本步骤”，引入“元素分析”。【板书】二、元素分析与相对分子质量的测定⒈元素分析回顾所学内容，“研究有机化合物的一般步骤”。温故引新引入元素定性分析【展示】葡萄糖【提问】同学们知道葡萄糖的由哪些元素组成吗？（若学生已知，即问：是怎么知道的？）【提问】如何知道葡萄糖由哪些元素组成？【讲解】据学生回答情况讲解（着重于根据有机物燃烧等反应产物判断其组成元素的基本方法）。观察回应思考，回答。引发思考引入元素定性分析方法的探究。定性实验探究【演示】如下图所示进行实验。【提示】注意观察三处变化：①试管中部放无水硫酸铜处②澄清石灰水处③试管底部观察描述主要实验现象，讨论推测组成元素初步结论：葡萄糖中一定有C、H，可能有O。培养观察能力和实验技能。培养表达、思维能力，培养探究意识。元素定性分析方法【讲解】判断有机物组成元素方法。【板书】⑴定性分析：产物元素CO2C：！O：？H2OH：！O：？【回应】分析解答或引导讨论，并引至下一环节。倾听记录提问初步掌握元素定性分析方法引入元素定量分析【提问】如何知道葡萄糖中是否含氧元素？【启发】可从质量守恒角度分析。【讲解】若先测定葡萄糖质量，然后设法测定其与足量氧化铜充分反应后所得水和CO2质量，则可分别计算出H、C质量，看H、C质量和与原葡萄糖质量是否相等……（若有学生能想到这些，则让学生讲）讨论讲述明确解决问题思路定量实验探究【提问】看样测定葡萄糖与氧化铜反应产生的水和CO2质量？请设计实验方案并思考实验仪器【引导】①测定水和CO2质量的常用方法。②可行吗？有无缺陷？怎样改进？【提问】如何处理和利用上述实验所得数据？讨论讨论讨论、表述探究解决问题方法元素定量分析及确定实验式方法【讲解】确定有机物实验式的基本方法【板书】⑵定量分析：m(CO2)→m(C)→w(C)、n(C)m(H2O)→m(H)→w(H)、n(H)确定实验式m(O)=m(A)-m(C)-m(H)→w(O)、n(O)若A中：N(C):N(H):N(O)＝a:b:c则A实验式：CaHbOc倾听记录阅读：课本P.20初步掌握元素定量分析方法【说明】上述方法可称为“李比希法”。现在，可采用现代元素分析仪。【讲解】相对分子质量的测定—质谱法【阅读】教材P21【回应】解答或引导讨论提问方法总结【引导】通过上述学习，同学们能否对“元素分析与相对分子质量的测定”的基本方法做个总结？总结：元素定性、定量分析；质谱法；确定实验式方法；确定分子式方法。巩固所学内容，建构知识体系。分子结构的鉴定【过渡】相对于无机物而言，我们在认识有机物时不仅要知道它的分子组成更重要的是，我们还需要知道有机物的分子结构。如何准确快速的知道有机物分子结构是近年来有机化学的热点，今天我们就来认识几种常用的方法。【板书】1、红外光谱①原理②用途：通过红外光谱可以推知有机物含有哪些化学键、官能团以C2H6O为例（教材P22）：从未知物A的红外光谱图上发现右O—H键、C—H键和C—O键的振动吸收，可以判断A是乙醇而并非甲醚，因为甲醚没有O—H键。倾听记录提问发现问题解决问题拓展应用例1、下图是一种分子式为C3H6O2的有机物的红外光谱谱图,则该有机物的结构简式为：观察讨论巩固提高培养能力C—O—CC=O不对称CH3例2、下图是某一有机物的红外光谱谱图,该有机物的相对分子质量为74，则其结构简式为：练习讨论分子结构的鉴定【板书】2、核磁共振氢谱①原理②用途：通过核磁共振氢谱可知道有机物里有多少种氢原子，不同氢原子的数目之比是多少。吸收峰数目＝氢原子类型不同吸收峰的面积之比（强度之比）＝不同氢原子的个数之比以C2