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研究未知有机物结构和性质的方法

—以“玉米材料PLA”为例

学校

北京市第八中学京西校区

授课教师

景丽静

授课时间

2018-6-28 授课班级

高二（2）班

使用的教材版本：人民教育出版社化学《选修5》

；指导思想与理论依据

化学教育总目标在于培养学生的基本化学素养，包括必要的化学基础知识、化学情感、化学观念、科学态度、世界观和方法论及观察力、注意力、记忆力、思维力、想象力以及实验能力、自学能力等。《普通高中化学课程标准》中对《选修5有机化学基础》的教学目标要求是：探讨有机化合物的组成、结构、性质及应用，学习有机化学研究的基本方法，了解有机化学对现代社会发展和科技进步的贡献。本节课的设计基于上述理念，主旨是使学生研究未知有机物结构和性质一般过程和方法，并更加深刻认识到化学学科可以改变我们的生活，美化我们的生活，使学生树立热爱化学，并学好化学将来服务社会的意识。

教学设计思路

1. 以玉米材料聚乳酸为情境，以乳酸为载体，复习研究未知有机物分子结构和性质的一般思路和方法，巩固常见官能团醇、醛、酸、酯等有机物的性质，了解物质的性质会决定它的应用领域。

2. 在对未知有机物的结构和性质探究过程中，培养学生的证据意识，落实证据推理与模型认知这一学科核心素养。通过对聚乳酸PLA的学习，提高学生对化学学科价值的认识，落实科学态度与社会责任这一素养。

学生情况分析

（一）已有认知基础：

通过对烃、卤代烃、醇、酚、醛、酸、酯典型代表物的学习，学生已经掌握了各类有机物的组成、性质和应用，以点带面，已经具备了通过对陌生有机物组成、结构的分析推知其性质的能力，了解了研究有机物结构和性质的基本方法，认识了结构决定性质、性质决定用途这一基本理论。学生具备应用已有知识解决简单实际问题的能力。能独立或合作完成简单的实验探究活动。

（二）现有认知障碍：

1.

学生仅限于学习具体有机化合物的结构、性质和应用，还没有把所学知识条理化、系统化；

2.

学生对化学学科与我们日常生活的联系认识还不深刻，还不能树立学好化学服务社会的意识。

教学目标

（一）知识与技能：

1. 理解与巩固确定有机物分子结构的一般思路和方法，复习有机物官能团的性质、检验方法。

2. 了解乳酸的组成、结构及来源，理解其性质及应用。

3. 学会研究未知有机物结构和性质的方法。

（二）过程与方法：

1. 通过探究，培养学生证据推理与模型认知这一学科核心素养。

2. 体会化学这一学科研究物质的角度、方向和落脚点。

（三）情感、态度与价值观：

通过了解聚乳酸的应用，体会化学在生产、生活、社会中的作用，提高学生对化学学科价值的认识；帮助学生树立学好化学服务于社会的意识，落实科学态度与社会责任这一核心素养。

1

教学重点和难点

（一）教学重点

1. 探究未知有机物的结构和性质。

2. 体会化学对人们生活的改变，提高学生对化学学科价值的认识。

（二）教学难点：

未知有机物结构的确定和性质的探究。

教学过程

教学阶段

课前准备

教师活动

【微课】

鉴定有机物分子结构-红外光谱。

<环节1> 情境导入

【视频导入】

组织学生观看“玉米材料PLA”广告视频。

【导入课题】

玉米材料PLA究竟是什么呢？今天我们一起来揭秘PLA。在同学们面前的试剂盒中有一瓶贴有空白标签的液体，它就是我们主要研究的物质。

<环节2> 样品的结构探究

【过渡】要研究一种物质的性质，应该从哪里入手呢？

【提问】

如何推断有机分子的组成和结构？

【信息提示】

元素定量分析：燃烧45 g 样品分子，生成

CO2 66 g，H2O 27 g，结合质谱图确定样品的分子式。

【提问】

如何确定样品分子含有的官能团种类？

【回答】分子结构

【回答】

一般思路：实验式→分子式→结构式。

【计算】

确定乳酸的实验式。

【读图】

确定乳酸的分子式。

【回答】

物理方法：红外光谱。

2

学生活动

【观看】

设置意图

课前预习。

【观看】

【思考】

从生活中新闻报道入手，激发学生的兴趣。

知识、方法回顾。

熟练实验式的计算。

熟练识图。

【展示】

样品的红外光谱。

请同学结合课前微课学习思考从图中可推断出样品分子中可能含有哪些官能团。

【提问】

如何进一步筛选？

【复习】

常见含氧官能团的检验方法。

【提问】

请同学思考验证官能团（羧基、醛基、羟基）的顺序和方法。

【总结】

总结实验方案，说明注意事项，布置实验任务。

【讲述】

通过实验证明分子中含有羧基和羟基。请试着书写样品分子可能的结构式。

【提问】

最终确定有机物分子结构式还需要借助什么手段？

【展示】

核磁共振氢谱，确定样品分子的结构式。

【回答】

样品分子中可能含有基团组合（1）羧基、羟基/醚键

（2）酯基、羟基/醚键

（3）醛基、羟基/醚键

（4）羰基、羟基/醚键。

【回答】

化学方法：实验验证。

【回忆、回答】

【分组讨论汇报】

步骤一：检验羧基或醛基；

步骤二：用酸性KMnO4或金属Na溶液检验羟基。

【分组实验】

根据试剂盒中所提供的不同药品进行实验验证。

汇报实验现象和结论。

【思考、书写】

样品分子可能的两种结构式：CH3CH(OH)COOH、

HOCH2CH2COOH。

【回答】

核磁共振氢谱。

【回答】

根据等效氢的种类和个数比确定样品分子的结构式。

3 巩固应用由分子式的不饱和度推测有机物可能结构的方法。

通过验证实验，加深学生对知识的理解记忆。

通过物理方法和化学方法不断的找寻证据，确定样品分子结构，培养学生的证据推理与模型认知这一核心素养。

【讲述】

通过物理和化学手段最终确定样品的结构式为CH3CH(OH)COOH，该物质叫乳酸，请将样品的名称写在试剂瓶的空白标签上。

<环节3> 乳酸性质的探究

【过渡】

结构决定性质，乳酸可能具有怎样的化学性质呢？

【讲解】

乳酸的四种酯化反应

①环内酯

②普通酯

③环状酯

④高聚酯。

【介绍】

聚乳酸简称PLA，就是今天要探秘的材料成分。

【视频】

介绍玉米材料PLA。

思考PLA是如何制备的，分解产物是什么？

【介绍】

PLA实现了碳元素的永恒循环，源于自然，归于自然。

PLA的其他用途。

【贴标签】

将样品名称写在试剂瓶空白标签上。

及时给化学试剂贴上标签，使学生养成良好的化学实验习惯。

【讨论回答】

乳酸分子结构中含有的官能团羟基和羧基，预测乳酸的化学性质。

【书写】

由乳酸制备聚乳酸的化学方程式。

展示作答。

【倾听】

释疑。

【回答】

PLA的制备过程和分解产物。

4 以乳酸为载体，复习重要官能团羟基、羧基的性质。

培养方程式书写能力。

把性质与应用联系起来，体会性质决定用途，用途反应性质。

感受化学对改善人们生活发挥的作用，落实科学态度与社会责任这一核心素养。

【拓展】

PLA纤维原材料极其丰富,己被众多专家推荐为“21世纪的环境友好循环材料”,是一种极具发展潜力的生态型纤维。请以丙烯（CH2=CH-CH3）为主要原料（其它无机原料任选）合成PLA聚乳酸，并用流程图表示。

【讲述】

本节课我们通过探究乳酸的分子结构，预测了它的化学性<环节4> 总结

质，并且了解了乳酸的聚合产物聚乳酸PLA在生活中的用途。希望本节课后，再遇到一种未知物时，我们能找到研究它的一般思路和方法。

【书写】

展示作答。

培养有机合成的初步能力。

【倾听】

归纳总结。

将所学知识条理化、系统化。

研究未知有机物结构和性质的方法

—以“玉米材料PLA”为例

板书设计

5

教学反思

教学特色

1.

重视对学生学科思想的培养和学科知识的巩固。

以乳酸为载体，整合教材内容，按照“结构-性质-用途”的线索展开，通过对所学知识的运用，体会有机物之间转化的内在联系，有助于学生构建系统的知识体系，提升思维品质。利用之前学习过的研究有机物的方法来具体探究乳酸的结构和性质，复习了常见官能团的性质，也提高了学生对化学学科价值的认识，激发了学习兴趣。

2. 探究式教学，落实了证据推理与模型认知的学科核心素养。

乳酸这一物质对学生而言具有未知性，在探究其结构和性质过程中，按照研究有机物结构和性质的一般方法进行科学的探究。在进行样品分子结构探究时，通过物理方法和化学方法不断找寻证据，排除干扰官能团，确定样品分子结构式，培养了学生的证据推理核心素养。在乳酸性质的探究时，通过结构中含有的官能团信息预测化学性质，考察了学生模型认知的核心素养。

3.

感受化学的价值，落实科学态度与社会责任学科核心素养。

本节课选材新颖巧妙，紧密联系生活。以绿色材料聚乳酸PLA为情境线，在探秘其结构、性质的过程中提高了学生对化学学科价值的认识，使情感态度价值观得到了升华。通过对PLA的介绍，向同学们传递了绿色环保的理念，PLA的广泛用途也让学生们感受到了化学在生活生产中的作用，落实了科学态度与社会责任学科核心素养。

教学反思

1.

问题的提出是学生学习过程中的关键，应给予充分时间让学生讨论交流，用自己的语言表达观点和想法，提高学生的表达能力和参与的积极性。

2.

本节内容注重方法的培养，又想兼顾知识的落实，课容量稍显过大，可精简部分更使重点更加突出。

3.

在充分理解和把控学情的基础上设计课程内容，课堂实施才会更流畅。

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