第三单元 从微观结构看物质的多样性优秀教学设计

同分异构现象教学设计

嘉兴市秀州中学化学组

史峰

【教学目标】

1、知道同分异构体的概念、常见例子，了解同分异构现象普遍存在于有机化合物的意义。

2、通过探究活动，模型的组装和旋转，培养学生的模型认知和实验探究的学科素养

3、通过谈论思考正、异丁烷的沸点差异和二氯甲烷有无同分异构体，培养学生的微观探析和证据推理素养。

4、通过问题设计和导疑环节，提高发现问题和解决问题的能力，培养学生的创新精神和实践能力

【教学重点】

同分异构体的概念，同分异构体的两个典型例子、同分异构体之间的差异

【教学难点】

模型探究正异丁烷的沸点，探究活动二氯甲烷无同分异构体

【教材分析】“同分异构现象”位于苏教版必修2专题一的第三单元第二课时，本节课安排在化学键、分子间作用力，结构式，分子空间构型和球棍、比例模型等抽象知识之后，既为前面所学的知识巩固和发展，又为后面选修有机化学基础同分异构的书写打下坚实的基础。“同分异构现象”在高中化学知识进阶中的地位，如图1所示：

必修1 必修2本节课之前 本节课

1原子结构

2核外电子排布

3同位素的概念

1化学键

2结构式

3球棍模型

4分子间作用力

1同分异构

2常见的两类同分异构体

必修2 专题三 选修五

1甲烷的构型

2烷烃的一氯代物

3乙醇的结构和性质

1同分异构种类

2同分异构体的书写

图1：“同分异构现象”知识进阶

从图中分析可以看出，本节课起到了承上启下的作用。

【学情分析】对于高一学生来讲，已经具备了一定的化学知识、学习能力和实验探究能力，也存在对同分异构的认知障碍，更需要重视待发展知识的知识、能力和素养，“同分异构现象”学情分析如下表所示。

表：

学情分析

已有知识、能力和经验

碳氢原子结构，成键特点

认知障碍

碳碳单键可以旋转

待发展知识、能力和素养

分析旋转、翻转后的分子是否是同分异构体

分子间作用力的概念

分子间作用力的大小比较和影响分子晶体的沸点

共价键、电子式、结构式

正丁烷和异丁烷等较复杂的结构式写法

CH4的电子式和结构式

甲烷的正四面体空间构型

模型验证、证据推理的思维方式

从平面写法→立体结构的模型转变

科学探究二氯甲烷有无同分异构体

氯原子的成键特点

一氯代物、等效氢

空间思维推理不同氢原子是否等效

同素异形现象、碳原子共价键连接方式多样化

【教学过程】

[情境创设]：

[师]：“上帝与狗之间就差个顺序”请同学们从某一方面理解这句话

[生]：激烈讨论后回答God和dog的区别，字母一样，顺序不同，意义不同

[师]：化学史上也有一段佳话，组成一样的物质，结构不一样，性质不一样。1822年维勒发现了结构式为AgNCO，化学性质比较稳定的化合物—异氰酸银1823年，李比希发现了一种组成与异氰酸银相同的化合物。但化学性质非常不稳定，遇热或撞击发生爆炸。

因为这个事情，化学界展开激烈争论，后证明李比希发现的化合物AgONC---雷酸银

[模型探究]：

[师]：黑色塑料球代表碳原子，白色塑料球代表氢原子，金属短棍代表共价键。请同学们分小组，组装分子式为C4H10的结构模型。

[生]：小组活动组织

[师]：由于碳碳单键可以旋转，根据同学们搭建的模型进行对比，有些同学可能搭建的正丁烷模型不一样，但旋转后一样。

解释物质多样化，解释有机化合物种类繁多的原因

物质多样化的普遍性规律和科学的态度。

[生]：展示两种不同的模型

[师]：像正丁烷和异丁烷这样的化合物具有相同的分子式（C4H10），但具有不同结构的现象称为同分异构现象。正丁烷和异丁烷互称为同分异构体

[讨论思考]：

[师]：为什么正丁烷的沸点高于异丁烷

[生]：可能跟结构有关，因为结构决定性质，正丁烷和异丁烷有不同的结构

[师]：影响物质（由分子构成）的沸点的因素是什么？

[生]：分子间作用力

[师]：那分子间作用力大小取决于什么呢？

[生]：相对分子质量

[师]：那为什么相对分子质量相同的正丁烷和异丁烷沸点不同呢？

[生]：可能跟结构有关吧，因为结构相同的情况下，相对分子质量越大，分子间作用力越大，而这里的正丁烷和异丁烷是不同的结构。

[模型验证1]：

首先，提供一个大学教材的材料：支链分子由于支链的位阻作用，其分子不能像正烷烃那样接近，分子间作用力小，沸点较低。然后小组间合作展示两个正丁烷模型（旋转至相同）靠近和两个异丁烷模型靠近，并解释异丁烷和正丁烷的沸点差异主要是异丁烷的位阻作用。

[生]：活动后讨论：两个相同的异丁烷，沿着水平线靠近时，会有一个支链阻碍，所以分子间作用力要小，所以沸点要小 ClH｜｜[思考练习]：学生课堂练习同分异构体的判断，提出异议Cl－C－H 、Cl－C－Cl 是不｜｜HH是同分异构体？

[问题导疑]：

ClH｜｜[师]：Cl－C－H 、Cl－C－Cl 是不是同分异构体？

｜｜HH[生甲]：是的，分子式相同，结构不同

[生乙]：不确定，如果碳氯单键和碳氢单键可以旋转，那就不是同分异构体，是同种物质，如果不能旋转那就是同分异构体。

[师]：练习中两物质的分子式是？

[生]：CH2Cl2

[师]：分子组成上与CH4有什么不同

[生]：可以看成甲烷中的两个氢原子换了两个氯原子

[师]：那么CH4分子的空间结构是什么？

[生]：立体结构，正四面体

[师]：有什么方法启示？

[生丙]：我们可以搭模型，把甲烷模型中的任意两个氢原子换成两个氯原子，再来比较是不是一样的就可以了。

[模型验证2]：

展示组建好的正丁烷和异丁烷模型，然后期中一个氢原子用氯原子代替，再旋转单键，最后发现正丁烷和异丁烷的一氯代物的种类分别是两种，说明通过旋转，各有两种等效氢原子，其他都是相同的。

[观察与思考]：

乙醇和二甲醚也是典型的同分异构体，观察乙醇和二甲醚的分子结构模型，分析两者间有什么差异？

资料卡片：

乙醇，俗称酒精，常温下为无色液体，沸点78℃，能与水任意比互溶，易溶于有机溶剂。与金属钠反应产生氢气，可以被高锰酸钾氧化使其褪色

二甲醚一种无色气体，沸点-23℃在100ml水中可溶解3.7ml二甲醚气体，易溶于有机溶剂。相对来说，化学性质比较稳定，与金属钠不发生反应，对氧化剂比较稳定

[生]：状态不一样，沸点不同，溶解性不同，化学性质不同

【课堂小结】

一、同分异构现象

分子式相同，结构不同→

性质差异

二、举例：

正丁烷和异丁烷

乙醇和二甲醚

三、同分异构的意义：

有机物种类繁多的原因之一

［板书设计］：

同分异构现象

一、同分异构现象

分子式相同，结构不同→

性质差异

二、举例：

正丁烷和异丁烷

乙醇和二甲醚

三、同分异构的意义：

有机物种类繁多的原因之一

[教学反思]：

在探究活动中有一部分学生跟不上老师的思路，不知道要做什么。在模型验证异丁烷的位阻作用时，有小部分同学做出来的结果适得其反，这些都是笔者在以后的教学过程中不断改进的。

核心素养是学生发展的必备品格，是学生立足社会的关键能力，是为人处世的正确价值观。我们每一位教师应努力思考并在教学反思中摸索：如何在一堂普通的课堂上培养学生的学科素养，从而提升学生终身受益的核心素养。从“知识为本”逐渐向“素养为本”转变，这是我们今后应努力的方向。