第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计及教案分析

煤的综合利用 苯 教学设计

一、本节教材背景

《煤的综合利用 苯》是高一化学化学2专题3的第一单元最后一个知识点，讲授需一课时。在此之前，学习了天然气的利用，石油的炼制和甲烷与乙烯的结构和性质，有了此基础知识现在非常适合对煤、苯的学习。

二、学生已有知识分析

学习本部分知识时，学生已初步掌握烃的结构与化学性质间的相互联系，熟悉了加成和取代两种典型的有机反应。同时学生已较初步确立学习有机化学的思维方式，即"结构"决定"性质"。大多数的学生具备通过阅读课本的实验说明，能够在教师的指导下完成实验以及通过观察实验现象，得出实验结论的能力。因此，掌握本节化学知识并不困难。但是，学生独立发现问题分析问题的能力还不强，尤其缺乏大胆质疑的意识。

三、教学目标

1、通过苯的分子结构学习，培养学生发现问题和解决问题的能力，培养学生的创新意识。

2、通过参与课堂教学活动，主动研究和掌握苯的组成、结构、性质。

3、结合化学史，进行简单的科学研究方法和科学思想的教育。

四、教学重点、难点

苯分子中碳碳键的独特性。

五、教学方法

（一）、总的指导思想

本课时教学内容非常适合探究活动的实施，具体来说，就是要充分利用一切手段，腾出适当的课堂教学时间，创设问题情境，让学生充分活动，包括观察、动手、假设、想象、推理、论证、交流、表达、归纳，最后达到接受、理解、掌握、运用知识的目的，同时培养科学研究的素养和方法。

（二）、具体实施方法

1、先扫清外围知识，再解决核心问题

开门见山提出从人们关注的煤的综合利用的三个问题，然后介绍煤综合利用的三种主要方法——干馏、液化、气化。而后从煤的干馏引入苯，通过“观察与思考”栏目上的实验探究，根据有机化学中碳是四价的原则，让学生动手组装苯分子的球棍模型（凯库勒式）和操作苯与酸性高锰酸钾溶液作用、与溴水的作用、苯的燃烧的实验，让学生直观地了解苯的组成、含碳量大小（与炔烃比较）和可能结构。从而使学生自主归纳苯的物理性质，了解苯分子组成和结构上的特点。

2、解决核心问题的方法

本节核心教学问题是苯分子中碳碳键的结构，采用假设论证，渗透科学思想。教学按下列流程展开：

（1）、实验验证。分别完成苯与酸性高锰酸钾溶液，苯与溴水混合的实验，培养观察、动手能力。

（2）、数据验证。指导学生阅书，找出实测数据与理论模型的差别。

根据实验事实和理论数据讨论新的理论结构模型（即不含有一般的单键，也不含有双键、而是介于单键和双键之间的一种特殊的键形成特殊的苯环结构）。从而培养学生发现问题的能力，培养大胆探究，大胆提出验证方法，用实验来验证真理的精神。这是本节教学的重点。设想在此环节中设置问题情境，引导学生充分议论。

六、教学过程

【引入】石油是“工业的血液”，本节我们研究人们称为“工业的粮食”——煤。

【板书】一、煤的综合利用

【展示标本】拿出各种煤的标本箱，观察有何不同。 【学生】传看，观察标本 增加煤的分类的感性认识。 【设问】炭是黑黑的固体可燃烧，煤也是黑黑的固体可燃烧，那么煤是不是炭呢？你能找出二者的区别吗？怎样通过实验证实它们的区别？大家可以议论议论。

【学生】倾听，思索回答：煤不是炭。区别有：①炭是单质；②煤是有机物与无机物组成的混合物。炭燃烧只生成可使石灰水变浑的气体CO2，而不留灰分；煤燃烧不仅生成使石灰水变浑的气体CO2，还有水珠生成，同时还会留下煤灰，有时可闻到SO2气味。

了解煤的成分，知道煤不是单质炭，而是有机物与无机物的混合物。培养设计实验验证物质组成的能力。

【投影】煤的结构片断示意图。

【讲述】碳是煤中有机质的主要成分，煤的含碳量随变质程度加深而增加。氢也是煤中有机南的主要元素。含氢量，含氧量在煤变质过程中随着不断脱出CO2和H2O都在逐渐降低。氮是线成有机质的次要元素；硫是煤中有害元素，燃煤时生成SO2是污染空气的“元凶”。磷的含量虽不高，但炼焦时进入焦炭，炼铁时进入生铁，增加铁的脆性。铁、铝、钙、镁、硅等元素都是煤中无机质的组成元素，煤燃烧时，这些元素都留在灰分中。

【讲述】煤是工业上得到焦炭和芳香烃的重要原料，这需对煤进行干馏。

【指导阅读】阅读课本第60页的内容，思考以下问题： 1．高温干馏主要要得到什么产物？同时得到什么？2．焦炉气的主要成分是什么？3．高温干馏得到的煤焦油分馏后可得到哪些产品？

【学生】阅读课文，抓住主要内容，了解炼焦的产品。回答： 1．高温干馏主要得到冶金工业用的焦炭。同时得到焦炉气、粗氨水和煤焦油。2．主要是氢气和甲烷；3．可得苯、甲苯、二甲苯；酚类、萘和沥青。

【展示】苯试剂

【板书】二、苯的物理性质 无色液体，有特殊的气味，熔点5.5℃，沸点80.1℃，易挥发，不溶于水，易溶于酒精等有机溶剂。

【指导阅读】阅读“观察与思考”栏目上的实验探究，根据有机化学中碳是四价的原则，用球棍模型组装出苯分子

【讲述】苯分子结构（凯库勒模型）

【学生组装模型】学生用球棍模型组装出苯分子。

【讨论提问】模型所示的苯分子的碳碳键是否合理。

【小组讨论】（约10分钟，教师启发，鼓励学生大胆发表不同意见）

【小组代表发言】可能有下列两种主要意见：

①合理：因为符合碳是四价的原则。

②不合理：因为苯分子中若真是存在碳碳单键和碳碳双键，必然键长不同，这与苯分子是平 面正六边形结构不符（这个原因学生可能不易发现，适用于程度较好的学生，教师要启发和鼓励）。 【提问】通过什么实验可以验证呢？

【探究实验】 ①苯与高锰酸钾溶液反应。

②苯与溴水反应

【结论】实验后得出结论：碳碳键是独特的键。

【投影】苯环共价键形成的图示。

【结论】苯分子的碳碳键键长相等且键长介于单键和双键之间。

【投影】二、苯分子的组成结构

分子式：C6H6，结构式：

，分子的空间构型：平面正六边形型，键角：120°，键长：1.4×10-10m。

【投影】三、苯的化学性质：____（填“稳定”或“不稳定”）

1．常温下____（填“能”或“不能”）与溴水等发生加成反应

2．常温下____（填“能”或“不能”）与酸性高锰酸钾溶液等一般的氧化剂反应

【课堂例题】

苯环实际上不具有碳碳单键和双键的简单交替结构，可以作为证据的事实有： ①苯的间位二元取代物只有—种

②苯的邻位二元取代物只有一种

③苯分子中碳碳键的键长均相等

④苯不能使酸性KMnO4溶液褪色 （ ）

A ①②③④ B ③④ C ②③④ D 全部

解析：本题考查对苯分子结构及其与性质关系的掌握程度，重点培养学生的空间想象能力和思维的敏锐性．

苯分子结构中若单、双键交替出现则有以下两种结构简式：

(1) 苯的间化二元取代物在Ⅰ和Ⅱ中是相同

的，因此不能用以说明苯环不存在单双键交替结构

(2) 如果苯环存在单、双键交替结构，其邻位二元取代物就不是一种而是

所以②可以作为证据

(3) 如果苯环是单、双键交替结构，则单键与双键的键长不等；所以③也可作为证据证实苯环中不存在单双键交替结构；

(4) 苯环中如存在单、双键交替结构就存在C=C，会使酸性KMnO4溶液褪色。不能使酸性KMnO4溶液褪色就证明不存在单、双键交替结构；

答案：（ C ）

【教师归纳】从化学性质上看。能象烷烃哪样发生取代反应，不被酸性高锰酸钾氧化。

【动画模拟实验】 苯的硝化

【板书总结】苯的硝化反应

（一）、实验原理：C6H6+HO-NO2

C6H5NO2+H2O （二）、装置特点：①要用水浴加热，以便于控制反应的温度，温度计一般应置于水浴之中；②为防止反应物在反应过程中蒸发损失，要在反应器上加一冷凝回流装置。如右图所示。

【操作注意】（1）、浓硫酸和浓硝酸混合的次序是：要将浓硫酸逐滴滴入浓硝酸中，且边加边搅拌。而不能将硝酸加入硫酸中。其原理跟用水稀释浓硫酸同。（2）、要向冷却后的混合酸中逐滴滴加苯，且边加边振荡，以防混合过程中产生大量的热，造成苯的蒸发。

【注意】所得硝基苯是一种有苦杏仁气味的无色液体，有剧毒。实验中得到的产品往往有一定的淡黄色，可能的原因有二：一是浓硝酸分解所得的部分二氧化氮溶于其中所致，二是副反应得到的多硝基苯等。

【板书】四、苯的用途

基本化工原料，用于生产苯胺、苯酚、尼龙等。基本化工原料，用于生产苯胺、苯酚、尼龙等。基本化工原料，用于生产苯胺、苯酚、尼龙等。

【随堂检测】

1．下列元素中，煤中所含质量分数最多的是（

）

A.H B.C C.O D.N 2．下列气体中，含主要成分是氢气和甲烷的是（ ）

A.高炉煤气

B.天然气

C.焦炉气

D.裂解气

3．下列变化属于物理变化的是（ ）

A.煤的干馏

B.裂解

C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等

D.古代植物变质成煤

【小结】苯的化学性质稳定，能够发生取代反应

【布置作业】：复习巩固苯的结构和化学性质

七、设计反思

高中化学新课程以进一步提高学生科学素养为宗旨，着眼于学生未来的发展，体现时代性、基础性和选择性，兼顾学生志趣和潜能的差异和发展的需要。

注重从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面为学生科学素养的发展和高中阶段后续课程的学习打下必备的基础。反映现代化学研究的成果和发展的趋势，积极关注21世纪与化学相关的社会现实问题，帮助学生形成可持续发展的观念，强化终身学习的意识，更好地体现化学课程的时代特色。

同时，考虑到学生个性发展的多样化需要，充分反映现代化学发展和应用的趋势，以物质、结构和反应为主线，重视反映化学、技术与社会的相互联系。 本课的设计和实践过程，使笔者深切体会到，我国新课程改革为化学教师创造性地进行教学和研究提供了更多的机会，在课程改革的实践中引导教师不断反思，促进教师的专业发展”。