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2022.8.23 人教版必修二教师用书要点梳理(下)
第七章有机化合物
本章不涉及烷烃的系统命名,以及苯和芳香烃的性质,在内容上有所侧重:对有限的几种代表性有机物,教材在分析其分子结构的基础上着重介绍化学性质;对较复杂的有机物,则主要从材料或营养物质的角度突出应用,体现有机化学的应用价值。
教材注重落实学科核心素养,将宏观性质与微观结构结合起来,先后编入有机物中碳原子的成键特点、烃的分类、官能团与有机物分类等内容,建立认知模型,给出碳骨架和官能团这两个辨识有机物的重要视角,以及在此基础上认识有机物的一般思路。
教学目标:1.能辨识常见有机化合物分子中的碳骨架和官能团,概括其分子中碳原子的成键类型。能描述甲烷、乙烯、乙炔的分子结构特征,并能搭建甲烷和乙烷的立体模型,能写出丁烷和戊烷的同分异构体;2.能描述乙烯、乙醇、乙酸的主要化学性质及相应性质实验的现象,能书写相关的化学方程式,能利用这些物质的主要性质进行鉴别。能预测简单有机化合物的某些性质,并进行实验验证;3.能列举合成高分子、油脂、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要应用,并结合这些物质的主要性质进行简单说明;4.能列举事实说明有机化学在生产、生活中的应用价值及其对推动社会发展的贡献。从有机化合物及其性质的角度对有关能源、材料、饮食、健康、环境等实际问题进行分析、讨论和评价。能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类,根据需求选择和使用适当的材料,解释使用注意事项。能妥善保存、科学合理地使用常见有机化学品。
第一节 认识有机化合物
教材以目前已知物质绝大多数种类都属于有机物的事实,冲击学生头脑中的固有观念,激发学习兴趣,同时引发思考“到底是什么原因造成了有机物的数量如此繁多”,由此引入碳原子成键特点的教学主题。然后以学生熟悉的甲烷为例,应用此前已学习过的化学键知识,介绍两个碳原子间的成键方式和多个碳原子间的结合方式,在平面位置关系的层次上给出有机物碳骨架的基本特征。
在此基础上,教材给出甲烷的正四面体结构模型,进一步从空间位置关系的层次深化学生对甲烷和有机物结构的认识。通过一系列活动,学生自行归纳烷烃的组成和结构特点;同时引出下文对烷烃、同系物、同分异构体等概念的介绍。教材给出烷烃使用天干或汉字数字表示碳原子数的命名基本原则,但根据课标要求,没有给出系统命名法。
教材设置栏目让学生根据生活常识指出一些含烷烃物质的性质和用途,并由此推测烷烃可能具有的物理性质和化学性质。在此基础上结合用途讲烷烃的燃烧(氧化反应)和高温分解反应,并以甲烷为例,结合演示实验介绍烷烃和卤素的取代。在本节最后,教材希望学生从“烷烃是其他有机物母体”的高度来认识其结构和性质上的重要意义。
教学建议:以搭建分子结构模型活动的方式认识有机化合物中碳原子的成键特点,先指导学生观察并思考模型中各种球、棍代表的是什么原子、什么化学键,特别要注意代表碳原子的黑球上存在不同空位的意义是什么。如果采用橡皮泥、牙签等替代品,就要指导学生,有机物分子有一定空间结构,搭建分子模型需要考虑键的长度和化学键间的夹角。搭建完模型后,要让学生对搭建好的各种分子模型进行观察、分析和比较,并记录下来,再进行小组讨论和全班交流活动。
以问题驱动法认识同分异构体、同系物等概念,让学生进行自学,在此基础上让学生提出有关问题,教师要对学生提出问题予以鼓励,并筛选出有代表性的问题。有关同分异构体的参考问题如下:正丁烷、异丁烷的组成是怎样的?结构有什么异同点?物理性质和化学性质有什么异同?从语文的角度如何理解同分异构体?为什么说同分异构体现象的广泛存在是有机化合物种类繁多的原因之一?有关同系物的参考物问题如下:根据甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷的分子结构模型,他们的结构式和分子式是怎样的?组成有什么异同点?结构有什么异同点?物理性质有什么变化规律?预测它们的化学性质?烷烃通式是怎样得出的?同系物概念中的“相似”“相差”的含义是什么?“同系物”中的“同”的含义是什么?一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷是否互为同系物?为什么?
依据学生的认知规律,从宏观到微观、从现象到本质的思路进行教学设计。先通过实验探究甲烷和氯气在光照下发生取代反应时的现象及原因,注意对比黑暗和光照条件下的现象有什么不同,其次结合球棍模型和动画演示,探析甲烷与氯气取代反应的微观过程,帮助学生从化学键和官能团变化的角度深刻理解反应的规律。
以深入浅出的方式帮助学生认识取代反应的概念,如从生活角度换座位,从语文角度“取而代之”,从化学角度,从反应形式(物质1+物质2→新物质1+新物质2)、化学键变化(C-H断裂,C-Cl形成)、官能团变化(无官能团→碳氯键)、物质转化(烷烃→卤代烃[烃的衍生物])、应用价值(从石油、天然气等化石能源合成多种有机化合物)等认识甲烷的取代反应。
教学素材:护肤品“凡士林”;蜡笔在纸上书写后再用水冲洗。
第二节 乙烯与有机高分子材料
本节教材在介绍乙烯的无物理性质后,给出乙烯的分子式、结构式和分子结构模型,让学生直观地了解乙烯与烷烃在结构上的差异,引出下文对二者化学性质差异的讨论。乙烯的化学性质围绕碳碳双键展开,氧化反应先讲学生熟悉的燃烧氧化(有机物的共性),再讲高锰酸钾等氧化剂氧化(含双键等不饱和集团的有机物的特性)。由于后者的反应产物较为复杂,教材只介绍反应现象,不涉及产物和化学方程式。
介绍加成反应时,教材选择乙烯与溴反应的实验,使用四氯化碳作为溶剂,明确了反应产物,避免在教材和教学中解释使用溴水时的副产物。教材通过实验和化学方程式中结构式的变化引入加成反应的概念同时指出乙烯还可与其他试剂发生加成反应,生产一系列产物,借此体现有机物转化的思想。
初中化学曾简单介绍过小分子相互连接形成高分子的聚合反应,因此教材在这里侧重通过化学方程式、结构式和分子结构模型具体展示化学键与有机物的分子结构在聚合反应前后的变化,使学生初步认识加成反应与聚合反应的关系,同时教材以聚乙烯为例介绍了链节、单体、聚合度等高分子基本概念,以利于接下来学习合成高分子与生物高分子。
在学习了甲烷和乙烯这两种饱和烃和不饱和烃的代表性物质的基础上,教材给出烃、饱和烃、不饱和烃等概念,并结合树状图和代表物的结构式介绍烃的分类:一种是根据分子中的特征性集团分类,另一种是根据碳骨架类型分类,由此体现辨识有机物的两个基本视角(碳骨架与官能团)和物质分类的学科思想。
课标对乙炔和苯的要求较低,只要求学生知道其基本结构特征,不涉及性质。因此教材只简单描述二者分子中碳原子的成键特点,并通过栏目让学生用模型探究乙炔的分子结构。
对于有机高分子材料,与初中教材相比,这里进一步介绍材料的化学成分,并以天然橡胶和硫化橡胶为例,结合有机物结构与性质的关系对材料的发展与性能优化进行说明,最后让学生整理已学过的各类材料的知识。
教学建议:对比问题驱动法帮助学生认识饱和烃和不饱和烃的结构和性质特点,参考问题如:乙烯和甲烷各属于哪类有机化合物?乙烯和甲烷、乙烷的结构有何异同点?乙烯有哪些物理性质和化学性质?与甲烷相比有哪些异同点(与氧气、高锰酸钾、溴的四氯化碳溶液现象不同)?乙烯的化学性质与结构的关系是什么?怎样理解乙烯的加成反应和加聚反应规律?为什么说乙烯的产量可以衡量一个国家石油化工的发展水平?
可以利用动画演示和生活化示例,例如加成反应类比一个人开始双手插口袋,然后把手拿出来提物,加聚反应类比许多同学手拉手连成长队。
可以给出有关合成高分子的不同选题,每个小组另一个选题任务开展研究性学习,流程包括选取课题→文献研究→设计方案→探究实践→撰写报告→答辩质疑→总结提高。
第三节 乙醇与乙酸
教材在第二节介绍了乙烯,反应产物中涉及卤代烃,学生已经初步接触了含有官能团的有机物,本节在此基础上,结合乙醇的实例给出官能团的概念,让学生从结构的角度理解决定有机物分类与化学性质的特征集团,并从官能团转化和物质类别变化的角度认识有机物之间的转化,初步认识有机合成。本节最后结合官能团的作用,从结构和性质的角度对常见有机物进行分类,初步总结认识有机物的一般思路,使学生掌握方法,进一步强化有机物的认知模型。
教材中乙醇的氧化反应重点在于催化氧化,其中包含了生物体内酶催化的氧化反应,以及乙醇与高锰酸钾等氧化剂的反应,由此打通了从乙烯到乙醇、乙醛、乙酸的物质转化链。
在介绍乙酸时,基于学生的生活经验和已学过的无机酸的通性,学生容易理解乙酸的酸性,因此教材对这部分内容未作更多介绍,而是通过栏目让学生自行设计实验方案比较酸性,进行知识迁移,培养证据推理与科学探究的学科核心素养。酯化反应在选择性必修模块还要学习,因此此处教材不涉及同位素示踪等与反应机理相关的内容,而是结合该反应的特征复习和应用化学反应速率与限度的知识。
教学建议:乙醇驱动性任务问题参考:乙醇在生活中有哪些实际应用?利用了乙醇组成和性质上什么特点?分子结构中存在怎样的化学键?什么是羟基?为什么说羟基是乙醇的官能团?乙醇和钠的反应中,观察到哪些实验现象?这些现象说明乙醇有什么性质,反映了乙醇怎样的分子结构特点?乙醇的催化氧化反应中,观察到哪些实验现象?这些现象说明乙醇有什么性质,反映了乙醇可通过怎样的反应转化为其他有机化合物?请从化学键变化、官能团变化、物质类别变化和反应类型等角度分析乙醇与钠的反应,以及乙醇的催化氧化反应,认识其反应规律。
乙酸驱动性任务问题参考:乙酸在生活中有哪些实际应用?这些应用利用了乙酸什么性质?分子结构中存在怎样的化学键?什么是羧基?为什么说羧基是乙酸的官能团?从分子结构上看乙醇和乙酸都含有-OH,为什么前者没有酸性,后者有弱酸性?乙酸与乙醇的酯化反应实验中,为什么先加入乙醇,再加入浓硫酸?乙酸与乙醇的酯化反应中哪些实验现象说明生成了新的有机化合物——乙酸乙酯?乙酸乙酯有哪些与乙醇、乙酸不同的物理性质?这反映了它们在结构上的哪些区别?乙酸与乙醇的酯化反应实验中,有哪些重要的安全措施?请从化学键变化、官能团变化、物质类别变化和反应类型等角度分析乙酸与乙醇的酯化反应,认识其反应规律。
最后综合应用,让学生在认识陌生有机化合物中的官能团及其性质的过程中,进一步辨识、探析各类有机化合物的结构和性质。例如HOCH2CH=CHCH2COOH,它含有哪些官能团?能发生怎样的化学反应?这些化学反应中,化学键和官能团发生了怎样的变化?
第四节 基本营养物质
教材首先介绍糖类,从组成的角度对其进行分类,以葡萄糖为例介绍单糖的性质。葡萄糖的结构与小分子有机物相比较为复杂,教材给出结构简式的目的是让学生对此产生直观认识。根据课标要求,并考虑到大多数学生的实际认识水平,教材此处没有继续深入从碳骨架和官能团视角分析,而是通过接下来的实验直接介绍葡萄糖的特征反应,不涉及具体反应原理和化学方程式;二糖和多糖则主要介绍其生理作用和工业应用,其中包含了水解反应和利用生物质生产燃料乙醇的反应。
蛋白质的结构十分复杂,教材只从组成元素和结构单元的角度进行简单介绍,同时让学生初步认识简单氨基酸的结构特征,为下面介绍蛋白质的生理功能进行铺垫。最后通过实验介绍蛋白质的特征反应,由此介绍蛋白质在生产和生活中的应用。
油脂这部分内容首先根据生活中人们的经验和直观认识介绍油脂的分类和物理性质,然后再通过其结构通式说明油脂的化学性质,进一步介绍其用途和生理作用。
教学建议:以分组实验探究的方式认识葡萄糖的结构和性质,可以设计驱动性任务如下:葡萄糖分子结构中含有什么官能团?葡萄糖溶液与新制氢氧化铜反应时有什么现象?这些现象是哪个官能团的特性?与银氨溶液反应时有什么现象?这些现象是哪个官能团的特性?查阅资料说明该反应在生产中有什么应用。葡萄糖与新制氢氧化铜、与银氨溶液的反应说明葡萄糖有怎样的性质?举例说明葡萄糖在生产、生活中的应用,并结合葡萄糖的性质给予解释。
以课题微型研究性学习的方式认识淀粉、蛋白质和油脂的主要性质,参考选题如:淀粉的性质及应用;传统酿酒、制醋工艺中淀粉的及其变化;食物中的淀粉在人体内的变化;蛋白质的组成和性质探究;油脂的结构和性质探究;蛋白质在生活中的应用;油脂在生活中的应用;结晶牛胰岛素的合成简介;消毒杀菌的原理及其应用;营养师的作用。
第八章 化学与可持续发展
这一章没有太惊艳我原认知的,就没有更多记录啦。明天开始看鲁科版必修教参。
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