《有机化学基础》第一章教材分析和教学实践.doc

选修5有机化学基础第一章认识有机化合物教材分析广州市执信中学 苏慧勤一、本章的地位和功能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。本章涉及的有机物的分类和命名、碳原子的结构特点、官能团、同分异构体等知识都可以归属到有机化学基础理论的学习上，是学生系统学习有机化学的基础。有机化学的分类思想、同分异构现象、命名方法等，在后续各章还会结合官能团体系的学习不断出现，巩固和深化；而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。二、课程内容标准和教材内容结构主题1 有机化合物的组成与结构（说明：其中斜体字为新出现的内容）内容标准对应课题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。第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法2.知道常见有机化合物的结构，了解有机物分子中的官能团，能正确表示它们的结构第一节 有机化合物的分类第二节 有机化合物的结构特点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。第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法 4.通过典型实例的分析，了解有机化合物存在异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体。第二节 有机化合物的结构特点5.能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。第三节 有机化合物的命名本章内容结构：有机化合物同分异构现象3命名碳骨架官能团碳链异构位置异构官能团异构4 研究的一般步骤、方法有机物的组成和结构碳原子成键特点12 分离、提纯 元素定量分析 测定相对分子 质量 鉴定分子结构分类三、教学要求与教学建议第一节：有机化合物的分类 教学重点： 从官能团的角度对有机物进行分类 体会分类思想在认识有机化合物中的意义 教学难点：个别官能团的名称和结构简式的书写 课时安排：1课时 教材分析与教学建议本节教材的内容呈现比较直观、简洁，主要通过一个分类图、一个表格和一个练习（学与问）来完成学习。本节课的学习应该关注学生已有的知识基础，充分调动学生的学习兴趣，使其主动参与学习和交流。作为本节课的科学方法，分类的思想和意义已经在必修1中被学生所认识，因此教师本节课关于分类方法的教学应侧重在两个方面的引导：一是为什么要用分类的方法来研究有机化合物？（分类的必要性）二是怎样的分类方法更有利于人们认识有机物？（分类的科学性）。对于前者，教师可以通过有机化合物的种类已超过2000万种的事实来启发学生，后者可以结合有机化学学习的另一个重要思想：结构决定性质，而官能团是决定有机物化学特性的原子或原子团，有相同官能团的有机物结构相似，化学性质也相似。因此在不同的分类方法中按官能团分类最有利于人们举一反三地认识更多的有机物。在教学中要注意引导学生区分脂肪烃和芳香烃，脂环化合物和芳香化合物两组四类概念。另一方面，通过对必修2的常见有机化合物的学习，学生也认识了碳碳双键、碳碳叁键、羟基、羰基、卤素原子、羧基等官能团，所以在教学过程中可采取温故知新的方法，结合表1-1，重点介绍学生未接触过的酚、醚、酮的典型代表物及官能团。在教学中要注意落实官能团的名称和结构简式的书写，对个别重要的官能团（如碳碳不饱和键、卤素、羟基等）还可以拓展书写电子式，但不需要拓展官能团的特征性质（留待后面各章节再具体学习）第二节：有机化合物的结构特点 教学重点： 碳原子的成键特点 同分异构现象 教学难点：同分异构体的判断和正确书写 课时安排：2课时 教材分析与教学建议本节内容是对必修碳原子成键特征和同分异构知识的归纳、拓展和提升。对于有机物的空间结构和碳原子的成键特征是不少学生的易错环节，具体表现为不理解二卤代甲烷只有一种空间结构、书写有机物结构简式时碳原子不满足四个价键（其中碳原子形成五个价键的错误更是普遍存在）。因此教学中要增强教学的直观性，培养学生的空间思维能力，具体做法是结合球棍模型或运用多媒体来讲解碳原子的成键特点和方式。在教学中可以结合资料卡片，把碳原子成键特点的教学落点放在有机物结构的表示方法上，以具体有机物为例，区分结构式、结构简式和键线式。教材中作为科学视野的内容，新增了“碳原子的sp3杂化与甲烷的结构”的内容，由于比较抽象，建议根据各校选修模块学习的情况、学生的接受能力和课时的松紧灵活处理。同分异构体的书写是学生初学有机化学就碰上的难点，往往因为思考不够全面、有序而写少了或写多（重复）了，因此引导学生关注思维的有序性，帮助学生归纳书写同分异构体的方法就显得特别重要。建议采取讲练结合的方式，利用好教材的“思考与交流”和“学与问”的两个练习，然学生在“做中学”。教学中注意留给学生充分练习、讨论、交流的时间。教师可以参考山东和江苏两个版本的教材，设计阶梯式递进的练习，由易到难，循序渐进地让学生逐一认识碳架异构、位置异构以及官能团异构等的构造异构现象，最后再统一归纳整理成简洁易记的口诀或书写步骤。第三节：有机化合物的命名 教学重点： 烷烃的系统命名法 烯、炔以及苯的同系物的系统命名与烷烃系统命名之间的差异 教学难点： 系统命名法的几个原则 烯、炔以及苯的同系物的系统命名与烷烃系统命名之间的差异 课时安排：2课时 教材分析与教学建议烷烃的系统命名是有机物系统命名的基础，也是本节教材学习的核心内容，但教材中所举例子偏少，不利于学生全面掌握烷烃系统命名的规则。建议根据命名的三个步骤（选主链、编位号、写名称）增加相应的例子使学生熟悉系统命名的基本原则，为迁移到烯、炔和苯的同系物的系统命名打好基础。本节教学可采取多种教学方式，既可以由教师结合动画展示、讲解典型例子的命名；也可以由教师给出阅读提纲，指导学生阅读教材，自行归纳命名原则；还可以由教师列出几个烷烃的结构简式和对应的系统命名，组织学生小组合作学习或自主学习，发现并总结规律。不管是哪一种形式，在教学都中要充分发挥学生的主体作用，引导学生观察、归纳，动手练习。练习的方式也有多种，如给出结构简式写名称，给出名称写结构简式，同时给出结构简式和系统命名，判断名称是否正确，指出出错的原因等。根据以往的教学经验，学生在判断稍微复杂点的烷烃的主链时，容易出错，表现为为未能准确找出最长的碳链，究其原因是因为不熟悉具有空间结构的碳链的平面书写方式，所以教师可以利用球棍模型，组装碳架，增强教学直观性，减少学生的错误认识。第二课时可在第一课时烷烃的系统命名的基础上，引导学生分析烯、炔以及苯的同系物的结构的不同点，找出由结构不同所带来的选主链、编号以及命名上的差异，从而完成学习的迁移。注意把握教学的深广度（参考课标的提法），无需一步到位，其他有机物的命名在后续章节中还有简单的介绍，不必在此拓展。第四节：研究有机化合物的一般步骤和方法 教学重点： 蒸馏、重结晶等分离提纯有机物的实验操作 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 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：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 课时安排：3课时 教材分析与教学建议本节教材为课程标准新增的章节，内容全新。教师要注意领会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。整体逻辑结构如下图： 步骤 方法 分离、提纯 蒸馏、重结晶、萃取 元素定量分析确定实验式 - 李比希元素分析法（燃烧法）现代分析仪 以乙醇为例 测定相对分子质量 -质谱 鉴定分子结构 -红外光谱、核磁共振氢谱教学时可以适当引入有机化学发展简史（山东与江苏的版本都有这方面的内容）来展现人类认识、使用和合成有机物的过程，引出研究有机化合物的一般步骤，并为后面介绍用物理方法鉴定分子的结构作铺垫。分离、提纯的实验在操作前要做好实验前的准备工作，必须培养学生做实验预习的习惯（填写实验报告），明确实验目的、原理和操作关键等。教学时，教师应介绍分离和提纯的区别，并在实验关键操作上提出思考题（如重结晶中为什么要趁热过滤，如何趁热过滤等），引导学生带着问题实验、观察和思考，发现异常现象，组织学生进行讨论和原因分析。课后还可以把分离和提纯的几个操作：过滤、萃取、分液、蒸馏和重结晶进行比较，区别这些操作的原理、适用范围、注意事项等。对于质谱、红外光谱和核磁共振氢谱等物理分析方法的教学，只需要学生了解，不要深究其原理。在教学中可充分利用教材的图文对学生进行阅读训练，教会学生如何读图、提取所需信息，明确每种图谱能解决什么问题。也可以事先由学生收集有关这些物理分析方法的电子资料（图片或视频录像等），在课堂上利用多媒体进行简单的介绍。其中核磁共振氢谱在后续“烃的含氧衍生物”一章中多次出现，也是学生解题时判断同分异构体、确定有机物结构的一个重要依据，教学时可以多举两个例子让学生在理解的基础上加以应用。对于燃烧法确定元素的实验式的计算，建议增加一课时专门讲有机物相对分子质量和分子式的计算（见资料），弥补新教材对计算的削弱，加强训练以减少学生对计算题的畏惧心理。第二章烃和卤代烃教材分析一、本章的地位和功能本章是第一章内容的具体化，第一章中具有共性的概念化知识在本章结合了具体物质类别烃和卤代烃而得到进一步的落实和深入。烃是有机化学中的基础物质，卤代烃是有机合成中非常重要的中间体，通过卤代烃的桥梁作用可以实现官能团之间的转换。本章从代表物质结构、性质、制法、用途到同系列有机物的学习，强化了分类思想的重要性和“结构决定性质”的有机化合物学习方法。通过进一步学习取代反应、加成反应、聚合反应及消去反应等反应类型，为后续各章内容的学习打下牢固的基础。二、课程内容标准和教材内容结构主题1 有机化合物的组成和结构内容标准对应课题6.能列举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响。第二节 芳香烃主题2 烃及其衍生物的性质与应用内容标准对应课题1.以烷、烯、炔和芳香烃的代表物为例，比较它们在组成、结构、性质上的差异。第一节 脂肪烃第二节 芳香烃2.能说出天然气、石油液化气、汽油的组成，认识它们在生产、生活中的应用。3.说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。4.认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点，知道它们的转化关系。第三节 卤代烃5.根据有机化合物组成和结构的特点，认识加成、取代和消去反应。各节中均涉及6.结合生产、生活实际了解某些烃、烃的衍生物对环境可能产生的影响，关注有机化合物的安全使用问题。第二节 芳香烃第三节 卤代烃本章内容结构：烃和卤代烃3卤代烃1脂肪烃2芳香烃烃烷烃烯烃炔烃烃及其应用三、教学建议第一节：脂肪烃 教学重点： 烯烃、炔烃的结构特点，加成、加聚反应 乙炔的实验室制法 教学难点：烯烃的顺反异构 课时安排：2课时 教材分析与教学建议本节教学要注意学习方法的指导，加强知识前后的联系，挖掘结构和性质的内在规律，提高学生学习的有效性以及横向比较、根据事实归纳总结的能力。教材把三类结构不同的脂肪烃放在一起，不是简单的重复代表物结构性质制法用途同系列物质的叙述方式，而是具有以旧带新、比较归纳、螺旋上升的特点，并且三类烃的学习各有侧重。首先，通过“思考与交流”的两个表格复习烷烃和烯烃的部分物理性质（主要是沸点和相对密度），第二个“思考与交流”则从分类的角度让学生复习烷烃和烯烃的化学反应（主要是取代、加成和加聚反应），再以“学与问”引导学生从分子结构特点、代表物和主要化学性质等方面对烷烃和烯烃进行比较，目的是巩固必修的相关知识，有意识地强调了结构与性质的关系以及比较、归纳方法在有机物类别学习中的重要性。其次，突出烯烃的顺反异构现象，通过对比顺、反2-丁烯的熔点、沸点和相对密度，使学生了解顺反异构体的化学性质相同，物理性质有差异，使学生对“结构决定性质”有更全面的认识和理解。对于炔烃的介绍则比较全面，先是用类比迁移的方法引入炔烃的概念，然后提供代表物质乙炔的实验室制法（包括除杂）及性质实验的有关现象及化学反应方程式，最后通过学与问引导学生总结、归纳炔烃的结构特点，并与烯烃作对比。对于三类脂肪烃的来源及用途则通过原油的分馏及裂化的产品和用途让学生自主阅读、巩固。建议：1.教师设计好教学流程，组织学生开展自主学习或小组合作学习，每一环节学习前应明确学习任务，点拨学习方法，学习任务结束时要有知识技能以及方法的小结，如对烷烃和烯烃的对比还可以增加对比通式、同分异构体的类型、代表物质的空间结构等。2.结合球棍模型或计算机演示顺反异构体的空间结构，增强教学的直观效果。3.乙炔的学习可以从结构出发，围绕“实验证明乙炔的不饱和性”这一主题，对乙炔的实验室制法、性质实验进行整合教学。4.对于脂肪烃来源和用途的教学，可依托学生的生活经验，以广州市目前正在进行的天然气置换工程为切入点引导学生关注身边的化学，把学习延伸至课外。第二节：芳香烃 教学重点：苯和苯的同系物的结构特点、化学性质 教学难点：苯的同系物结构中苯环和侧链烃基的相互影响 课时安排：1-2课时 教材分析与教学建议本节教材的内容是在必修2苯的基础上拓展到苯的同系物及芳香烃的来源和应用。“苯的结构与化学性质”从不同的角度让学生回忆、巩固苯的特殊结构与能发生的化学反应（燃烧、取代、加成），并提出更高的要求：根据苯与溴、浓硝酸发生反应的条件设计制备溴苯和硝基苯的实验方案。“苯的同系物”通过实验引导学生注意苯环与侧链烃基的相互作用。教学时可以通过比较苯和甲苯的结构与化学性质的不同，使学生认识基团间的相互影响。围绕“苯及其同系物使人中毒”的话题，课前布置学生进行查阅资料或实地调查的实践活动，把活动的结果做成简单的课件或宣传文稿，由学生来展示，达到主动参与，自我教育的目的。对于溴苯、硝基苯的实验设计，如果时间允许，可用小课题的形式展开学习，教师介绍有机物制备实验的一般原则，由学生根据反应条件和反应物的状态及生成物的性质讨论实验方案，有条件的学校还可以根据学生的实验设计方案进行实验。第三节：卤代烃 教学重点：溴乙烷化学性质的科学探究 教学难点：卤代烃发生取代反应和消去反应发生的规律以及方程式的记忆 课时安排：2课时 教材分析与教学建议 教材内容选取和呈现有以下特点：1.概括式介绍卤代烃的概念、分类、物理性质；2.陈述了溴乙烷的结构（展示溴乙烷分子的比例模型和核磁共振氢谱图）、物理性质和化学性质（取代反应和消去反应）；3.科学探究溴乙烷在不同条件下的不同反应，体会反应条件对有机反应的影响（思考与交流）；4.通过“实践活动”和“科学视野”了解卤代烃的用途，贴近生活实际。教学中要落实科学探究，不要仅局限于对教材问题的口头回答。对于溴乙烷发生取代反应的实验设计，建议组织小组合作学习，教师提供思考提纲：溴乙烷中有没有Br-？溴乙烷水解的条件是什么？水解产物是什么？如何检验水解产物有 Br- ?有什么方法可以确定产物中有乙醇？通过小组讨论，学生实验，再组织学生回答教材中的两个探究问题。溴乙烷的消去反应在旧教材中没有安排实验，人教版教材也没有，教师可参考江苏版教材的实验（注意实验目的有区别）灵活处理。附：课例教学资料（交流）资料一：确定有机物相对分子质量、分子式的计算一、求气态有机物的相对分子质量1. 某气态有机物，d = 1.25 g/L (S.P.T)，求相对分子质量。2. 一定的温度、压强下，测得氧气的密度为1.28g/L，某气态有机物的密度为1.12g/L，求该气态有机物的相对分子质量。3. 某有机物A在气态时对氢气的相对密度为30，求A的相对分子质量。4. 空气对某气体的相对密度为1.8