3.4配合物与超分子《探究配合物在水溶液中行为》教学设计高二上学期化学人教版选择性必修2

《探究配合物在水溶液中行为》教学设计课型：理论知识课课时：一课时【教材及学情分析】人教版高中化学选择性必修二《物质的结构与性质》是以提高学生学科素养为核心，引导学生从物质微观结构去探究物质性质，本节内容为配合物的相关性质探究，在学习过程中需要贯彻《普通高中化学课程标准》的思想：努力开拓学生视野，注重培养学生实验探究和创新精神。在学习配合物之前教材已经安排学习了核外电子排布规律、化学键、化学平衡等内容，为学习配合物的知识奠定了基础。实验是化学学科的灵魂，为更好完成教学内容本节课设计了八个实验，促使学生从宏观现象到微观认知的过渡，引导学生用变化观念和平衡思想去理解配合物的性质，利用实验现象让情境与学生一般经验产生认知冲突，引导学生去提问，去思考，去创新。在教材设置实验基础上增加实验，设计了学生小组讨论、提出猜想、设计实验方案、小组合作探究以及得出结论等环节，充分满足了学生的探知欲望和锻炼学生的动手能力。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情境，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，培训学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观。在设计实验时也考虑到实验探究教学要讲究实效，不能为了探究而探究，避免探究活动泛化、探究过程程式化和表面化；同时也要把握好探究的水平，避免浅尝辄止。本节课不仅让学生能够掌握配位键和配合物的相关基础知识，同时挖掘教学内容在化学学科核心素养发展方面的独特价值，设计和开展多种形式的实验探究活动，有目的、有计划地引导学生运用化学知识，注重引导学生在化学知识结构化的自主建构中理解化学核心观念，设计基于真实情境的问题解决任务，使学生在解决问题的活动中逐步发展化学学科核心素养。本节课对学生分析能力、思维能力要求比较高，因此本节课设计将知识点转化为实验，通过实验探究物质的性质和变化规律，提出有意义的实验探究问题，根据已有的经验和资料做出预测和假设，设计简单的实验方案，运用适当的方法控制反应条件并顺利完成实验；能收集和表述实验证据，基于实验事实得出结论。教学设计按照小组实验→观察实验现象→提出疑问→讨论交流→提出猜想→设计实验→实验论证→归纳总结的思路进行。【教学目标】（1）学习配合物的组成结构和基本性质。（2）能从变化观念和平衡思想去分析配合物的性质，从而形成“结构决定性质”的认知和模型。（3）用实验探究、小组实验提高学生宏观辨识和证据推理能力，引导学生从平衡思想去分析配合物在水溶液中的行为。【教学重点】（1）配位键和配合物的基础知识掌握。（2）用平衡思想去理解配合物在水溶液中的一些性质。【教学手段】化学变化小组合作动手实验、宏观辨识主要知识总结归纳书写介绍配位键，并学习配位键的形成条件和配合物的组成结构。配位键的概化学变化小组合作动手实验、宏观辨识主要知识总结归纳书写介绍配位键，并学习配位键的形成条件和配合物的组成结构。配位键的概念和形成条件，配合物的概念和组成结构。宏观辨识与微观辨析变化观念与平衡思想从实验现象去猜想深蓝色溶液形成过程，最终利用平衡思想从微观粒子角度去分析［Cu(NH3)4］2+形成过程。CuSO4与氨水反应的过程，在形成配合物时对物质溶解性和配位键的稳定性有影响。从离子角度去猜想CuCl2溶液浓度不同颜色差异的原因，并设计实验去证明自己的猜想。并设计改变外界条件对平衡体系的影响，从而去复习勒夏特例原理。根据颜色叠加效应分析得知［Cu(H2O)4］2+［Cu(Cl)4］2在体系中存在一种平衡关系，引导学生用平衡思想去分析配合物的性质。实验探究与创新意识教学媒体教学媒体媒体内容使用方法使用效果情景导入情景导入口述、播放创设情境多媒体小组实验小组实验板书【教学流程】情境线活动线知识线素养线三幅画中用到普鲁士蓝，这个配合物是什么？有什么化学键？有什么性质？溶液中滴加氨水过程。证据推理与证据推理与模型认知实验1：稀CuCl2溶液和浓CuCl2溶液颜色差异的原因。实验2：加热稀CuCl2溶液会有什么变化？教学环节一：学习配位键的形成过程教师活动学生活动设计意图【引入】有一种昂贵的颜料，维米尔用它完成戴珍珠耳环的少女而身负巨债，梵高用它画出旷世名作星空，“只此青绿，只此一卷”的千里江山图也用了这个颜料，大家知道这个颜色叫什么吗？普鲁士蓝，主要成分是六氰合铁化亚铁钾，是一种配合物，什么叫配合物呢？配合物内存在什么化学键呢？通过这节课的学习能帮我们解决这个问题。聆听，思考将配合物与文化艺术相联系，以此做引入，提高学生学习兴趣，同时也提高学生文学素养。【提问】大家先写一下氨气的电子式【提问】根据电子式我们看到氨气已经达到共价键的饱和性，它又如何与氢离子结合形成铵根离子呢？【讲解】氮原子的5个价电子有3个与氢成键，还剩一对孤电子对，氢离子的1S轨道是空的，氢离子会向氮靠近，氮也很大方的将自己的一对孤电子对共享给氢离子，从而形成铵根离子，我们将这样一方提供孤电子对，一方提供空轨道，形成“电子对给予_接受”的化学键叫配位键。【回答】思考，讨论，聆听以学生熟悉的氨分子和铵根离子去讲解配位键的形成过程，降低学生对陌生知识接受的难度。【讲解】铵根离子的配位键可以以箭头的形成表示，也可以用小短线表示，当用短线表示时，我们看到这个配位键与其他三个氮氢共价键没有区别，所以配位键也是一种特殊的共价键。聆听，记笔记。进一步学习配位键的表示方法和特性。【提问】形成配位键需要什么条件呢？【讲解】回答非常完美，常【回答】需要一方提供空轨道，一方提供孤电子对。聆听，记笔记。向学生简单介绍一些常见能提供孤电子对或空轨道的粒子，为后续的学习铺垫。见能提供孤电子对的粒子有提供空轨道的粒子有H+、Cu2+、Ag+、Fe3+、Zn2+、Mg2+等，一般过渡金属离子更能提供空轨道。教学环节二：学习配合物的组成结构教师活动学生活动设计意图【讲解】通常将金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合形成的化合物叫配位化合物，简称配合物，比如氢氧化二氨合银，硫酸四氨合铜。聆听，记笔记。讲解配合物的定义。【讲解】我们以硫酸四氨合铜为例来分析配合物的组成，四氨合铜离子为内界，硫酸根离子为外界，内外界以离子键结合，所以在水溶液中内界与外界可以完全电离。内界四氨合铜离子是配离子，是配合物的特征部分，由铜离子与氨分子以配位键相结合，铜离子提供空轨道，称为中心离子，氨分子提供孤电子对，称为配体，氨分子中是氮原子提供孤电子对，所以氮原子称为配位原子，配体与中心离子以配位键结合，一般不易解离。内界带两个正电荷，所以外界需要两个负电荷去平衡电荷。聆听，记笔记。尽量让学生理解内界、外界、中心离子、配体、配位原子这些名词。了解配合物内存在的化学键。【课堂练习】现在大家根据我们学习完成这个表格。完成课堂练习。根据学习的知识去解决问题，学以致用，并及时巩固。教学环节三：探究配离子的转化教师活动学生活动设计意图【引入】学习完配合物的基础知识后，我们来一起配制配合物，大家小组合作，按照实验步骤完成实验，并观学生小组合作实验，培养学生的动手能力和观察实验现象的习惯。并引导学生透过现象看本质。察实验现象。【提问】你们小组做实验的过程中观察到什么现象呢？【提问】这位同学回答得非常详细，那我想接着问你一个问题，你知道蓝色沉淀是什么吗？【提问】那后续的深蓝色溶液又是如何形成的呢？【回答】硫酸铜溶液是蓝色的，滴加一滴氨水后出现蓝色沉淀，继续滴加氨水过量后发现蓝色沉淀溶解，溶液变成深蓝色。【回答】氢氧化铜思考，讨论。【讲解】我们可以从上一步蓝色沉淀体系中存在的粒子去分析，有氢氧化铜，硫酸根离子，铵根离子，氢氧化铜是弱电解质可以电离产生铜离子，那滴加氨水过量后沉淀消失，老师猜想是不是氢氧化铜它可以直接与碱反应呢。【提问】大家觉得还有没有其他可能？【回答】老师我觉得可能是氢氧化铜和硫酸根离子与氨水反应的。老师我觉得是氢氧化铜部分电离产生的铜离子与氨水反应了。引导学生从微观粒子角度去分析。【小组实验】大家提出的猜想都有一定的道理，那现在请大家小组讨论，设计实验去证明自己的猜想，动手实验，最后告诉老师你们的猜想是否合理。【讲解】大家回答非常棒，根据同学们设计实验论证我们知道这个深蓝色溶液是氢氧化铜电离产生的铜离子与氨水反应的结果，那深蓝色是因为有什么粒子呢？【回答】我们组是证明猜想1，我们设计向硫酸铜溶液中加稀氢氧化钠，一开始看到有蓝色沉淀，继续滴加稀氢氧化钠过量后发现还是有蓝色沉直接与碱反应不合理。【回答】我们组证明的是猜想二，我们设计向反应得到的深蓝色溶液中滴加硝酸钡，看到有白色沉淀，说明溶液中有游离态的硫酸根离子，也说明猜想二不合理。学生通过提出猜想、设计实验、实验验证去获取知识，提高了学生的实验能力。【回答】我们组证明的是猜想三，我们设计向深蓝色溶液中加入光亮的铝片，一段时间发现无明显现象，说明体系中无游离态的铜离子，说明猜想三合理。象【讲解】科学家利用x射线衍射证明深蓝色溶液是因为存在四氨合铜离子，那四氨合铜离子是怎么形成的呢？我们接下来从微观粒子的角度去分析实验过程，硫酸铜是强电解质，完全电离产生铜离子和硫酸根离子，铜离子有空轨道，水分子有孤电子对，铜离子与水分子以配位键结合形成四水合铜离子，滴加一滴氨水产生氢氧化铜沉淀，氨水是弱电解质可部分电离产生氢氧根离子，要形成氢氧化铜沉淀，还需要铜离子，说明四水合铜离子可以部分解离产生铜离子，滴加氨水过量产生深蓝色四氨合铜离子，是因为氢氧化铜部分电离产生铜离子与氨水中的氨分子以配位键结合形成四氨合铜离子。从整个实验过程来看，体系中存在平衡状态，氨水的添加使得平衡状态发生改变。聆听，讨论，思考，记笔记。引导学生从微观粒子转化去分析配合物的形成过程，构建学生的变化观念与平衡思想。【提问】那大家可以写出向硫酸铜溶液加氨水过量的离子方程式吗？【提问】通过这个实验，在【回答】四水合铜离子是易溶的，加少量氨水形成沉淀氢氧化铜，加氨水过量产生易溶的四氨合铜离子，在这个过程中物质溶解性发生改变；这个实验实质是四水合铜离子转化为四氨合铜离子，两个培养学生运用已学知识解决问题能力。形成配合物时对物质的性质有什么影响呢？都是配离子，氨分子与铜离子形成的配位键比水分子与铜离子形成的配位键更强，在这个过程中配位键强弱发生改变。教学环节四：探究外界条件对配合物的影响教师活动学生活动设计意图【引入】初中我们学习水溶液中如果有铜离子会呈蓝色，那是否所有的铜盐溶液都是蓝色呢？【演示实验】这里有两个试管，里面装的都是固体氯化铜，现在向这试管了加入3ml的水，振荡试管，观察溶液颜色。聆听，思考。利用学生已有经验与实验现象产生认知冲突，激发学生探究欲望和学习兴趣。稀CuCl2溶液浓CuCl2溶液【回答】稀氯化铜溶液呈蓝色，浓氯化铜溶液呈绿色。【提问】那为什么氯化铜溶液浓度大时是绿色呢？【小组实验】我们先来分析一下氯化铜溶液中的粒子组成，有铜离子、氯离子和水分子，氯化铜溶液浓度大颜色不一样我们可以猜测可能是铜离子浓度大导致的，也有可能是氯离子浓度大导致的，大家现在小组讨论设计实验去证明自己的猜想，并观察实验现象。【回答】我们组证明猜想一，我们向硫酸铜溶液加硫酸铜固体，观察到溶液蓝色加深，这个现象说明浓度大的氯化铜溶液呈绿色不是因为铜离学生通过提出猜想、设计实验、实验验证去获取知识，提高了学生的实验能力。加CuSO【回答】我们组证明猜想二，我们向硫酸铜溶液中加氯化钠固体，发现溶液由蓝色变为绿色，说明猜想二是正确的。加NaCl固体【提问】大家讨论设计得非常棒，通过大家的实验我们获知浓氯化铜溶液呈绿色与氯离子浓度大有关，那呈绿色的粒子是什么呢？以提问的形式引导学生进一步探究，引导学生用变化观念与平衡思想去分析现象。同时复习了外界条件对平衡体系的影响。【讲解】我们根据前面学习已经知道铜离子与水分子以配位键结合形成四水合铜离子是蓝色的，铜离子也可以与氯离子结合形成四氯合铜离子，是黄色的。【提问】根据根据颜色叠加效应，我们可以推测浓氯化铜溶液呈绿色是因为有什么离子呢？【讲解】那这两种配离子在浓氯化铜溶液中同时存在，说明它们存在一种平衡关系。【提问】加热稀氯化铜溶液会不会有什么变化呢？我们一起来做一下实验。【提问】说明升高温度四氯合铜离子的量变多，说明上述反应是一个什么反应呢？【回答】说明有四水合铜离子和四氯合铜离子。观看演示实验，观察实验现【回答】通过实验现象我们看到加热稀氯化铜溶液溶液，颜色变绿。【回答】吸热反应。【提问】通过这个实验，在形成配合物时对物质的性质有什么影响呢？【回答】物质的颜色发生改变。教学环节五：总结配合物在水溶液中的行为在形成配合物时，对物质的性质有哪些影响？1、物质溶解性发生改变2、配位键稳定性改变3、物质颜色会改变【课堂练习】为研究配合物的形成及性质，研究小组进行如下实验。下列说法不正确的是()①向CuSO4溶液中逐滴加入氨水至过量②③晶体的化学式为[Cu(NH3)4]