第2节 有机化合物结构的测定教学设计高中化学鲁科版2019选择性必修3 有机化学基础-鲁科版2019

第2节有机化合物结构的测定教学设计高中化学鲁科版2019选择性必修3有机化学基础-鲁科版2019授课专业和授课专业和年级授课章节XxXx题目Xx授课时间2025年10月设计思路一、设计思路以“如何确定有机物结构”为问题主线，结合课本经典案例（如乙醇结构测定），从元素分析、相对分子质量测定等经典方法入手，逐步引入红外光谱、核磁共振谱等现代技术，通过实验探究与数据分析，引导学生从宏观组成到微观结构建立认知逻辑，培养科学探究与证据推理能力，落实“结构决定性质”的核心观念。核心素养目标二、核心素养目标通过元素分析、光谱测定等实验探究，发展宏观辨识与微观探析能力，能从组成数据推断有机物微观结构；运用红外光谱、核磁共振谱等证据进行逻辑推理，建立结构模型，提升证据推理与模型认知水平；通过设计结构测定方案，培养科学探究与创新意识；体会有机结构测定方法的发展，体会科学严谨性，增强社会责任感。重点难点及解决办法重点：有机物结构测定的逻辑链条（元素分析→相对分子质量→官能团确定→结构推断），源于课本乙醇结构测定案例；红外光谱、核磁共振谱图解析，关联课本谱图数据应用。

难点：核磁共振氢谱中峰面积与氢原子数量关系，及化学位移与化学环境对应；突破策略：通过球棍模型搭建分子结构，结合课本实例小组合作解析谱图，动画演示核磁共振原理，强化数据与结构关联。教学资源软硬件资源：元素分析仪模型、质谱仪模型、红外光谱仪模型、核磁共振氢谱仪模型、球棍模型、比例模型、投影仪、交互式白板。

课程平台：学校数字化教学平台。

信息化资源：课本配套谱图解析动画、结构测定案例视频、在线习题库。

教学手段：小组合作探究、实验演示、数据分析活动、模型搭建。教学过程设计**导入环节（5分钟）**

教师展示青蒿素结构式及屠呦呦获诺奖新闻，提问“科学家如何从青蒿中提取并确定青蒿素（C₁₅H₂₂O₅）的分子结构？”，学生思考回答“通过实验测定”。教师引导“有机物种类繁多，结构测定是研究性质的基础，本节课学习如何推断有机物结构”。

**讲授新课（20分钟）**

1.**元素分析与实验式确定（5分钟）**

教师展示未知有机物（C₂H₆O）元素分析数据（C:52.14%,H:13.13%,O:34.73%），提问“如何计算原子个数比？”，学生独立计算（C:H:O=2:6:1），教师巡视指导书写实验式C₂H₆O。追问“实验式与分子式关系？”，学生回答“需相对分子质量确定”。

2.**相对分子质量测定（5分钟）**

教师展示质谱图（m/z=46处最强峰），提问“m/z=46的含义？”，学生回答“相对分子质量”。教师总结质谱法作用，提问“结合实验式C₂H₆O和Mr=46，分子式是什么？”，学生回答C₂H₆O。

3.**官能团确定（5分钟）**

教师展示红外光谱图（3300cm⁻¹宽峰，1100cm⁻¹强峰），提问“3300cm⁻¹可能是什么官能团？”，学生回答“-OH”。教师补充1100cm⁻¹为C-O峰，提问“可能是乙醇还是甲醚？”，学生分组讨论，教师引导“需进一步确定结构”。

4.**结构推断（5分钟）**

教师展示核磁共振氢谱图（3组峰，面积比3:2:1），提问“峰数与氢原子种类关系？”，学生回答“峰数=氢原子种类”。追问“面积比3:2:1代表什么？”，学生回答“氢原子个数比”。教师发放球棍模型，学生搭建结构（-CH₂CH₃和-OH），确定乙醇（CH₃CH₂OH）。提问“甲醚的核磁氢谱会有几个峰？”，学生回答“1个峰”，对比强化理解。

**巩固练习（15分钟）**

小组合作探究：给出乙酸（C₂H₄O₂）元素分析数据、质谱图（m/z=60）、红外光谱图（1710cm⁻¹强峰，3000cm⁻¹宽峰）、核磁氢谱图（2组峰，面积比1:3）。学生分组讨论结构，教师巡视指导。小组1展示：“2组峰说明2种氢，面积比1:3，可能是-COOH和-CH₃，红外1710cm⁻¹为C=O，3000cm⁻¹为-OH，结构为CH₃COOH”。小组2补充“核磁氢谱中-COOH的氢化学位移较大，-CH₃较小”。教师点评“正确，结合多种谱图数据可准确推断结构”。

**课堂小结（5分钟）**

教师提问“有机物结构测定的逻辑链条？”，学生回答“元素分析→实验式→相对分子质量→分子式→官能团确定→结构推断”。教师强调“核心是通过实验数据与谱图信息，运用证据推理建立结构模型”。学生学习效果在能力提升方面，学生具备初步的实验探究能力，能小组合作设计未知有机物结构测定方案，如针对C₄H₁₀O₂，提出先通过元素分析确定实验式，再结合质谱图确定分子式，最后用红外光谱和核磁氢谱验证官能团与结构；证据推理能力显著增强，能综合多种谱图数据逻辑推理，例如通过乙醇核磁氢谱3组峰面积比3:2:1，排除甲醚结构（1组峰），建立“峰面积—氢原子数量”的对应关系。模型认知水平提升，能运用球棍模型搭建乙醇、乙酸等分子结构，将微观结构可视化，深化“结构决定性质”的核心观念。

科学探究与创新意识得到培养，学生能主动质疑课本案例，如提出“若未知物存在同分异构体，如何进一步区分”，并通过查阅资料补充X射线衍射等现代测定方法；社会责任感增强，通过青蒿素结构测定案例，体会有机化学在药物研发中的价值，认识到严谨的科学态度对化学研究的重要性。整体而言，学生能将课本知识转化为解决实际问题的能力，为后续有机合成与性质学习奠定坚实基础。板书设计①结构测定逻辑链条：元素分析→实验式（原子个数比）→相对分子质量→分子式→官能团确定（红外光谱）→结构推断（核磁氢谱）

②核心概念与方法：元素分析（C%、H%、O%）、质谱（m/z，相对分子质量）、红外光谱（官能团特征峰，如-OH、C=O、C-O）、核磁氢谱（峰数=氢原子种类，面积比=氢原子个数比）

③实例分析（乙醇）：元素分析数据（C:52.14%,H:13.13%,O:34.73%），质谱m/z=46，红外光谱3300cm⁻¹（-OH）、1100cm⁻¹（C-O），核磁氢谱3组峰（面积比3:2:1），结构式CH₃CH₂OH作业布置与反馈作业布置：

1.基础巩固：完成课本P65“练习与应用”第1、2题，计算未知有机物的实验式及分子式，巩固元素分析与质谱法的应用。

2.综合应用：给定某有机物（C₃H₆O₂）的元素分析数据（C:48.65%,H:8.11%,O:43.24%）、质谱图（m/z=74）、红外光谱图（1740cm⁻¹强峰，3000cm⁻¹附近无峰）、核磁氢谱图（2组峰，面积比1:3），推断其结构并写出推断过程。

3.拓展延伸：查阅资料，了解阿司匹林（C₉H₈O₄）的结构测定方法，简述至少两种现代分析技术在其中的应用，撰写100字短报告。

作业反馈：

批改时重点关注学生是否掌握结构测定的逻辑链条（元素分析→分子式→官能团→结构推断），核磁氢谱解析中“峰数=氢原子种类，面积比=氢原子个数比”的对应关系是否准确。针对共性问题（如红外光谱中C=O峰与-OH峰的区分），下次课可增加对比练习；对综合题中忽略同分异构体的学生，补充乙醇与甲醚的核磁氢谱对比案例。个别学生实验式计算错误，面批时强调原子个数比化简步骤。拓展作业选取典型报告课堂展示，强化现代技术应用意识。典型例题讲解例1：某有机物含碳52.14%、氢13.13%、氧34.73%，实验式为C₂H₆O，相对分子质量46，求分子式。

答案：C₂H₆O（实验式式量46，与相对分子质量相等）。

例2：质谱图显示m/z=46处有最强峰，推测该有机物的相对分子质量。

答案：46（m/z值即相对分子质量）。

例3：红外光谱在3300cm⁻¹有宽峰，1710cm⁻¹有强峰，推测可能含有的官能团。

答案：-OH（3300cm⁻¹）、C=O（1710cm⁻¹）。

例4：核磁氢谱有3组峰，面积比3:2:1，推断乙醇（CH₃CH₂OH）中氢原子种类及数量