【2019】人教版高中化学选择性必修3 第一章 第二节 研究有机化合物的一般方法 教学设计

人教版(2019)高中化学选择性必修3第一章第二节研究有机第一章有机化合物的结构特点与研究方法【教材分析】本节通过解决实际问题的形式，让学生初步了解怎样研究有机化合物，应该采取什么步骤和常用方法等，从中体验研究一个有机化合物的过程和科学方法。由于中学条件所限，对现代学科素养1.了解有机化合物分离、提纯的原理和操作，能结合实际情况应用蒸馏、萃取或重结晶的方法进行有机化合物的分离和提纯。a.掌握有机化合物的分离和提纯的一般方法及蒸b.能够运用所学知识分离和提纯简单的混合物，以教学重点：有机化合物分离、提纯的原理和操作，能结合实际情况应用蒸馏、萃取或重结晶的方法【课前准备】讲义教具【教学过程】【新课导入】青蒿素的提取、确定结构、人工合成的历程确定青蒿素成功合成了青蒿素成功合成了青蒿素确定结构青蒿素的提取确定结构【新课讲授】通过学习青蒿素研究的全过程，试总结青蒿素的【学生活动1】【总结】研究有机化合物的一般方法式分离提纯确定分子式【过渡】从天然资源中提取有机化合物，通常得到的是含有杂质的粗品工厂生产和实验室合成的有机化合物往往有未反应的原料和反应副产物等。进行有机化合【学生活动2】2.在提纯、分离青蒿素时，用到了哪些方法?【讲解】1.不增加新的杂质；不减少被提纯的物质；被提纯物质和杂质易分离；被提纯物质易恢复原状态。【总结】【讲解】②液态有机化合物含有少量的杂质，而且该有机化合物热稳定性较高，其沸点与杂质的沸点相差较大(一般约大于30℃)【展示】蒸馏装置【学生活动3】3.冷却水的流动方向是什么?【讲解】2.温度计水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处；3.冷却水的流动方向是下口进、上口出。【学生活动4】二氯甲烷四氯化碳沸点【讲解】2.萃取种溶剂中的过程。【讲解】【学生活动5】1.萃取和分液常用的玻璃仪器?【答案】1.原理：苯甲酸在水中的溶解度随温度变化较大，通过重结晶可以使它与杂质分离。重结晶法的一2.加热可促进苯甲酸的溶解。趁热过滤可避免苯甲酸提前结晶析出。3.玻璃棒的作用：①溶解时搅拌，加快溶解速度；②过滤、洗涤时引流；③干燥时用于转移晶体。4.用适量蒸馏水洗涤过滤器中的苯甲酸晶体，取一烧杯收集n次洗涤后的滤液，滴加几滴硝【讲解】(2)重结晶利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将杂质除去。(3)重结晶条件②被提纯的有机化合物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大，能够进行冷却结晶。(4)如果重结晶所得的晶体纯度不能达到要求，可以再次进行重结晶以提高产物的纯度通过本节课的学习，掌握有机物分离和提纯方法：蒸馏、萃取、重结晶。并能够结合实际情况应用蒸馏、萃取或重结晶的方法进行有机化合物的分离和提纯【检测反馈】1.下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法，正确的是()【解析】A.蒸馏时，温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处测定馏分的温度，故A错误；B.碘与CCL4互溶且沸点不同，可采用蒸馏的方法分离，故B错误；C.在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后需要趁热过滤除去杂质，为了防止趁热过滤时苯甲D.在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后要先加入少量蒸馏水，再趁热过滤除去杂质，最后冷却结晶获得苯甲酸，故D错误。故选C。D.用装置④电解精炼铜，d电极为粗铜，c电极为精铜【答案】D【解析】D.电解精炼铜时，粗铜作阳极、纯铜为阴极，所以d为粗铜、c为纯铜，故D正确；3.《本草纲目》记载了民间酿酒的工艺：“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”,“以烧酒复烧二次……”在实验室中模拟上述过程，用到的仪器是()【解析】根据“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”,“以烧酒复烧二次...”可知，酸坏之酒中含有乙酸，乙酸和三次分离操作分别是()③CBC.①蒸馏；②分液；③分液D.①分液；②蒸馏；③结晶、过滤【解析】乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液，可用分液的方法分离，溶液中的主要成分为乙酸钠和乙醇，二者沸点相差较大，蒸馏可得到乙醇，乙酸钠加入硫酸，得到乙酸和硫酸钠，二者沸点相差较大，蒸馏可得到乙酸，故B正确。故选B。5.中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是作【解析】A.《黄白第十大》中“曾青涂铁，铁赤如铜”主要发生了铁和硫酸铜溶液的置换反B.唐代《真元妙道要略》中有云“以硫磺、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起烧手、面及屋舍者”,描述材料二、物质沸点//℃易溶于水和乙醇互溶回答下列问题填写序号：A.蒸馏法B.萃取法C.“溶解、结晶、过滤”的方法D.分液法①将碘水中的碘提取出来的方法是②将混有少量氯化钠的纯碱粉末中提纯出纯碱，最好应用③将乙二醇和丙三醇相互分离的最佳方法是口(2)掌握仪器的名称、组装及使用方法是中学化学实验的基础，下图为蒸馏实验装置。①写出下列仪器的名称：(3)为达到下表中的实验目的，请选择合适的试剂及实验方法，将其标号填入对应的空格供选择的化学试剂及实验方法A.加入足量盐酸，过滤B.滴加酚酞试液，观察现象C.加稀HNO₃和AgNO₃溶液，观察现象D.分别加入氯化钡溶液，观察现象证明Na₂CO₃溶液具有碱性鉴别Na₂SO₄溶液和NaC1溶液检验自来水中是否含有CI除去Cu中少量的Fe【解析】(1①碘不易溶于水，易溶于有机溶剂，则选择萃取法从碘水中提取单质碘，然后分液可得单质碘和有机物的混合物，蒸馏得到碘单质；离，即用热水把固体溶解配制成饱和溶液，等液体冷却后，因为碳酸钠的溶解度随温度变化大，而NaCl小，所以碳酸钠析出，而氯化钠留在母液当中，反复多次也试液，观察现象，故选B;故选D;检验氯离子，先用硝酸把要检验的溶液酸化，然后再加入硝酸银溶液，如果出现了白色沉淀，说明溶液里含有氯离子，故选C;向固体混合物中加入足量的盐酸，铜与盐酸不反应，而铁与盐酸反应生成氯化亚铁溶液和氢气，然后过滤即可除去少量的铁，故选A;故答案为B;D;C;A。通过本节课的学习，了解有机化合物分离、提纯的原理和操作，能结合实际情况应用蒸馏、萃取或重结晶的方法进行有机化合物的分离和提纯。通过苯甲酸重结晶的实验探究，感受科学研究的方法，掌握有机化合物的分离和提纯的一般方法第一章有机化合物的结构特点与研究方法第二节研究有机化合物的一般方法【教材分析】本节通过解决实际问题的形式，让学生初步了解怎样研究有机化合物，应该采取什么步骤和常用方法等，从中体验研究一个有机化合物的过程和科学方法。由于中学条件所限，对现代物理方法只要求初步改变的了解，不涉及过多的名词术语，通过多种教学媒体了解质谱、红外学科素养3.了解现代仪器分析在有机化合物组成和结c.证据推理：通过提取和分析谱图中的有效信息推测分析结构d.宏观辨识：初步了解质谱、红外光谱、核磁共5.能依据波谱分析数据推断简单有机化合物e.科学探究：通过化学实验和某些物理方法可以确定有机化合物的分子结构讲义教具【教学过程】【新课导入】准确称量的样品置于一燃烧管中，经红热的氧化铜氧化后，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂(附在石棉上粉碎的氢氧化钠)及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的二氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量，如果碳与氢的百分含量相加达不到100,而又检测不出其他元素，则差数就是氧的百分含量。本法的特点是碳氢分析在【新课讲授】元素定量分析通过无机物的质量推算出该有机物所含各元素的质量分数，然后计算出该有机物分子内各元素原子的最简整数比，确定其实验式(也称最简式)。李比希后经多次实验，总结出测定仅含C、H、0的有机物组成的方法，被称为李比希法。他用Cu0作氧化剂，将仅含C、H、0元素的有机化合物氧化，生成的CO₂用KOH浓溶液吸收，H₂O用无水CaCl₂吸收。根据吸收剂在吸收前后的质量差，计算出有机化合物中碳、氢元素的质量分数，剩余的就是氧元素的质量分数，据此计算可以得到有机化合物的实验式。【学生活动1】未知物A的实验式的确定a)氧的质量分数为34.7%;【讲解】李比希还建立了含氮、硫、卤素等有机化合物的元素定量分析法方法，这些方法为现代元素定量分析奠定了基础。现在，元素定量分析使用现代化的元素分析仪，分析的精确度和分析速度都达到了很高的要求。【过渡】元素定量分析只能确定有机化合物分子中各组成原子的最简整数比，得到实验式。要确定它的【讲解】质谱仪用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子形成带正电荷得到它们的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。以质荷比为横坐标，以【展示】【讲解】质荷比为46,因此A的相对分子质量为46。由此可以推算出A的分子式也是C₂H₆O。【展示】【设疑】质谱图中的碎片峰对我们确定有机化合物的分子结构有一定帮助，但未知物A究竟是二甲醚还是乙醇?【过渡】确定比较复杂的有机化合物的分子结构，仅靠质谱法是很难完成的，需器，进行红外光谱、核磁共振氢谱、X射线衍射谱等波谱分析。【讲解】红外光谱利用有机化合物受到红外线照射时，能吸收与它的某些化学键或官能团的振动频率相谱图中不同化学键或官能团的吸收频率不同，因此分析有机化合物的红外光谱图，可获得【展示】【学生活动2】观察未知物A的红外光谱，分析未知物A的官能团。透过率/%透过率/%波数/cm-¹图1-16未知物A的红外光谱【讲解】从图中可以找到C—0,C—H,0—H的吸收峰，因此可以初步推测该未知物A是含有羟基官能【讲解】氢原子核具有磁性，如果用电磁波照射含氢元素的化合物，其中的氢核处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率的位置也不同，具有不同的化学位移(用δ表示),而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。核磁共振氢谱图可以获得该有机化合物分子中有几种不同类型的氢【学生活动3】观察乙醇和乙醚的核磁共振氢谱图，结合未知物A的核磁共振氢谱图，分析未知物A的结构。0δ图1-18未知物A的核磁共振氢谱δ【讲解】未知物A的核磁共振氢谱图可以判断A中含有3种处于不同化学环境的氢原子，其个数比为【讲解】将X射线衍射技术用于有机化合物(特别是复杂的生物大分子)晶体结构的测定，可以获得更为直接而详尽的结构信息。【展示】我国科学家通过X射线衍射获得的青蒿素的分子结构。回顾本节课的内容，有机物结构的确定方法：利用化学方法确定实验式，再利用质谱确定分子质量，由实验式和相对分子质量可得出分子式，可利用红外光谱法A.分离、提纯一确定化学式一确定实验式一确定结构式B.分离、提纯→确定实验式→确定化学式→确定结构式C.分离、提纯一确定结构式一确定实验式一确定化学式D.确定化学式→确定实验式一确定结构式→分离、提纯【解析】从天然资源提取的有机物，首先得到的是含有有机物的粗品，需经过分离、提纯才能得到纯品，再进行鉴定和研究未知有机物的结构与性质，一般先利用元素定量分析确定实验式，再测定相对分子质量确定分子式，因为有机物存在同分异构现象，所以最后利用波谱分析确定结构式，故对其进行研究一般采取的研究步骤是：分离、提纯一确定实验式一确定分子式(化学式)→确定结构式。故选B。8.某有机物A的分子式为C₄H₁₀O,红外光谱图如图所示，则A的结构简式为()透过率%透过率%C.CH₃CH₂CH₂OCH₃【解析】红外光谱图中显示存在对称的甲基、对称的亚甲基和醚键，可得分子的结构简式为【解析】