【word】 用问题引领化学实验教学——＂乙烯的制取、化学性质验证实验及理论解释＂教学反思

【word】 用问题引领化学实验教学——＂乙烯的制取、化学性质验证实验及理论解释＂教学反思 用问题引领化学实验教学——:乙烯的制取、化学性质验证实验及理论解释:教学反 思 用问题引领化学实验教学 —— “乙烯的制取,化学性质验证实验及理论解释”教学反思 李小军 (江苏省东台中学,224200) 摘要:学习就是一个不断发现问题,解决问题的过程.教学 中应通过高质量的问题或层层递进的问题串,引发学生的深度思 考.在”乙烯的制取,化学性质验证实验及理论解释”一节实验教学 中,以实验现象为出发点,不断创设激发认知冲突的问题,促使学生 在探索问题的过程中.产生”愤”“悱”状态,萌生主动学习的动机和 欲望,以问促思,以问导学,对化学实验进行有目的,有程序的观察 和思考,从而促成感性认识向理性认识的升华. 关键词:实验问题探究 化学课程在”过程与方法”目标体系 中指出:要具有较强的问题意识,能够发现和 提出有探究价值的化学问题,敢于质疑,勤于 思考.在课堂教学中,如何引领学生发现问 题?现代教学理论认为,问题总是伴随着一 定的情境而产生的.问题情境的好坏将直接 影响问题解决的过程. “乙烯的制取,化学性质验证实验及理论 解释”涉及的主要是乙烯的分子结构,实 验室制法和乙烯的化学性质,在乙烯的化学 82 性质中,出现了另一种重要的有机反应类 型——加成反应.这是学生在系统地学习了 烷烃,初步了解有机化学方法的情况下,学习 的叉一类烃,在教材中占据重要的地位.同 时,乙烯是一种重要的化工原料和产品,在工 农业生产,日常生活,能源,药物等方面应用 非常广泛.教材从乙烯分子的组成推导出它 的电子式,再由电子式写出结构式,并从乙烯 分子中含有碳碳双键,说明乙烯是烯烃中最 简单的一种烃.由于乙烯的分子结构是理解 教育研究与评论?中学教育教学鬻嫡举誊ll 乙烯的化学性质的基础,因此,教材在乙烯的 化学性质前,先介绍乙烯的分子结构,旨在使 学生体会到分子结构与性质的辩证关系—— 先利用乙烯的球棍模型和比例模型,给学生 以感性认识;接着,通过乙烯的键角,键长,键 能等物理常数,特别是把乙烯分子中碳碳双 键的键能(615kJ/mo1)与乙烷分子中碳碳单 键的键能(348kJ/too1)相比较,从而说明乙烯 的双键中有一根键易断裂,它的化学性质比 烷烃活泼,能跟其他原子或原子团结合,即乙 烯可以起加成反应的原因,让学生形成理性 认识.加成反应是烯烃的重要性质之一,而 乙烯跟酸性高锰酸钾或溴水的反应则是鉴别 烷烃和烯烃的重要反应. 基于这样的分析,在”乙烯的制取,化学 性质验证实验及理论解释”一节实验教学中, 我用一个个问题启发学生思考,引领学生主 动探索,在问题解决的过程中,不断发现新的 问题,取得了较好的教学效果. 【片段l】新课引入 (教师从口袋里拿出一个半生不熟的西 红柿.) 师同学们,这是什么? 生西红柿. 师能吃吗? 生有点生,不能吃. 师有办法让它快点熟吗? 生把已熟的香蕉和西红柿一起包扎在不透 气的塑料袋里. 师这种方法为什么有效果呢? 生香蕉成熟后会释放出大量的乙烯,而所 释放出来的乙烯能加速西红柿的成熟. 师看来乙烯是一种重要的催熟剂,本节课 我们重点探讨乙烯. 【片段2】乙烯的制取和性质实验 乙烯的制取反应原理是:用乙醇和浓硫 酸按体积比1:3混合加热,使混合物温度迅 速上升至170?,就会产生乙烯. 聚焦课堂 师为什么浓硫酸的量要比乙醇的量多,反 应温度要迅速上升至170?? 生在该反应中,要通过浓硫酸的脱水性,使 乙醇转化为乙烯.如果浓硫酸的量少了, 就明显受到乙醇的稀释,浓度稀了,脱水 性就表现不出来了;该反应在140?时会 发生分子间脱水生成副产物乙醚,若迅速 升至170?,可尽量减少副反应的发生. 师根据这种原理,我们应该选择什么样的 装置? (学生展开热烈讨论,说出多种可行的装 置.教师评价学生讨论的各种装置的优 缺点,总结出最合理的装置.) 师好,下面我们根据这样的装置制取乙烯, 同时验证一下乙烯的化学性质(与溴水, 与高锰酸钾溶液,点燃的反应).做这些 实验时,要注意哪些要领? (学生讨论,教师总结,提出实验注意点: (1)烧瓶中加入碎瓷片;(2)温度计的水 银球要插入到液体中部.实验要求:(1) 同桌之间注意配合协作,讲究效率;(2) 严格按照课本的要求,注意实验操作的 性;(3)仔细观察实验现象,及时记 录,质疑;(4)爱护环境,力求减少污染.) 师本实验为什么要有这些注意点? 生加入碎瓷片是为了在被加热的液体中形 成气化中心,起到防液体暴沸的作用;温 度计的水银球要插入到液体中部,可有 效地监控反应液的温度,毕竟该反应的 温度高低对产物成分的影响较大. 【片段3】讨论实验所有可能的现象及 纯净乙烯的制备 课本上介绍的实验现象:(1)乙烯是无色 稍有气味的气体,难溶于水.(2)乙烯使橙色 的溴水褪色.(3)乙烯使酸性高锰酸钾溶液 褪色.(4)乙烯易燃,有明亮的火焰,同时发 出黑烟.课本上没有介绍的实验现象:(1)加 热反应到一定程度时,烧瓶中混合液变黑. 教育研究与评论?中学教育教学83 (2)有气体产生时,可闻到一股刺激性气味. 师黑色物质是什么?为什么会出现课本上 没有介绍的现象?请小组讨论. 生黑色物质是碳,乙醇不仅被浓硫酸脱水 了,而且与浓硫酸发生了氧化还原反应. 黑色的碳还可以继续与浓硫酸反应,再 次产生刺激性气味的二氧化硫和另一副 产物二氧化碳. 师同学们有没有注意到,刚才我们制得的 乙烯在燃烧时,并不像课本上描述的那 样发出明亮的火焰,这到底是为什么呢? 生刚才实验得到的乙烯太不纯净了,里面 含有二氧化硫和二氧化碳等气体杂质, 导致乙烯燃烧受到影响. 师既然制得的乙烯中含杂质气体,那么,气 体使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,能 否说明它是乙烯的性质? 生不能,因为二氧化硫的还原性也能使溴 水和酸性高锰酸钾溶液褪色. 师尽管二氧化硫和乙烯都能使溴水褪色, 但没有其他不同的现象来说明乙烯与溴 水发生了反应呢? 生乙烯与溴水的反应产物与水互不相溶, 出现分层现象;而二氧化硫和溴水的反 应产物都易溶于水,没有此现象. 师怎样才能得到较纯净的乙烯?请同学们 讨论:如何改进实验装置提高乙烯的 纯度? (学生讨论,得出结论:在发生装置和收 集装置之间连接装有氢氧化钠溶液的洗 气瓶,以除去二氧化碳和二氧化硫两种 杂质气体.教师展示改进后的实验 装置.) 师好,为了证实纯净乙烯的性质,下面我用 改进后的装置重新做乙烯的性质实验, 请同学们仔细观察. (实验现象与课本上的描述完全吻合,特 别是燃烧发出的火苗明亮度比有杂质气 84 体燃烧的明亮度强多了.) 【片段4】乙烯的分子结构和化学性质 理论解释 师乙烯为什么具有上述化学性质呢?结构 决定性质,理论解释须从它的结构谈起. (课件展示乙烯分子的球棍模型和比例 模型,以及分子式,电子式,结构式,结构 简式.) 师乙烯分子为什么能使溴水等褪色呢?它 们是如何反应的呢? (教师课件展示反应方程式.) 师请同学们分析反应的实质,旧的价键是 如何断裂,新的价键是如何形成的. 生碳碳单键(C,C)键能348kJ/tool,碳碳 双键(C—C)总键能615kJ/rnol,键能比 大于1:2,究其原因,在于碳碳单键是 键,而碳碳双键中有一根键是a键,另一 根键是键,兀键的键能远小于键,因 而键易断裂,o键较稳定,不易断裂. 当键断裂后,成键的两个碳原子将呈 现为单电子,处于不稳定状态,它们将分 别跟溴分子断裂后出现的溴原子重新形 成新的碳溴.键,生成新的分子.我们 通常把这样的反应称为加成反应. 师同学们,(展示方便袋)知道方便袋的主 要成分是什么吗? 生聚乙烯. 师聚乙烯是乙烯通过加聚反应得来的.加 聚反应是加成反应的一种特殊形式,看 来该反应的实质也是键断裂的结果., (教师用计算机课件模拟乙烯的加成,加 聚反应.无数个乙烯分子通过断裂 键,碳原子成为单电子,然后重新组合形 成新的共价键.最终出示反应方程式.) 师那么,乙烯的燃烧现象,酸性高锰酸钾溶 液的褪色义是怎么回事呢? 生都是乙烯被氧化的结果. 教育研究与评论?中学教育教学聚焦课堂 (课件展示乙烯燃烧的反应方程式.) 师为什么乙烯燃烧的火苗比甲烷燃烧的火 苗更明亮? 生这主要是因为乙烯的含碳量高,产生的 水量相对少,带走的热量也会少,火苗的 温度就高,就会更明亮了. 师烷烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色吗? 生不能., 师为什么乙烯能,烷烃却不能呢? 生烷烃和乙烯都有a键,但烷烃中没有不 键,看来乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 也跟兀键有关啊! 师正因为如此,可以用此现象来区别烷烃 与乙烯. “学贵质疑”.学习就是一个不断发现问 题,解决问题的过程,通过高质量的问题或层 层递进的问题串,引发学生的深度思考.片 段l中,笔者正是采用了西红柿如何催熟这 种富有生活气息的问题情境,巧妙设疑,使学 生很自然地融入到乙烯的探究学习之中.片 段2中,由于教材对实验室制备乙烯的药品 用量比例和反应条件的原因没有解读,笔者 便设置了问题:”为什么浓硫酸的量要比乙醇 的量多,反应温度要迅速上升至170??”作为 探究性教学活动的内容,本意并不在增加知 识,而是借机说明有机反应的复杂性,以及反 应条件对有机反应的成败和产物有着非常大 的影响,为学生今后学习新的有机反应提高 认识,打好基础.片段3中,教师指出实验的 实际现象与课本描述的现象有较大差异,提 出的问题充分考虑了学生的学习能力,已有 的知识经验与所要探究的任务是否相适应, 比如:”黑色物质是什么?”学生自然而然会与 已学过的浓硫酸的脱水性联系起来;紧接着, 围绕主问题:”乙烯中有杂质气体吗?”从不同 的侧面和不同的层次连续提问题:”乙烯燃 烧时并不像课本上描述的那样发出明亮的火 聚焦课堂 焰,这到底是为什么呢?”“含杂质的乙烯使溴 水和酸性高锰酸钾溶液褪色,能否说明它是 乙烯的性质?”“有没有其他不同的现象来说 明乙烯与溴水发生了反应呢?”学生在对这些 问题的探究中,不仅证实了制得的乙烯确含 杂质气体的事实,而且促使主问题的探究更 加全面和深入;最后,提出具有挑战性的问 题:”如何改进实验装置提高乙烯的纯度?”以 此引领学生的思维向更深层次递进,提高分 析问题,解决问题的能力.而重新的实 验得到的现象验证了课本描述乙烯的性质, 更把课堂教学推向了一个小高潮.片段4 中,为了进一步扩大实验成果,笔者则把重点 放在了乙烯化学性质的理论分析上,从结构 决定性质入手,引导学生通过数据的对比讨 论,得出结论:乙烯分子的碳碳双键中有一根 较为脆弱的不键,从而导致了乙烯的化学性 质较为活泼.最后引出乙烯的重要反应类 型——加成反应和氧化反应的实质,为今后 不饱和烃化学性质的理解做了很好的铺垫. 本节课教学,笔者没有按照教材编排的 顺序实施,而是先让学生做实验,后以实验现 象为出发点,不断创设激发认知冲突的问题, 促使学生在探索问题的过程中,产生”愤” “悱”状态,萌生主动学习的动机和欲望,以问 促思,以问导学,对化学实验进行有目的,有 程序的观察和思考,最后在感性认识基础上 形成理性认识,学生真正成为一个发现者,研 究者,探索者.当然,本节课教学板块之间的 过渡衔接不够自然顺畅,小组合作探讨还不 够充分,学生探究过程中教师的引领还不十 分到位,需要进一步改进和提高. 参考文献: [1]胡安华.”氯气的生产原理”的探究教学实 践和反思[J].中学化学教学参考,2010(6) [2]张发新.认知冲突课堂提问有效性的 一 种特质[J].化学教育,2OLO(6) 教育研究与评论?中学教育教学86