3、自主学习
学习任务4:学生自由探究苯分子的可能结构,并通过分组实验初步筛选出合适的结构。
学习活动1:引导学生填写表格,回忆已学过的知识。
学习活动3:展示学生书写的苯分子结构,观察并小组交流,对结构特征进行分析。
展示:
CH≡C-CH2-CH2-C≡CH
CH2=C=CH-CH=C=CH2
CH2=CH-CH=CH-C≡CH
CH3-C≡C-C≡C-CH3
学习活动4:学生设计实验探究苯分子的结构,筛选出合适的结构。
探究实验设计:
a苯与酸性高锰酸钾溶液混合
b苯与溴水的混合(引导分析萃取现象)
c苯与溴的四氯化碳溶液混合
[设计意图]学生在确定苯分子的组成后,就纷纷猜想苯分子的结构。学生凭借甲烷、乙烯的知识和经验,经过知识的同化与迁移,发挥丰富的想象力,写出多种链式结构,全部含有碳碳双键或碳碳叁键。
苯分子的结构究竟是怎样的?此时老师有意识地引起学生的思维矛盾,引导学生设计简单的实验来验证上述结构:用溴水和酸性高锰酸钾溶液来检验。实验结果否定了学生原来的所有假设。
学生又面临着一个新的矛盾,当前学内容与原有知识和经验不平衡,需要对原有知识和经验进行改造重组。为此,学生积极思考,展开讨论和争论,并试图为解决问题提出种种方案。
学习任务5:教师的引导下定向探究苯分子的结构
学习活动1:根据教师提供的信息,继续推测苯分子的结构
信息1:科学家们做了许多有关苯的性质实验,试图从性质出发推导出苯的.结构,其中有这样两个实验引起了科学家们的注意:①1mol苯在一定条件下可以与3mol氢气发生加成反应生成环己烷:C6H6+3H2→C6H12;②苯与液溴在铁粉存在时发生取代反应:C6H6+Br2→C6H5Br+HBr,并且苯的一溴取代物只有一种结构。
学习活动2:根据教师提供的科学家解决问题的探索过程、实验事实等信息,正确认识凯库勒提出的苯的单双键交替结构。
信息2:凯库勒的苯分子结构学说
1866年,凯库勒(F. A. Kelule)提出关于苯的两个假说:①苯的六个碳原子形成平面六角闭链;②各碳原子间存在着单双键的交替形式。
凯库勒发现苯分子具有环状结构的经过,带有传奇般的色彩:他受到了梦的启发。但这主要得益于他的建筑学造诣和丰富的空间想象力;得益于他勤奋钻研的品质和执著追求的科学态度。
但是,这个假说只受“苯的一溴代物只有一种”事实支持,而不能解释另两个事实:苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色;苯的邻位二取代物没有同分异构体。于是,凯库勒在1872年又提出互变振动假说来补充说明自己的观点。
电脑模拟:互变振动假说
学习活动3:根据键长的数据进一步评价凯库勒的假说。
信息:
烃分子中碳碳键的键长
共价键
键长/pm 苯分子中碳碳键 140 碳碳单键 154 碳碳双键 133
[设计意图]以探究为手段再现人类科学知识形成历程的片断,使科学家的发现与学生的发现融为一体;让学生逐步领悟自然科学的探究方法,当利用已有知识和经验不能解释某种事实时,可以大胆进行猜测、提出假说。假说只有被实验或现代科技手段测得的数据所证实时,才能成为理论,当因为新的事实出现而暴露出缺陷,理论再被修正和发展。学生从中感悟到科学结论是相对真理,随时准备接受实践的检验。一个科学问题的解决引发另一个科学问题的产生,这是科学发展的必然,也应该是教学成功的必然。
讲述化学家的轶事趣闻,激起学生的联想和好奇心之后,适时地明确指出向化学家学习他们的高尚品德,澄清某些背离科学精神的错觉。
学习任务6:感受技术手段的更新推动了科学的发展
学习活动:观看信息和图片,准确理解苯分子的结构
信息1:1935年,科学家詹斯用X射线衍射证实了苯分子结构是平面正六角形,再次说明假说①能够反映客观事实。虽然苯分子中没有交替存在的单、双键,但苯分子中的碳碳键是介于单、双键之间的一种独特的键,其结构简式为:
展示模型和图片:
苯的比例模型和球棍模型
苯分子电子云照片
用电子显微镜拍摄的苯分子照片
聚苯胺彩色的扫描隧道显微镜图像(中国科学院化学所的科学家们运用纳米技术拍摄)
[设计意图]苯分子结构的现代解释过程涉及较多现代化手段和学生现阶段无法掌握的理论,为让学生对科学过程发展的技能有所认识,采用以教师指导下的定向探究。及时补充、运用科技新信息,以丰富学生的视野,开阔他们的思路。在新技术的支持下,我们可以更加真切地看到分子的结构,之前种种的猜测都在这里揭晓;学生可以更好地感悟世界的美好与神奇,不断探索自然的奥秘。
学习任务7:由苯分子的结构推测苯的化学性质
学习活动1:学生采用讨论交流的方式,由苯分子的结构推测苯的化学性质
学习活动2:观看多媒体动画给出苯的溴代反应和硝化反应
多媒体课件模拟:苯的溴代反应和苯的硝化反应
学习活动3:书写相应的化学方程式。
学习活动4:在教师的指导下,归纳总结苯的化学性质——苯易燃、易取代难加成。
[设计意图] 用多媒体动画模拟苯的溴代反应和硝化反应,降低学生认识的难度。引导学生认识甲烷、苯发生取代反应的不同。
学习任务8:概括总结苯的广泛用途。
学习活动:学生展示课前搜集的苯及其化合物的制品。
[设计意图]从学生已有的生活背景出发组织教学,激发学习兴趣,使学生感到有机化学就在他们的实际生活之中。强化理论与实际的联系,使学生能够学以致用。
4、协作学习,发现规律,得出结论
小结:
苯分子结构
苯的物理性质
苯的化学性质
用途
(设计意图)所有的学生都有效地全程参与各个环节,努力收集证据,根据多元智能理论,学生因智力类型不同而做出不同的多元“发现”结论,教师根据学生最邻近发展区提出问题,耐心地参与并引导学生做出合理的解释,引领学生凭借搜集的各种信息资料和逻辑推理进行讨论、交流。交流中生生互动、师生互动,用清晰的语言表达不同的观点,经过讨论、补充和修正,学生的多元“发现”统一了起来,既能培养合作精神、提高交流能力,又能让学生理解科学的多元性和其内在的统一性。 5、效果评价
课堂练习:
1、有三只失去标签的试剂瓶,分别装有苯、水、酒精,不用其他任何试剂,如何鉴别它们?
2、写出下列反应的化学方程式,并判断反应类型。
①苯与液溴反应
②苯与浓硫酸、浓硝酸混合液的反应
③用苯制环己烷的反应
④苯在空气中完全燃烧的反应
3、填写下表:
(设计意图)根据学习效果的评价,教师要再创造教学情境,设计有一定针对性的补充练习,变换问题角度与方式,启发学生将知识进行整合运用,反思探究过程和方法,以纠正原有的错误理解或片面的认识,以达到较深层次的意义建构。
结束语:苯是一种重要的化工原料,用途广泛。但在使用苯时,要注意安全。沈阳苯罐燃烧爆炸,金州火车站及时抢险,避免苯罐燃烧爆炸;2005年11月13日,吉化公司双苯车间发生爆炸,松花江水受到严重污染。
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