基于大单元教育理念的《乙醇与乙酸》整体单元设计
单元基本信息
学科 化学 年级 高一
课程标准模块 乙醇与乙酸是人类较早发现、制备和应用的有机化合物,在生活和生产中的用途广泛,学生十分熟悉;二者也是醇类和羧酸这两类烃的含氧衍生物的典型代表。教材在第二节介绍了乙烯,反应产物中涉及卤代烃,学生已经初步接触了含有官能团的有机物。本节在此基础上,结合乙醇的实例给出官能团的概念,让学生从结构的角度理解决定有机物分类与化学性质的特征基团,并从官能团转化和物质类别变化的角度认识有机物之间的转化,初步认识有机合成。同时,教材在本节最后结合官能团的作用,从结构和性质的角度对常见有机物进行分类,通过“方法导引”栏目初步总结认识有机物的一般思路,使学生掌握方法,进一步强化有机物的认知模型。 本节教材从化学史实和生活实例引入乙醇,学生容易就此根据经验总结出乙醇的物理性质。然后再通过分析分子结构引入取代基和烃的衍生物概念,指出衍生物的分子中含有官能团,与母体化合物烃的结构不同,因此性质也有所区别,深化学生对“结构决定性质”这一化学基本观念的理解。教材编入乙醇与钠反应的实验,并分析乙醇与乙烷具有不同化学性质的原因,由此引人官能团的概念。这样既介绍了代表性物质的化学性质,又让学生认识到官能团对有机物化学性质的决定作用。 教材中乙醇的氧化反应重点在于催化氧化,其中包含了生物体内酶催化的氧化反应,以及乙醇与高锰酸钾等氧化剂的反应,由此打通了从乙烯到乙醇、乙醛、乙酸的物质转化链。教材在本节和本章最后编入相关习题和“整理与提升”,帮助学生分析这一转化过程中的官能团和物质类别变化,深化其对有机物性质与转化关系的认识。 在介绍乙酸时,教材通过学生熟悉的食醋引入乙酸的物理性质,再通过结构简式引入羧基。基于学生的生活经验和已学过的无机酸的通性,学生容易理解乙酸的酸性。因此教材对这部分内容未作更多介绍,而是通过栏目让学生自行设计实验方案比较酸性,进行知识迁移,培养证据推理与科学探究的学科核心素养。这些内容可与“实验活动9”适当整合,以提高教学效率。酯化反应是重要的有机化学反应,教材用了较多篇幅进行介绍,并结合具体性质与用途附带介绍酯类物质。由于选择性必修模块“有机化学基础”还要继续学习该反应,此处的教材不涉及同位素示踪等与反应机理相关的内容,而是结合该反应的特征复习和应用化学反应速率与限度的知识。
使用教材版本 人教版(2019)必修 第二册
单元名称 第七章第三节乙醇与乙酸
单元课时数 3
一、单元学习主题分析
主题名称 基于大单元教育理念的《乙醇与乙酸》整体单元设计
主题概述 乙醇与乙酸是两种重要的烃的含氧衍生物,也是生活中常见的两种有机化合物。《普通高中化学课程标准(2017年版)》实施建议中指出,在教学中教师应重视大单元内容主题的选择和组织,紧密联系生产、生活实际,使学生认识到化学能够创造更多物质财富以满足人们日益增长的美好生活需要,使学生能综合运用所学知识解释和解决有关的问题。在教学中渗透大单元教育理念,结合乙醇与乙酸在不同领域中的应用,创设真实的问题情境和探究任务,以“提出问题→知识引领→理论支撑→分析问题→解决问题”模式开展教学,引导学生从生活中获取知识,利用知识解释生活现象或解决生活问题。学生在解释真实现象或解决真实问题的过程中,学以致用,把化学学习变得更有意义,深刻感受化学知识的功能价值,认识化学与不同学科领域的联系,增强化学学科价值感和社会责任感。
主题学情分析 (1)已有基础:学生从化学键认识甲烷、乙烯的性质差异,初步形成“结构决定性质”学科核心观念,有利于学生进一步从“官能团”认识乙醇、乙酸的结构与性质。乙醇和乙酸是学生熟悉的两种有机化合物,联系生活经验探究乙醇、乙酸,可加深学生对这两种物质的性质和用途的认识。 (2)发展需求:学生初步学习有机化学,需要在学习中形成“结构决定性质”观念、有机化合物类别意识、探究有机化合物的基本思路与方法,丰富对有机物转化关系的认识。 (3)困难障碍:学生的有机化合物的微观表征能力不足,未能深入化学键的变化认识有机反应的本质,难以将有机物间的转化关系与官能团的化学特性联系起来。
开放性学习环境 本主题单元我将采用在多媒体录播教室进行新授课讲解,同时对学生们的课桌进行分组摆放,利用好备课时间自己录制好的实验演示视频处理一些实验教学的部分同时也能够提高课堂效率,尽可能的爸更多的教学时间还给学生们进行思考与交流。
二、单元学习目标设计
单元学习目标 1 、认识乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的结构和官能团。 2、结合生活经验和知识基础,掌握乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的物理、化学性质及重要的有机反应,能进行合理猜想后设计实验,并能依据实验现象验证物质结构,发展“证据推理”学科素养。 3、建构羟基、醛基、羧基、酯基官能团的相互转化模型,能运用模型预测陌生有机物的化学性质,从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际 问题,发展“宏观辨识与微观探析”“模型认知”学科素养。 4、认识有机物之间能形成相互联系的统一整体,感受化学反应的规,增强化学学习的信心,以及分析、推理、归纳等学习能力,形成分类、类比等学科思想和严谨认真的求实态度,发展“科学态度与社会责任”学科素养。
三、任务设计
任务1 酒精性质的探究——以乙醇为例 在古诗词中的酒文化为载体引入本节课所需要学习的物质——乙醇。结合生活中已知对乙醇的特点总结乙醇的物理性质(任务1-1)。利用球棍模型的教具尝试分析乙醇具有的结构并加以探究得出乙醇的官能团和结构(任务1-2)。乙醇和钠的反应过程机理并总结反应类型、乙醇的三种氧化方式和对于有机物中连续氧化的总结(任务1-3)。最后是对于乙醇用途的简单介绍和课堂小结(任务1-4)。
任务2 有机酸性质的探究——以乙酸为例 从“杜康酿酒,黑塔酿醋”的历史神话故事如手引出本节课探究的主要物质——乙酸。简单介绍乙酸的物理性质(任务2-1)。使用对比的学习方法结合上节课所学乙醇的知识来学习乙酸的分子结构(任务2-2)。创设情景教学生活中常用米醋去除水壶中的水垢进而讨论乙酸的酸性强弱。创设情景教学生活中为什么陈年老酒格外醇香?辛苦的厨师对于鱼类的烹饪为什么总会选择食醋和料酒的搭配去腥增香?总结得出乙醇与乙酸的酯化反应并讨论反应机理、方程式的书写等关于乙酸化学性质的学习(任务2-3)。最后是对于乙酸用途的简单介绍和课堂小结(任务2-4)。
任务3 甘油三酯的合成——讲解有机化合物的合成和官能团之间的转化 从健康中国每日合理营养膳食对于固醇类摄入含量入手,引出本节课的核心问题:有机化合物的合成和官能团之间的转化。介绍陌生有机物合成过程的分析思维建模(任务3-1)。常见官能团结构名称以及互相之间的转化(任务3-2)。尝试合成已经学习过的乙酸乙酯的合成方法、以及未曾学习过的甘油三酯的合成方法的讨论,增强同学们对于“结构决定性质”“官能团决定性质”的理解(任务3-3)。最后是对于甘油三酯用途的简单介绍和课堂小结(任务2-4)。
四、单元学习评价设计
活动A乙醇的性质探究 诊断并发展学生“宏观现象一微观本质一符号表征”的化学思维和关键能力:诊断并发展学生对推断有机物结构思路的结构化水平(定性水平和定量水平,实验水平);诊断并发展学生对“结构-性质-用途”认识思路的结构化水平。诊断并发展学生对“有机化合物官能团决定性质”的学科思想的认识水平;诊断并发展学生对物质变化的条件和规律的认识水平。
活动B乙酸的性质探究 诊断并发展学生“宏观现象一微观本质一符号表征”的化学思维和关健能力:诊断并发展学生对“结构性质用途”的学科思维的运用水平:诊断并发展学生对“有机化合物官能团决定性质”的学科思想的认识进阶。
活动C有机化合物的合成 诊断并发展学生的模型理解和运用能力:诊断并发展学生对醇类物质的催化氧化反应本质的认识(物质水平、化学键水平),诊断并发展学生解决实际问题的能力水平(孤立水平,系统水平)。
五、单元作业设计
1、乙醇的结构如图所示,下列关于乙醇的说法正确的是( ) A.乙醇与金属钠反应时,断裂①键 B.乙醇溶于水,可以电离出而显碱性 C.在铜作催化剂、加热条件下,乙醇与反应时断裂①⑤键 D.与发生酯化反应时,生成 2、下列物质中不能与发生化学反应的是( ) ①(酸催化) ② ③Na ④(酸催化) A.①② B.①④ C.② D.③④ 3、下列有机化合物属于链状化合物,且含有两种官能团的是( ) A. B. C. D. 4、水杨酸的结构简式为,其分子中含有的官能团是( ) A.碳碳双键和羧基 B.碳碳双键和羟基
C.羟基和醛基 D.羟基和羧基 5、近年,科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法: 。 在常压下反应,冷凝收集,测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法,下列推测不合理的是( ) A.反应温度不宜超过 B.该反应属于消去反应 C.提高催化剂的活性和选择性,减少乙醚、乙酸等副产物是工艺的关键 D.在催化剂作用下,乙醛是反应历程中的副产物 6、实验室用下图装置制取乙酸乙酯(使用的乙醇的结构简式为),下列有关说法正确的是( ) A. 在甲试管中加入药品的顺序:3mL、2mL浓硫酸和2mL B. 乙试管中的饱和碳酸钠溶液可以换成氢氧化钠溶液 C. 从乙试管中分离得到纯净干燥的乙酸乙酯的操作是:振荡、静置、分液 D. 生成的乙酸乙酯的结构简式为 7、A、B、C三种醇同足量的金属钠完全反应,在相同的条件下产生相同体积的氢气,消耗这三种醇的物质的量之比为3︰6︰2,则A、B、C三种醇分子里羟基数之比为( ) A.3︰2︰1 B.2︰6︰3 C.2︰1︰3 D.3︰1︰2 8、乙酸乙酯广泛用于药物、燃料和香料等工业实验室可用乙醇、乙酸和浓硫酸按照如图装置制备乙酸乙酯(沸点77.2℃),下列有关说法不正确的是( ) A.浓硫酸能加快酯化反应的速率 B.仪器的下端管口可以伸入到液面以下 C.分离饱和碳酸钠溶液和乙酸乙酯的方法是蒸馏 D.使用水浴加热可以提高反应物的利用率,增加乙酸乙酯的产率 9、某学习小组设计以下两套装置用乙醇、乙酸和浓硫酸作原料分别制备乙酸乙酯(沸点为77.2℃)。下列有关说法中不正确的是( ) A.浓硫酸能加快酯化反应速率 B.碳酸钠可以除去乙酸乙酯产品中的大部分杂质 C.装置b比装置a原料损失的少 D.可用过滤的方法分离出乙酸乙酯 10、乙酸与乙醇在浓硫酸催化作用下发生酯化反应,下列叙述中不正确的是( ) A.产物用饱和碳酸钠溶液吸收,下层得到有香味的油状液体 B.反应中乙酸分子中的羟基被取代 C.反应中乙醇分子中的氢原子被取代 D.酯化反应中,浓硫酸为催化剂和吸水剂 二、填空题 11、下图是实验室制乙酸乙酯的装置。 (1)写出制备乙酸乙酯的化学方程式:____________。 (2)浓硫酸的作用是:①____________;②____________。 (3)装置中通蒸汽的导管不能插入饱和溶液中,目的是____________。 (4)饱和溶液的作用是____________、____________、____________。 (5)实验生成的乙酸乙酯,其密度比水_______(填“大”或“小”)。 12、某学习小组用下图所示装置制取乙酸乙酯,请回答下列问题: (1)乙醇分子中官能团的名称是________________。 (2)试管甲中除了加入乙酸、乙醇和浓硫酸外,还需加一些碎瓷片,碎瓷片的作用是_______。 (3)试管乙内盛装的试剂是_______。 (4)装置中球形管除了导气和冷凝气体外,还有一个重要作用是_______。 (5)写出试管甲中生成乙酸乙酯的化学方程式:_______。反应类型为_______。 (6)若乙酸分子中的氧都是,乙醇分子中的氧都是,实验一段时间后,反应混合物中含有的物质有_______种。 (7)实验中生成的乙酸乙酯的密度比水_______(填“大”或“小”),从试管乙混合物中分离出乙酸乙酯的操作是_______(填操作名称)。
六、反思性教学改进
本主题的设计以整体3个课时完成一个目标:建立有机物官能团转化模型。 在第一课时中本节课的重点和难点是乙醇的燃烧、催化氧化、与钠反应中化学键的断裂情况,没有讲到燃烧时所有共价键都断裂。最好在板书中标明每个反应断什么键。酒精的气味是特殊香味,不是刺激性气味。讲乙醇燃烧时可拓展乙醇燃料电池。做实验的同时除了让学生观察现象,也可引导学生对现象进行思考。 第二课时中酯化反应中用O-18标记乙醇上的氧,学生不理解该可逆反应中为什么O-18只出现在乙醇和乙酸乙酯中,说明学生还未掌握酯化反应与水解反应中的断键成键规律。 在第三课时中整理归纳官能团对应的特征反应、发生某反应类型所需要的官能团或原子团,以及官能团之间的转化。
七、单元教学结构图