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第四章 生命中的基础有机化学物质
第二节 葡萄糖和果糖教学设计(第一课时)
一、三维目标
1. 知识与技能
①通过阅读教材,了解糖类的组成和分类;
②通过实验探究了解葡萄糖的结构,培养学生基本实验操作技能、观察和描述实验现象能力,以及由实验现象及相关信息分析得出结论的能力;
③从结构决定性质,性质决定用途的角度,掌握葡萄糖和果糖的重要性质、用途。
2. 过程与方法
①初步学会从实验现象及相关信息分析推导物质结构方法;
②理解物质决定性质这一化学学习的主线。
3. 情感态度与价值观
①通过银镜反应、菲林反应的实验探究,培养小组合作意识;
②通过葡萄糖和果糖用途的讨论,了解葡萄糖和果糖在人类生活和生产中的重要作用;
③对学生进行化学史教育,培养学生科学精神和明确学习态度
二、教材分析
葡萄糖和果糖是选修5第四章第2节第一课时的内容,在化学2中由于糖类的结构较复杂,课程标准只要求从组成和性质上认识糖类。在选修5中,这部分内容安排在烃的衍生物之后,学生对烃的衍生物中各种官能团的结构、性质和反应已经有了一定认识和理解。官能团的性质和有机反应类型是学习本节知识的理论基础,本节教学中突出强调“结构决定性质,性质反映结构”这一学习主线。
三、学生分析
学生是在高一年级必修2学过了糖类的简单知识的基础上再来进一步学习,学习基础一般,内容有待复习加强,在此基础上巩固深化,接受能力应该较好。
四、教学重难点分析
1. 教学重点:葡萄糖的结构、重要性质和用途。
2. 教学难点:葡萄糖的结构的推导、重要性质。
五、教学策略选择与设计
1. 阅读获取信息能力的培养,引导学生抓住重点信息。
2. 运有对比分析策略进行有关物质性质的学习。
3. 科学探究策略:实验探究→严密推导(合作探讨)→得出结论
4. 自主设计实验方案:假设→合作讨论→设计方案→动手实验→思考交流→得出结论
六、教学资源与工具设计
人教版新课标教材化学选修5、必修2及教师教学用书,自制的本课题课件,实验仪器和试剂。
七、教学过程
[引入] 同学们在生活中吃过哪些糖?你们了解他们的组成和分类吗?
[阅读教材P79后回答]
1. 怎样给糖类下定义,它们的组成情况怎样?
2. 糖类如何分类?请列举实例。
[板书] 糖类定义和分类
[过渡] 问题:
我们的生活中葡萄糖和果糖的应用很广泛,你们能说出和他们有关的例子吗?
[投影] 几张生活中应用的图片。
[提问] 对于不能进食的病人采用葡萄糖注射液作载体有什么意图呢?
(直接提供能量)
请学生写出葡萄糖在人体内氧化的方程式。
C6H12O6(s)+6O2(g) →6CO2(g)+6H2O(l)
[过渡] 葡萄糖和果糖在我们生活中有如此广泛的用途,这节课,我们重点来研究葡萄糖和果糖。
[展示] 葡萄糖和果糖的实物。(我手上拿的是葡萄糖和果糖固体,联系常识说出物理性质)
学生回答后,教师归纳板书。
[引导思考] 物质的化学性质由什么决定?[结构]
[复习提问]
1.乙醛能发生什么反应,这和它具有什么官能团有关
2.乙醇能发生什么反应,这又和它具有什么官能团有关?
[过渡并投影] 我们已经知道葡萄糖的分子式为C6H12O6,
[讨论] 猜想葡萄糖分子含什么官能团及可能结构。
[实物投影展示] 学生的讨论结果(画出至少4种的结构)并提问分析。为什么画了一个碳碳双键或一个碳氧双键或一个环,强调不饱和度为1,碳氧双键可能是羰基、醛基、酯基、羧基。
[过渡] 这么多复杂的结构,研究过程肯定也不简单。葡萄糖的分子结构是由誉为“糖化学之父”的德国科学家费歇尔等人研究测定的。科学家们是如何研究有机物葡萄糖的
[投影资料] 【阅读资料】赫尔曼·埃米尔·费歇尔
(德语:Hermann Emil Fischer,1852-1919)
德国 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E5%BE%B7%E5%9B%BD" \o "德国 )有机化学 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E6%9C%89%E6%9C%BA%E5%8C%96%E5%AD%A6" \o "有机化学 )家。他合成了苯肼 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%8B%AF%E8%82%BC" \o "苯肼 ),引入肼类 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%82%BC%E7%B1%BB" \o "肼类 )作为研
究糖类 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E7%B3%96%E7%B1%BB" \o "糖类 )结构的有力手段,并合成了多种糖类,在理论上
搞清了葡萄糖 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%91%A1%E8%90%84%E7%B3%96" \o "葡萄糖 )的结构,总结阐述了糖类普遍具有的
立体异构现象,用费歇尔投影式 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%B4%B9%E6%AD%87%E5%B0%94%E6%8A%95%E5%BD%B1%E5%BC%8F" \o "费歇尔投影式 )描述之。他确定了
咖啡因 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E5%92%96%E5%95%A1%E5%9B%A0" \o "咖啡因 )、茶碱 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%8C%B6%E7%A2%B1" \o "茶碱 )、尿酸 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E5%B0%BF%E9%85%B8" \o "尿酸 )等物质都是嘌呤 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E5%98%8C%E5%91%A4" \o "嘌呤 )的衍生物,合成
了嘌呤。他开拓了对蛋白质的研究,确定了氨基酸 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E6%B0%A8%E5%9F%BA%E9%85%B8" \o "氨基酸 )通
过肽键 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%82%BD%E9%94%AE" \o "肽键 )形成多肽 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E5%A4%9A%E8%82%BD" \o "多肽 ),并成功合成了多肽。费歇尔用了七
年时间才确定葡萄糖的结构。1902年费歇尔因对嘌呤和糖类的合成研究被授予诺贝尔化学奖 ( http: / / zh.wikipedia.org / wiki / %E8%AF%BA%E8%B4%9D%E5%B0%94%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%A5%96" \o "诺贝尔化学奖 )。
已知:a. 1mol葡萄糖与银氨溶液发生银镜反应,生成2mol银;
b. 葡萄糖与氢气反应彻底还原后可以生成己六醇;
c. 1mol葡萄糖能够与5mol醋酸酐反应生成 C6H7O(OOCCH3)5;
d. 一般来说一个碳上连两个羟基是不稳定的;
[引导思考讨论] 根据资料提供的事实,并写出葡萄糖的结构式和结构简式。
学生讨论、分析,写出葡萄糖的结构式和结构简式。一同学上黑板书写。
[引导观察] 葡萄糖的结构中有一个醛基和5个羟基。
[问题] 根据葡萄糖的结构特点,分析葡萄糖的重要化学性质有哪些?
(能够银镜反应等)
[引导思考]可以设计什么实验来检验醛基和多羟基呢?
学生设计回答与新制氢氧化铜反应、银镜反应
[投影]探究实验1(实验4-1)
补充引导:1mL约20~25滴;注意观察现象。滴加氨水要逐滴滴加至白色沉淀恰好溶解;加入氢氧化钠溶液后不要振荡,放在小烧杯中静置。
学生分组操作,填写现象和结论、方程式。
[学生板书] 葡萄糖与银氨溶液反应方程式。
[投影] 探究实验2(实验4-2)
补充引导:加热至沸腾。
[学生板书] 葡萄糖与氢氧化铜反应方程式。
[投影] 小结葡萄糖的主要化学性质及葡萄糖的重要用途。
强调主要表现为还原性。
[小结] 以葡萄糖为例,结构决定性质,性质决定用途;用途反映性质,性质反映了结构。
醛基:既可以氧化又可以还原
醇羟基:与金属钠反应、与氢卤酸反应、酯化反应
[过渡] 虽然研究出了葡萄糖的结构,但人们根据结构进行人工有机合成时发现合成天然葡萄糖太难了。因为葡萄糖有很多的同分异构体。果糖就是其中的一种。
[板书] 果糖
[投影] 果糖的结构简式。
[板书] 写出果糖的结构式,结构特点是多羟基酮。
[问题3]猜想果糖与葡萄糖化学性质的异同,是否具有还原性?
[引导思考] 提出设想
[投影] 探究实验3
结果有还原性,为什么?
[投影资料提示]
资料提示:
银镜反应或与新制 的Cu(OH)2反应都是在碱性条件下进行的,在碱性条件下,果糖在溶液中会部分转变为葡萄糖;
果糖分子中含有羰基及多个羟基,羰基受多个羟基影响有很强的还原性。所以果糖也能被银氨溶液和新制 Cu(OH)2氧化,也是还原性糖。
[板书] 还原性糖
[问题] 如何区别葡萄糖和果糖两种无色溶液?
提示:常用的检验有机物的试剂有酸性高锰酸钾溶液、溴水等。
分析可能可行的方案。
分组分别做
[投影] 探究实验4和5
[设疑] 高锰酸钾溶液都褪色了,为什么呢?
提示:分析两者官能团的差别?羟基具有还原性。
[设疑]为什么果糖没有使溴水褪色?
[投影]
资料提示
葡萄糖具有醛基,有较强的还原性,可以被溴水氧化。但果糖不可以。
CH2OH-(CHOH) 4-CHO+Br2+H2O CH2OH-(CHOH) 4-COOH+2HBr
[板书]区别:溴水
联系:同分异构体
[小结] 具有多官能团的物质,不像单官能团那样简单,官能团之间是会相互影响的。
[投影] 反馈练习:
1.在一定的条件下,既可以发生氧化反应又可以发生还原反应,还可以和酸发生酯化反应的是( )
A.乙醇 B.乙醛 C.乙酸 D.葡萄糖
2.关于葡萄糖的叙述错误的是( )
A.是白色晶体,能溶于水 B.是一种多羟基醛
C.能发生水解,生成乙醇 D.不经过消化过程,可直接为人体吸收
3.怎样用实验去检验糖尿病人的尿液中含有葡萄糖?
[过渡] 我们学习文化知识,从生活中来,还要回到生活中去。
[作业布置] [投影]
1.蜂蜜和新鲜的葡萄中是否含有还原性糖呢?试设计实验检验。(提示可选用不同材料)
2.“糖尿病”可以自己在家检测吗?怎样检测?糖尿病人应该怎么吃更健康?
3. 阅读思考:糖类就是碳水化合物吗?
八、板书设计
第二节 糖类
一、糖的分类:
1.定义:多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。
单糖
2.分类 低聚糖
多糖
二、葡萄糖、果糖
1.葡萄糖 C6H12O6
物理性质:无色晶体,熔点为146℃,有甜味,易溶于水,稍溶于乙醇,不溶于乙醚
银镜反应
化学性质
与新制氢氧化铜反应
醛基:既可以氧化又可以还原
醇羟基:与金属钠反应、与氢卤酸反应、酯化反应
2.果糖 C6H12O6
物理性质:无色晶体,熔点为103~105℃,最甜的糖,不易结晶,易溶于水、乙醇和乙醚
化学性质:还原性糖
3.如何区别葡萄糖与果糖
九、教学反思
从生活中走进化学,本节课充分使学生感受到化学就在我们身边;
在课堂中对学生的学习方法、思维过程、实验方法和技能、讨论及参与合作学习情况进行适时的监控、引导和评价;
课后对不同层次学生的进行访谈,了解本堂课的教学效果,了解学生的综合学习效果;课后通过实践活动拓宽知识视野;
探究实验1、2效果较差的原因可能有:①溶液碱性太弱或溶液呈酸性。②银镜反应实验加热太快,析出银的速度太快。③与新制氢氧化铜悬浊液反应的实验,没加热至沸腾等。
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