第一章 研究有机化合物的一般方法教学设计 2023-2024学年高二化学下学期人教版（2019）选择性必修3

研究有机化合物的一般方法 一、课标呈现 理解李比希分析碳氢元素含量的仪器装置与原理；了解质谱仪、红外光谱仪、核磁共振 仪在有机化合物组成分析中的运用，能结合简单图谱信息分析判断有机化合物的分子结构。 二、教学内容分析 1、内容分析 “有机化合物结构的确定”位于人教版（2019）必择性必修 3 第一章第二节“研究有机化 合物的一般方法”的第 2 课时，是有机化合物常用分离和提纯方法内容的后续。 本节通过有机物乳酸作为载体，创设情境，以解决实际问题的形式，让学生自己设计实 验步骤和方案来确定乳酸中所含元素和各元素的质量，并对实验的可行性和严密性进行分析 和讨论。理解确定有机化合物的实验式的经典方法——李比希元素分析法，得到有机化合物 的最简式，即实验式。感受有机化学史中李比希的“有机化学之父”的地位，并将经典元素 分析法与现在元素分析仪进行对比。为了进一步研究乳酸的结构，组织学生在课前学习质谱 仪、红外光谱仪、核磁共振仪的原理、谱图分析和简单应用。通过乳酸的质谱图得到乳酸相 对分子质量，得出乳酸的分子式，再通过对乳酸化学性质的分析，和乳酸的红外光谱中特征 官能团的吸收峰进行分析，得出可能的几种结构，然后由核磁共振氢谱中的吸收峰个数以及 吸收峰面积之比确定乳酸的结构式。最后由结构决定性质，根据乳酸中的官能团来预测乳酸 的化学性质。 2、素养呈现 在确定乳酸最简式过程中，通过学生自主设计实验步骤，搭建装置图，整理思路，并对 方案进行评价和改进，并将自己的设计与科学史上的科学家的设计进行比较，重现了李比希 研究有机物的艰辛过程，也体会到了成功的喜悦。整个过程在推理的过程中建立了有机物中 所含元素分析的模型，也感受到了有机物中各元素通过燃烧转化为无机小分子的过程，运用 质量守恒的思想，多角度动态地分析化学变化。 在进一步了解乳酸的过程中，初步了解质谱仪、红外光谱仪、核磁共振仪的原理及用途， 提取和分析谱图中的有效信息，结合有机化合物的化学性质，进而分析出有机化合物的结构， 让学生将宏观的化学现象与有机化合物中的微观的官能团联系起来，宏微结合，构建理论模 型并将知识系统化、结构化。感受到科技的发展对化学学科的研究以及人类生活品质提升的 1 重大意义，培养社会责任感，发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科 学探究与创新意识”等化学学科核心素养。 三、学情分析 本节内容学生在化学必修二模块已经学过简单的有机化合物及其应用，学生具备有机化 合物碳原子的成键特点和有机化合物特征官能团的性质等储备知识，已经初步了解有机物中 的同分异构现象和简单的有机物之间的相互转化，在前两节中揭秘了有机反应的规律、探索 了有机物的分离提纯，这些都为本节课有机物结构性质的探索打下基础。但本部分内容涉及 到复杂的分析仪器，故对现代物理方法只要求初步了解，不涉及过多的名词术语。 四、教学目标 1.了解现代仪器分析在有机化合物组成和结构分析中的应用。 2.能依据元素分析和质谱数据推断有机化合物的分子式。 3.能依据波谱分析数据推断简单有机化合物的分子结构。 五、教学方法 情境教学法 任务驱动法 分组讨论法 讲授法六、教学重点、难点 教学重点：李比希元素分析法确定实验式；波谱法确定有机化合物的分子式和分子结构 教学难点：李比希元素分析法确定实验式 七、教学流程 八、教学过程 环节一：乳酸引入 2 【情境 1】展示大家非常熟悉的奥运冠军谷爱凌和苏炳添得图片，大家一起回忆自己喜欢的 运动，运动后大都会肌肉酸痛，这是为什么？ 这是剧烈运动过程中造成的乳酸堆积。那么同学们知道生活中的哪种食物含有大量的乳酸 吗？酸奶中含有大量的乳酸。那对乳酸这种物质大家知道多少？那么今天我们就来探索乳酸 这种物质的结构。 【任务 1】回顾研究有机化合物的基本步骤 分离、提纯 确定实验式 确定分子式 确定分子结构 （设计意图）通过剧烈运动后由细胞无氧呼吸所造成的乳酸堆积的生理现象，引起学生的共鸣，激发学生的好奇心，同时为探索乳酸这一物质，整理思路，归纳整理出研究有机化合物的一般步骤。 环节二：设计方案，分析计算 【情境 2】分析方程式 2C2H6+5O24CO2+6H2O;2C2H5OH+3O22CO2+3H2O 可以通过燃烧产物判断有机物中所含元素有碳和氢，再定量分析二氧化碳和水中碳元素和氢元素的质量与有机物质量进行比较，得出是否含有氧元素。 【问题串】乳酸是由哪些元素构成的呢？各元素之间的比例又是怎样的呢？能不能通过实验测定出来呢？实验的装置怎么搭建呢？ 【活动 2-1】 ：设计实验并讨论实验的可行性与准确性 【任务 2】燃烧 45 g 乳酸，生成 CO2 66 g，H2O 27 g，试求乳酸中的碳、氢、氧元素的 3 质量之比，得到乳酸的实验式（即最简式）。 【