7.2 乙烯与有机高分子材料 第2课时（教学设计）化学人教版必修第二册

第二节 乙烯与有机高分子材料 课时2 烃 有机物共面共线问题 一、知识目标 1.知道烃的概念，能依据碳原子成键方式和碳骨架对烃进行分类，掌握烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的组成与结构特点，熟悉常见烃、、、的结构和性质。 2.掌握甲烷（正四面体形）、乙烯（平面形）、乙炔（直线形）、苯（平面正六边形）的空间结构特征，学会分析复杂有机物的共面、共线问题。 3.理解有机物“结构决定性质”的规律，能区分饱和烃与不饱和烃的性质差异，掌握同系物的判断方法。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观元素组成对烃进行分类，从微观碳原子成键特点认识不同烃的结构差异，建立“结构决定性质”的有机化学基本观念，理解结构差异带来的烷烃、烯烃的性质差异。 2.证据推理与模型认知：通过对苯结构的探究，能基于实验证据推理苯的成键特点，通过搭建球棍模型认识常见烃的空间结构，建立分析有机物共面共线问题的思维模型。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论、搭建分子模型、问题探究等活动，提升合作探究能力，发展有机化学的创新思维能力。 一、教学重点 1.烃的分类方法，常见烃（甲烷、乙烯、乙炔、苯）的结构与性质。 二、教学难点 1.复杂有机物共面共线问题的分析判断。 本节内容是学生在学习了甲烷的结构与烷烃的基础上，对烃类物质的结构进行系统梳理，既是对之前碳原子成键知识的延伸拓展，也为后续学习乙烯、苯的性质、有机高分子结构，以及后续更深层次的有机化学学习奠定基础，起到承上启下的关键作用。教材以探究活动为核心设计思路，引导学生自主推导乙烯、乙炔、苯的结构，通过组装球棍模型、讨论同分异构体等活动建构结构概念，最后落脚到共面共线问题的综合应用，既符合必修阶段有机化学的学习要求，也突出了“结构决定性质”的化学核心观念，有效发展学生“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养，培养学生的空间想象能力与逻辑分析能力。 本节课的教学对象为高一下学期学生，学生此前已经学习了甲烷的结构、烷烃的组成特点，对碳原子的四价成键规律有初步认识，具备一定的小组合作探究与动手操作能力，对有机化学的结构探究有较强的好奇心。但学生尚未系统梳理烃的分类标准，对碳碳双键、三键、苯环的结构特点认知模糊，不少学生还存在“苯分子是单双键交替结构”的错误认知；同时学生的空间想象能力参差不齐，还未掌握拆分基础结构单元、分析复杂有机物共面共线的方法，难以将基本结构特点迁移应用到复杂分子分析中。教学需要结合学生已有认知，借助模型、动画拆解难点，从简单推导逐步过渡到综合应用，避免过度拔高要求，帮助学生逐步建立有机空间结构的分析思路，完善知识体系。 教学环节一 新课导入 【动画演示，引出课题】刚才大家都提出了很多很棒的猜想，接下来我们通过交互动画来看一下乙烷逐步脱氢成乙烯、乙炔的变化：我们可以看到，少了2个氢之后，两个碳原子之间会形成新的共价键，从单键变成双键，再变成三键，整个分子的空间形状也随之发生了改变。 【交互动画】乙烷-乙烯-乙炔 脱氢演变 【引出课题】其实不仅是乙炔、乙烯，我们接触到的很多烃，甚至更复杂的有机物，碳原子成键方式不同，空间结构就完全不同。现在新药研发、新型有机发光材料（OLED）的研发中，都需要先确定有机物的空间结构，判断原子的共面共线情况，这是我们研究有机物性质、开发新有机物的基础。今天这节课，我们就先一起梳理烃的分类和基本结构特点，再学习如何分析复杂有机物的共面共线问题。 【设计意图】 1.贴合认知，激发参与：从学生已经掌握的乙烷结构出发，通过问题驱动让学生主动推测未知结构，符合学生的最近发展区，能迅速调动学生的思考积极性，提升课堂参与度，避免抽象概念学习的枯燥感。 2.逻辑顺畅，自然导入：通过乙烷脱氢演变的问题，自然引出烃的成键方式、分类的学习，再过渡到共面共线问题的探究，完全契合本节课的知识逻辑，能让学生快速明确本节课的学习方向，自然进入新课学习。 教学环节二 烃的分类和结构 任务1：请同学们对比C2H6、C2H4的分子式，由乙烷的结构推测乙烯，乙炔的结构。 【情景引入】我们已经学习了烷烃代表物乙烷的结构，今天我们从乙烷出发，跟着脱氢演变认识更多烃类。老师展示交互动画 【交互动画】乙烷-乙烯-乙炔 脱氢演变 【问题】请大家对比三者分子式和乙烷的结构，推测乙烯、乙炔的结构，思考碳原子成键方式有什么不同？ 【师生活动】 【教师提问】：乙烷的分子式是C2H6，分子中所有碳原子之间都是单键连接，剩余价键都和氢原子结合，对吗？那乙烯比乙烷少了个，碳的剩余价键怎么满足呢？ 【学生回答】：两个碳原子之间可以多形成一根键，变成碳碳双键，剩下的价键刚好连接四个氢原子，分子式就是C2H4，刚好符合。 【教师追问】：那乙炔比乙烯再少个，结构又是怎样的？ 【学生回答】：两个碳原子之间再增加一根键，变成碳碳三键，剩下价键连两个氢，分子式就是C2H2，正好对。 学生分组讨论后展示： 1.所有碳原子都以单键结合，剩余价键都和氢原子结合，碳原子化合价达到饱和的烃，是饱和烃，也叫烷烃，甲烷、乙烷都属于烷烃。 2.碳原子价键没有全部被氢原子饱和的烃是不饱和烃，其中含有碳碳双键的烃是烯烃，比如乙烯；含有碳碳三键的烃是炔烃，比如乙炔。 【总结讲解】 一、烃的分类和结构 1.烃的分类 ⑴根据以上这些烃中碳原子间成键方式不同，可以对烃进行分类。 ①分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 ②分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”的烃称为不饱和烃，分子中的碳原子之间碳碳双键的烃，称为烯烃。 ③分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”的烃称为不饱和烃，分子中的碳原子之间碳碳三键的烃，称为炔烃。 任务2：请同学们分组根据不同分类标准对烃进行分类。 【交互动画】烃的分类 【教师引导】那根据碳原子成键方式的不同，我们就可以对烃进行分类了，请同学们结合推导结果，阅读教材内容，尝试给出饱和烃、不饱和烃、烷烃、烯烃、炔烃的定义。 【总结讲解】 一、烃的分类和结构 1.烃的分类 ⑵烃的分类 【设计意图】通过结构演变问题驱动，引导学生用碳原子成键规律自主推导不同烃的结构，自主生成分类概念，培养学生证据推理与模型认知的核心素养。 任务3：请同学们分组探究烃的分子结构可以自己组装球棍模型。 【交互动画】以甲烷、乙烯和乙炔为例，借助模型认识烃的分子结构 【学生活动】自己组装球棍模型 【总结讲解】 一、烃的分类和结构 2.烃的分子结构 烃 甲烷（CH4） 乙烯（C2H4） 乙炔（C2H2） 电子式 化学键 C—H单键 C—H单键 碳碳双键 C—H单键 碳碳三键 结构式 结构简式 CH4 CH2 = CH2 球棍模型 结构特点 正四面体形 键角：109°28′ 平面形 键角120° 直线形 键角180° （1）比较甲烷和乙烯的化学性质，分析其与二者的分子结构之间存在哪些联系？ 结论：烷烃、烯烃、均可燃烧；其中烷烃易取代，而烯烃，易加成。烯烃能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应。 ⑵乙炔是甲烷或乙烯的同系物吗？为什么？ 不是，结构不相似，在分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团 任务4：请同学们分组讨论有一种常温下呈液态的有机物，燃烧火焰明亮，有浓黑烟，与乙炔燃烧现象相同。 【教师引导】有一种常温下呈液态的有机物，燃烧时火焰明亮，且有浓黑烟，燃烧现象和乙炔相同，乙炔的最简式是，说明该有机物最简式也是，若分子式为，当时，它的分子式是什么？ 【学生回答】：苯 【总结讲解】 一、烃的分类和结构 3.苯的结构 ⑴1865～1866年凯库勒提出苯的结构 ①6个碳原子构成平面六边形环。 ②每个碳原子均连接一个氢原子。 ③环内碳碳单双键交替。 任务5：请同学们分组讨论苯的邻二氯代物有几种同分异构体。 【教师追问】：当年凯库勒提出了苯的单双键交替的平面六元环结构，这个结构是否正确呢？请大家分组讨论：如果苯真的是单双键交替结构，苯的邻二氯代物有几种同分异构体？ 【学生回答】：生分组搭建球棍模型讨论：如果是单双键交替，两个氯原子在邻位时，一种是两个氯连在双键两端的碳原子上，一种是连在单键两端的碳原子上，所以应该有两种。 【教师讲解】：科学家研究发现，苯的邻二氯代物实际只有一种，而且苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能和溴水发生加成反应，这说明什么结论？ 【学生回答】：说明苯分子不存在单双键交替的结构，分子中所有碳碳键都是完全相同的。 【总结讲解】 一、烃的分类和结构 3.苯的结构 ⑵碳碳键是一种完全相同介于单键和双键之间的独特的键 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 C6H6 ①具有平面正六边形结构，所有原子(十二原子)均在同一平面上。 ②苯环中所有碳碳键等同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。碳碳键的键角是120°。 ③苯中的6个碳原子是等效的,6个氢原子也是等效的。 【设计意图】通过证据推理探究苯的结构，让学生体会假说-论证的科学研究方法，深化“结构决定性质”的化学思维。 教学环节三 有机物共面共线问题 任务1：请同学们分组讨论碳原子的成键方式与分子的空间构型、键角. 【情景引入】我们已经认识了四种基本烃的空间结构，实际有机物大多是这些基本结构单元组合得到的，怎么分析组合后有机物的共面、共线问题呢？我们今天就来总结这类问题的解题规律。 【教师提问】我们先回顾核心结构的空间特点，请大家回答：①甲烷最多几个原子共面？②乙烯所有原子共面吗？③乙炔所有原子共线吗？④苯最多有几个原子共线？几个原子共面？ 【交互动画】有机物的空间构型 【学生活动】分组讨论，代表发言： ①甲烷最多个原子共面；②乙烯所有个原子都共面；③乙炔所有个原子都共线；④苯中对位个原子共线，所有个原子都共面。 【教师总结】①碳碳单键可以绕键轴旋转，碳碳双键、碳碳三键不能旋转； ②若两个平面结构通过单键连接，旋转单键可以让两个平面重合，因此最多所有原子都可以共面； ③直线形结构连接在平面上，直线上所有原子一定都在平面内。 【总结讲解】 二、有机物共面共线问题 1.乙烷、乙烯、乙炔、苯的结构比较 ①甲烷最多个原子共面； ②乙烯所有个原子都共面； ③乙炔所有个原子都共线； ④苯中对位个原子共线，所有个原子都共面。 典例精讲 【例1】已知乙烯分子为平面结构，C2H2为直线结构，苯(C6H6)分子中6个氢原子和6个碳原子在同一平面，为正六边形结构，则有机物M 分子中，最多有几个原子共直线？最多有几个原子共平面？ 【交互动画】讲解 【答案】 最多有6个原子共直线 最多有18个原子共面 典例精讲 【例2】某有机分子结构如下：该分子中最多有____________个C原子共处同一平面。 【交互动画】讲解 【答案】 13 一、烃的分类和结构 1.烃的分类 ⑴根据以上这些烃中碳原子间成键方式不同，可以对烃进行分类。 ①分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 ②分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”的烃称为不饱和烃，分子中的碳原子之间碳碳双键的烃，称为烯烃。 ③分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”的烃称为不饱和烃，分子中的碳原子之间碳碳三键的烃，称为炔烃。 ⑵烃的分类 2.烃的分子结构 烃 甲烷（CH4） 乙烯（C2H4） 乙炔（C2H2） 电子式 化学键 C—H单键 C—H单键 碳碳双键 C—H单键 碳碳三键 结构式 结构简式 CH4 CH2 = CH2 球棍模型 结构特点 正四面体形 键角：109°28′ 平面形 键角120° 直线形 键角180° 3.苯的结构 ⑴1865～1866年凯库勒提出苯的结构 ⑵碳碳键是一种完全相同介于单键和双键之间的独特的键 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 C6H6 二、有机物共面共线问题 1.乙烷、乙烯、乙炔、苯的结构比较 ①甲烷最多个原子共面； ②乙烯所有个原子都共面； ③乙炔所有个原子都共线； ④苯中对位个原子共线，所有个原子都共面。 1．下列五种有机物：①甲烷、②乙烯、③苯、④异丁烷，某同学在分类时将②③划为一类，①④划为一类。将②③划为一类的依据是 A．②③均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．②③均不能使溴水褪色 C．②③均为烃类物质 D．②③均能发生加成反应 【答案】D 【详解】A．③苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故A错误； B．②与溴发生加成反应使溴水褪色，③苯将溴单质萃取，也能使溴水褪色，故B错误； C．四种物质均为烃类，故不是将②③划为一类的依据，故C错误； D．乙烯和苯均能发生加成反应，甲烷和异丁烷不能发生加成反应，故D正确。 答案选D。 2.下列有机化合物中，不属于烃的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 、、均为只含有C、H两种元素的化合物，属于烃，CH3COOH中含有C、H、O三种元素，不属于烃，是烃的含氧衍生物； 故答案为C。 3.下列对于苯的叙述正确的是 A．易被强氧化剂KMnO4等氧化 B．属于不饱和烃易发生加成反应 C．属于不饱和烃但比较易发生取代反应 D．苯是一种重要的有机溶剂可广泛应用于生产绿色油漆等 【答案】C 【详解】A．苯分子中不含有碳碳双键，不能与酸性高锰酸钾溶液反应，故A错误； B．由分子式可知，苯属于不饱和烃，苯分子中的碳碳键是介于单键和双键中的独特键，与烯烃相比，很难发生加成反应，故B错误； C．由分子式可知，苯属于不饱和烃，苯分子中的碳碳键是介于单键和双键中的独特键，与烷烃相比，比较容易发生取代反应，故C正确； D．苯是易挥发的有毒的无色液体，挥发出的苯蒸气会污染空气，所以苯不能用于生产绿色油漆，故D错误； 故选C。 4. 下列有机分子中，所有原子不可能处于同一平面的是(　　) 【答案】D 【详解】甲苯中含有甲基，甲基为四面体结构，最多个原子共面，因此所有原子不可能共平面。 5．已知C—C可以绕键轴自由旋转,结构简式为 的烃,下列说法中正确的是(　　) A.分子中至少有9个碳原子处于同一平面上 B.分子中至少有11个碳原子处于同一平面上 C.分子中至少有16个碳原子处于同一平面上 D.该烃属于苯的同系物 【答案】B 本节课采用“实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移”的预设教学模式展开，引导学生通过结构对比自主建构烃的分类体系，通过搭建球棍模型直观感知常见烃的空间结构，较好落实了“烃的分类与结构”这一教学重点。但教学过程中发现，部分学生对“碳碳单键可旋转”这一共面共线问题的核心要点理解不到位，分析题目时容易出错，说明难点突破还不够充分，需要后续补充针对性变式训练强化。此外，小组探究环节部分小组参与度不均，下次课前应提前明确分工，提升探究效率。整体来看，核心知识基本落实，难点仍需后续进一步巩固。 / 学科网（北京）股份有限公司 $