高中化学人教版 (2019)选择性必修3芳香烃教学设计及反思

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修3芳香烃教学设计及反思，共12页。教案主要包含了教材分析，学情分析，具体教学目标，教学重点与难点，教材处理和教学思路，教学信息技术，教学过程，板书设计等内容，欢迎下载使用。
苯的内容安排在人教版《化学2 (必修) 》教材中,这一节内容课题为《来自石油和煤的两种基本化工原料》，教材在必修2第四章第二节中介绍了煤综合利用的三种重要的方法：煤的干馏、气化、液化方法，我计划在此处先提前简单介绍相关知识。由于苯是从煤经过干馏后的产物煤焦油中提取出来的成分，接下来很自然地介绍苯的相关内容。教材先直接给出苯的分子式和结构式，通过“活动与探究”栏目引入验证苯物理性质和苯结构的实验；再给出苯的物理性质和苯的结构特征:苯分子中的6 个碳原子之间的键完全相同,是一种介于单键和双键之间的独特的键。并在这基础上指出苯的化学性质：比烯烃稳定,但在一定条件下可与某些物质发生化学反应,其中列举了苯与溴、硝酸的反应; 用文字介绍了苯与氢气能反应。最后通过“科学史话”栏目介绍了苯的研究史,对学生进行“过程与方法”、“情感态度与价值观”的教育。
二、学情分析
高一学生已经具备了一定的观察能力、实验操作能力和逻辑推理能力。在学习苯之前，学生已经学习过甲烷和烷烃、乙烯，初步掌握了碳碳单键、碳碳双键的结构特征和特征反应。根据奥苏贝尔的有意义学习理论，这些知识就是学生学习新知识之前已经具备的“先行组织者”，以此为基础，注意新知识和“先行组织者”之间的联系。学生运用“先行组织者”对苯分子的结构进行推测，继而根据分子结构推测苯的化学性质。
三、具体教学目标
知识与技能目标：
能例举苯的主要物理性质（颜色、状态、熔点、沸点）；掌握苯的分子结构并能够描述其结构特征；
通过苯与溴、浓硝酸等反应，掌握苯能燃烧、易取代、难加成的化学性质。
过程与方法目标：
通过对苯的性质和分子组成及结构的探究，培养学生观察能、多向思维、逻辑推理、发散思维能力。
通过假说的方法研究苯的结构，使学生了解自然科学研究应遵循的科学方法。
情感态度与价值观目标：
认识到科学解释必须与实验证据、自然观察相一致的实证精神；
能从历史的角度理解科学家们提出的理论在当时具有的意义，从而理解科学的本质；
体会想象力和创造力在科学研究中的重要意义；认识技术的更新对科学发展的推动作用。
四、教学重点与难点
教学重点：引导学生以假说的方法研究苯的结构，掌握苯的化学性质。
教学难点：苯分子的结构特点和苯的化学性质
教学方法：以化学史为载体的科学探究法
五、教材处理和教学思路
根据教材的编排特点、新课标的要求和学生的实际情况,本节课先简单介绍煤的综合利用方法，动画模拟煤干馏的过程，从煤干馏的产品煤焦油中引出苯。再按照科学家是如何对一种未知物进行深入认识的思路展开教学。即以探究苯的物理性质为切入点、通过相对分子质量等条件进而确定苯的分子式，再根据已具备的相关知识就分子式来推测可能结构，最后以实验来求证使学生产生认知冲突，契机介绍凯库勒对苯的发现史及凯库勒式，并让学生总结凯库勒的探究思路从而对学生进行科学探究方法的教育。再展示现代科学家对苯结构的研究最终使学生对苯的分子结构形成正确的意义建构。最后通过介绍苯能发生取代反应，加成反应的实事，以便强化学生对苯的结构的深刻理解。在整个教学过程中始终以问题为出发点,突出重点、突破难点,把三维目标的落实融合于学生的学习过程中,力求通过学生的学习活动实现三维目标。
六、教学信息技术
依据心理学知识，人类获取的信息80%来源于视觉，多种感觉协调运用时，获取的信息量就更大。因此本节课采用多媒体幻灯片、视频与板书结合的呈现方式增强信息刺激力度，调动学生运用多种感官，尽可能多地获取有效信息。
教具：苯分子结构模型 、投影仪、多媒体课件、相关实验装置及其药品。
七、教学过程
1、导入新课：
（1）动画模拟煤干馏的过程，从煤干馏的产品煤焦油中引出苯。
（2）阅读材料：（由大屏幕展示化学史背景）
2、探究苯的物理性质
3、苯分子结构的探究
（1）苯分子式的确定
（2）由分子式对结构的推测，尝试书写苯可能的结构
（3）苯分子链状结构的否定
（4）老师讲解凯库勒式的由来（化学史教育）
（5）引导学生对苯分子结构的正确认识
A.引导学生对凯库勒式的正确认识;
老师板书凯库勒式：
提问学生从结构与性质的联系角度来分析凯库勒式，学生自然会产生认知冲突：从凯库勒式中看出含有不饱和键,应能使溴水和酸性的KMnO4 溶液褪色,这与前面实验事实相矛盾。老师趁机解释对凯库勒式认识。
【阅读材料】：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
B.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：
苯的球棍模型和比拟模型
C.科学认识苯的结构;
[投影]现代科学对苯分子的结构研究:
苯分子为平面六边形结构,分子中的六个碳原子和六个氢原子均在同一平面
各个键角都是120°
烃分子中碳碳键的键长
〔引导学生推理得出结论〕根据结构决定性质，从现代科学对苯分子的结构研究可以得出：苯分子里6个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的特殊(独特)的键。应该既具有饱和烃的性质，又具有不饱烃的性质。
【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。
4、通过实验实事加深对苯的结构认识，并掌握苯的化学性质的特殊性
苏教版教材直接给出反应方程式，对这些实验并没有要求演示，旨在通过这些实验事实加深学生对苯结构的认识。因此在教学时可通过动画模拟反应的机理，让学生知道反应的机理和类型即可。
问题设计
分析反应从物质的量和物质种类角度如何确认苯与液溴(铁催化)反应是取代还是加成？怎样验证HBr气体的生成？实验装置如何设计？
[动画模拟] 1、苯与液溴在铁粉催化下发生取代反应；2、苯的硝化反应；
〔演示〕苯的燃烧
〔讲解〕苯在特殊条件下可与氢气发生加成反应，并书写方程式
〔引导学生归纳苯的化学性质〕苯的性质较稳定，在一定条件下既能发生饱和烃的特征反应（取代反应），又能发生不饱和烃的特征反应（加成反应）。总之，苯的性质表现为能氧化，易取代，难加成这样的特点。
【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。
5、协作学习，发现规律，得出结论
小结：
苯的物理性质
苯分子结构
苯的化学性质
【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“最近发展区”原则提出问题，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。
6、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。
拓展延伸（作业）：
了解生活中可能接触苯或含有苯环结构物质的场所，查阅资料并与同学讨论这些物质对环境可能产生的影响，提出防护建议，写一篇科普文章。
八、板书设计
二、苯
= 1 \* GB4 ㈠苯的物理性质
1.无色、有特殊气味的液体。
2.比水轻，不溶于水；易溶于有机溶剂。
3.沸点是80.1℃（易挥发）；
熔点是5.5℃（苯放入冰水混合物中结晶）。
= 2 \* GB4 ㈡苯分子结构
1、苯的分子式为C6H6，最简式CH
2、平面正六边形结构，介于单双键之间独特的键
= 3 \* GB4 ㈢苯的化学性质
1、燃烧：
点燃
2C6H6＋15O2 12CO2＋6H2O
Br
2FeBr3
、取代反应：
＋ Br2 + HBr
H2SO4
△
—NO2
＋ HNO3 + H2O
Ni
△
3、加成反应
+ 3H2
4、苯可能的结构：
CH≡C－CH2－CH2－C≡CH
CH2＝C＝CH－CH2＝C＝CH2
CH2＝CH－CH＝CH－C≡CH
CH3－C≡C－C≡C－CH3
九、教学反思
普通高中化学课程标准中提出“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系”这一理念，要求课堂教学要贴近生活、贴近社会，使学生学习“有用的化学”，可以激发学生学习化学的兴趣。新课标要求学生了解重要有机物的主要性质和应用，满足公民对基本科学素养的要求：掌握学习有机物的规律和研究方法,为以后进一步学习有机化学打下知识基础和能力基础。
围绕这一教学理念和响应新课标的要求，本课教学设计通过使学生置身于历史情境探究科学的方式避开了单纯的学科知识讲授，也通过强调科学方法的运用而避免了化学史沦为以逸闻趣事点缀课堂教学的结果。“如果你所追求的知识那种表面的显而易见的刺激，以引起学生对学习和上课的兴趣，那你就永远不能培养起学生对脑力劳动的真正的热爱。你应当努力使学生自己去发现兴趣的源泉，让他们在这个发现过程中体验到自己的劳动和成就，——这件事本身就是兴趣的最重要的源泉之一。”正是在苏霍姆林斯基的启发下，设计了《苯》的教学过程。在进行由观测→描述→困惑→质疑→问题→争论→方案的教学过程中，使所有的学生有效地全程参与各个环节，保障学生的意义建构。建立多向互动：师生互动，生生互动，创设了和谐民主的教学氛围，给予学生充分的思维活动空间、时间和参与实践的机会，学生能感受到技术手段的更新对科学的发展起到了极大的推动作用。在教师的指导下，学生进行的是类创造活动。对于学生而言，这种发现的思维成品和发现的思维过程同科学家的发明创造过程在本质上是相同的，同样具有创造性。阅读材料
19世纪初，英国和其他欧洲国家一样，城市的照明已普遍使用煤气。当时伦敦为了生产照明用的气体（也称煤气），通常用鲸鱼和鳕鱼的油滴到已经加温的炉子里以产生煤气，然后再将这种气体加压到13个大气压，储存在容器中备用。在加压的过程中产生了一种副产品——油状液体。
1825年，英国科学家法拉第(Michael Faraday，1791—1867 )首次发现苯。他将制备煤气后剩余的油状液体蒸馏，在80℃左右时分离得到了一种新的液体物质——“氢的重碳化合物”。这项工作持续了五年。
1834年，德国科学家米希尔里希( E. F. Mitscherlich ，1816—1856) 用化学方法通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物制得了该液体物质，并命名为苯。
【设计意图】：以史为鉴,渗透化学史教育，激发学生学习的兴趣和学习动机，又引发学生对新知识的探求情感
(1)展示苯的样品
让学生观察，不强迫但鼓励学生闻一闻气味，再布置任务：结合教材内容（69页）和生活经验讨论、整理归纳出苯的物理性质，得出结论。
【设计意图】：因苯的毒性所以不强迫学生闻气味，但会鼓励学生闻，因为极少的量不会有伤害而且学生熟悉气味后在生活中遇到会知道防范。
自学和讨论交流为下面能灵活的运用苯的物理性质解释实验现象做好铺垫。
（2）趣味实验
滴2滴苯在手掌心，迅速用打火机点燃，苯在掌心上迅速燃烧明亮火焰且冒浓烈黑烟但手却毫发无损
【设计意图】：表面危险、有违常理的实验现象能充分调动起学生的积极性，去寻找内在原因，强化了对苯挥发性的认识。
因苯的毒性会明确禁止学生做。但考虑到苯的量少且迅速挥发燃烧，且能达到很好的教学效果，整体效果还是利大于弊，所以值得一试
（3）小探究实验
①用一小试管取2ml升苯，然后将试管放入冰水混合物中
②在一试管中倒入1ml苯，再向该试管中加入2ml水，振荡后静置，观察发生的现象。振荡,发现溶液浑浊,静置分层,说明苯不溶于水,密度比水小。
③往另一支装有1ml苯的试管中加入2mL 酒精,振荡,溶液不分层,说明了什么?
[思考]
1、标准状况下，1ml苯是22.4L吗？
2、冬天时，试剂瓶中苯会结冰，请帮老师想想办法，如何从试剂瓶中取用苯？
3、有三只失去标签的试剂瓶,装有苯、水、酒精,不用其它任何试剂,你能鉴别它们吗?
【设计意图】：通过实验增强学生对苯的感性认识，学会从现象中分析得出结论，加深对苯的物理性质的建构。其次，通过一个简单的实验引出了对不同温度下苯的状态的思考。再联系到平时解题时容易错误的问题——忽视温度与状态的联系，较为自然的给学生留下深刻印象。最后再联系到一个冬天苯试剂取用问题，虽貌似简单但体现出一个学以致用的理念，引导学生善于用学过的知识解决实际问题.
情景设置：法拉第发现苯以后,法国化学家日拉尔立即对苯的组成进行测定,他发现苯仅有碳、氢两种元素组成,其中碳元素的质量分数为92. 3 % ,苯蒸气的密度为同温同压下乙炔的3 倍, 苯可以在空气中燃烧，1ml苯燃烧产生3ml的水和6ml的二氧化碳。你能确定苯的分子式吗?
【设计意图】：运用以前甲烷分子式确定的方法来解决此问题，培养学生对知识的灵活迁移能力，让学生进一步熟悉对一种未知有机物分子式确定的常用方法。
设计思考题：
1、C6H6与饱和的烷烃相比，差多少个H？
2、如只含有C = C，应该有多少个双键？如果只含有C ≡C，应该有多少个三键？
3、根据“碳四价学说”和“碳链学说”以及我们学的烷烃、烯烃和炔烃中其结构式书写的经验,请你写出苯分子可能的链状结构简式？
【设计意图】：让学生先对1、2两小题思考，是为后面第3小题的分析埋下伏笔，以降低学生解决时的难度。其中第3小题设计中若让学生书写环状结构对高一的学生难度太大，学生的积极性会大大受挫。因此不可一步到位。
[组织学生讨论] 分组讨论后由小组代表写出可能的结构简式:
A. CH ≡C —CH2 —CH2 —C ≡CH
B. CH3 —C ≡C —C ≡C —CH3
C. CH2 = CH—CH = CH—C ≡CH
D. CH ≡C —CH(CH3) —C ≡CH
E. CH2 = C = C = CH—CH = CH2
F. ⋯⋯
经过讨论:A～ E式都符合要求,但E式含累积双键,明确告诉学生不稳定,A～D式较合理。
[故意设疑]到底是哪一种，难道四种都有可能，通过什么样的措施才能进行验证？这时激起了学生强烈的探究欲望，学生自然地想到含C = C 和C ≡C的物质可用溴水或酸性的KMnO4溶液验证。
学生实验
试管中加入1mL苯，滴几滴酸性高锰酸钾溶液，振荡后静置。不褪色。
2、试管中加入1mL苯，加入1mL溴水，振荡后静置。溴水分两层，上层橙红色，下层无色，发生了萃取现象。
【学生小结】苯不能使酸性的KMnO4 溶液和溴水褪色,说明苯分子中不含C = C 和C ≡C ,上述结构都不合理。
【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。
I turned the chair t the fireplace and sank int a half sleep. The atms flitted befre my eyes. Lng rws, variusly, mre clsely, united; all in mvement wriggling and turning like snakes. One f the snakes seized its wn tail and image …
As thugh frm a flash f lightning I awke; I ccupied the rest f the night in wrking ut the cnsequences f the hypthesis …
凯库勒式的发现史：凯库勒一直在想着怎样在教材中写苯的结构这一难题，然而百思不得其解，只好停笔，偎炉休息。他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡。朦胧之中，凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己的面前跳起舞来，它们排成蛇的形状，一会儿在火焰中翻滚，一会儿卷曲起来，突然，原子“蛇”的头咬住了自己的尾巴，形成一个环状，不停地旋转起来。凯库勒猛然惊醒，根据梦中受到的启示，他迅速画起苯的封闭式结构式来。经过若干次的修正，最后他决定用六角环状结构来描述苯的分子结构。德国化学家凯库勒由于揭开这个谜而名垂青史。
【设计意图】： 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。
共价键
苯分子中碳碳键
碳碳单键
碳碳双键
键长/pm
140
154
133
代表物质
甲烷
乙烯
苯
结构特征
特征反应