高中化学人教版 (2019)必修 第一册整理与提升表格教学设计及反思

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册整理与提升表格教学设计及反思，共9页。
学科
高中化学
年级
高二
学期
春季
课题
分子结构与性质(整理与提升)
教科书
书 名：选择性必修二 物质结构与性质 教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2021年7月
教学目标
1.通过水杨酸分子结构测定，回顾现代仪器分析手段；通过具体实例总结共价键的本质及特征，提升对共价键成因和类型的判断水平及宏观物质的微观认识水平；通过价电子对互斥模型及杂化轨道理论模型分析，提升分子或离子空间结构预测能力，提升证据与结论之间逻辑分析能力和问题解决迁移能力。
2.通过水杨酸酸性探究，从熟悉案例及日常生活中现象归纳物质性质的微观分析视角，发展分子极性、范德华力及氢键等概念原理的认知水平，在宏微结合的分析实践中，提升证据推理与模型认知水平；通过实例沙利度胺，认识手性分子特征在生命科学与药物生产方面的应用，发展科学态度和社会责任素养。
3.通过对水杨酸分子结构的修饰，历经药物分子设计的设计路程，赞赏化学学科在人类生存与发展中的作用与价值。
教学内容
教学重点：
1.共价键的本质与特征、分子空间结构的预测与解释、分子结构与物质性质。
2.研究物质的方法与价值。
教学难点： 分子结构与物质性质。
教学过程
【课前导入】柳条百尺拂银塘，且莫深青且浅黄。柳，不仅是我国古典诗词中的意象，其皮根叶有重要的药用价值。《神农本草经》和《本草纲目》中都记载柳树皮的止痛功效。
【引入课题】1838年，意大利化学家拉斐勒·皮里亚以柳树皮为原料制得有效成分水杨酸。
【提出问题】测定水杨酸分子结构的现代仪器分析手段有哪些？
【学生活动】说出分子结构测定的方法
【教师展示】利用质谱和红外光谱获得的水杨酸分子结构数据及分子结构
【提出问题】水杨酸分子的空间结构如何？其原子间共价键的形成过程是怎样的呢？
【学生活动】以H2、HCl 、N2 为例，分析原子间共价键的形成
【学生描述、教师展示】
【学生活动】请归纳共价键的本质与特征
【学生总结】
【学生补充】不是所有的共价键都有方向性， s-s σ键是例外。因未成对的电子通过相互配对形成共价键，每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的也就是共价键的饱和性。成键时，单键、双键和三键中有一根为σ键，其余双键中另一根和三键中另外两根为π键。
【学生活动】解释乙烯、乙炔性质比乙烷活泼的原因
【过渡】除上述仪器分析手段外，还可利用X射线衍射可获得键长、键角等更为详细的复杂分子-水杨酸的空间结构信息，简单分子的空间结构可通过价层电子对互斥模型和杂化轨道理论来分析获得。
【学生活动】请同学们利用价层电子对互斥模型与杂化轨道理论模型以NH3、CO2为例解释简单分子的空间结构。
【生1分析】
N原子能量相近的同能层的1个2s轨道与3个2p轨道 受激发后发生sp3不等性杂化为4个轨道，一个sp3杂化轨道填充孤电子对，剩余3个sp3杂化轨道与H原子的1s轨道头碰头形成σ键，观察原子的相对位置，得到氨分子的空间构型为三角锥形。
【生2分析】
C原子能量相近的同能层的1个2s轨道与1个2p轨道 受激发后发生sp等性杂化为2个轨道；两个O原子受激发后发生sp3杂化为4个轨道，其中两个sp3轨道填充一对电子，另两个sp3轨道填充单电子；C原子两个sp杂化轨道分别与两个O原子的一个sp3杂化轨道头碰头形成σ键，未参与杂化的C原子py、pz轨道分别与两个O原子的sp3杂化轨道肩并肩形成两个3中心4电子的大π键π34，观察原子的相对位置，得到CO2分子的空间构型为直线型。
【学生总结】分子空间结构的预测和解释模型
【学生活动、模型应用】小组讨论并解释苯分子的平面构型
【学生分析】 以前学过苯分子为平面形结构，故每个C原子采用sp2杂化为3个轨道，每个轨道填充1个单电子，分别与周围2个碳原子的sp2杂化轨道及1个H原子的1s轨道头碰头形成σ键，未参与杂化的碳原子pz轨道肩并肩形成大π键。
【学生总结】教师提示学生归纳苯分子的书写变化，从凯库勒式到大π键的表示方法
【提出问题】那同学们能分析分析水杨酸分子中C原子的杂化类型吗？并预测分子空间构型
【学生活动】小组讨论分析水杨酸分子中C原子的杂化类型,预测分子空间构型
【学生分析】水杨酸分子中有苯环、羧基、羟基3个片段组成，依据上述分析知苯分子中的C原子为sp2杂化，羧基中C连接3根σ键和1根π键，故羧基中C原子也为sp2杂化，水杨酸分子应为平面型分子，所有的碳原子共平面。
【过渡】除杂化外，键角是描述分子空间结构的重要参数
【教师展示】CO2分子呈直线型，键角为180°；甲醛（ CH2O）分子呈平面三角形，键角约120° ；甲烷，键角为109°28′ ；氨分子呈三角锥形，键角107° ；H2O的键角为105°
【学生总结】键角比较的一般思路
【过渡】水杨酸虽能止痛，但其酸性很强，对人肠胃有刺激性。
【提出问题】结构角度分析水杨酸酸性强的原因，物质性质的影响因素有哪些？
【学生活动】从共价键视角试解释下列分子性质
(1) 气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是
(2) Si(NH2)4受热不稳定的原因是________
(3) 比较并解释CF3COOH、 CH3COOH、 C2H5COOH分子的酸性强弱
(4) 比较并解释CH3COOH 、H2O、 C2H5OH与Na反应的剧烈程度
【学生分析】从共价键视角试解释下列分子性质
(1)原子半径F＜Cl，键能F－H＞Cl－H
(2)Si周围的NH2基团体积较大，Si(NH2)4中Si-N键键能相对较小
(3)酸性： CF3COOH > CH3COOH > C2H5COOH O-H的极性依次减弱
(4)与Na反应的剧烈程度： CH3COOH > H2O > C2H5OH O-H的极性依次减弱
【学生总结】可以从共价键的键能键长角度分析分子稳定性，从共价键极性角度分析键断裂的难易程度，对物质酸性及反应难易的影响。
【学生活动】从微观结构分析解释下列现象
(1)用毛皮摩擦过的橡胶棒能使水流的方向发生改变不能使CCl4液流的方向改变
【学生解释】毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，
水分子中O-H为极性键，且正负电荷中心不重合，为极性分子；CCl4分子中C-Cl为极性键
但分子中原子排列非常对称， C-Cl键的极性向量和等于0，为非极性分子
【提出问题】当碳原子连接4个不同基团时，分子有何特点？
【教师展示讲解】手性异构体化学性质相似，但在生理活性上是有很大区别的
【学生活动】从微观结构分析解释下列现象
(2)碘在CCl4中的溶解度高于在水中的溶解度
(3)相同相对分子质量的N2与CO，沸点不同
(4)表面活性剂的去污原理
【学生展示】I2和CCl4为非极性分子，而水为极性分子，相似相溶
N2为非极性分子，而CO为极性分子，极性分子沸点更高
分子中极性较大的基团具有亲水性，极性较小的基团具有疏水性，在水中会形成亲水基团向外，疏水基团向内形成胶束，油渍等污垢是疏水的，会被包裹在胶束内腔 ，进而去除。
【学生总结1】可以从分子极性视角分析物质的熔沸点溶解度电性作用
【学生总结2】分子极性的判断方法：键的极性、向量法、分子结构对称性、正负电荷中心是否重合等多种方法判断分子的极性
【学生活动】从微观结构分析解释下列现象
(1)卤素单质从 F2 ~ I2 的熔沸点越来越高
(2) HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比其的低
(3)常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷
(4) 用质谱仪检测气态乙酸时，谱图中出现质荷比为120的峰
(5)水的的沸点比同周期H2S等都高；水在4℃时，密度最大
(6) 羊毛织品水洗后变形的原因
(7) 邻羟基苯甲醛与对羟基苯甲醛沸点比较
【多个学生回答】1.结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高
2.HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低。
3.乙醇与水之间形成氢键而氯乙烷没有
4.两个乙酸子通过氢键形成二聚体
5.水分子之间存在着氢键；冰中的水分子通过氢键形成空隙 。这也是地球上存在生命的原因
6.羊毛在浸水和干燥的过程中，会在这些氢键处纳入水和去除水，而且其变化往往是不可逆的，从而改变了原先蛋白质的结构，即原先的氢键部位可能发生移动，由此引起羊毛织品变形
7.对羟基苯甲醛形成分子间氢键，沸点高；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，沸点低；
【学生总结】可以从范德华力视角分析物质的熔沸点，氢键影响的性质较广 可以从氢键视角分析物质的熔沸点 溶解度 生命或生活中的某些现象
【归纳总结】
【学生活动】思考4：分析水杨酸的结构，预测并解释水杨酸的酸性
【学生分析】水杨酸分子中的C原子采用sp2杂化头碰头用于形成3根σ键，为平面型结构，水杨酸分子电离出一个H+后，形成带有分子内氢键的稳定阴离子，故水杨的酸性很强。
【过渡】水杨酸的羧基通过酰化痛感信号放大酶的活性位点来抑制它的作用从而进行消炎镇痛
【学生活动】设计合理的水杨酸分子结构修饰路径
【学生提议】乙酸与水杨酸分子中的羟基发生酯化反应
【提出问题】理论上通过CH3COOH 与水杨酸分子中的羟基酯化进行修饰，然而实际生产中反应产率极低，你能从结构角度分析原因吗？
【学生分析】水杨酸分子中羟基形成分子内氢键，阻碍酯化反应的发生
【教师介绍】1897年，德国化学家费利克斯·霍夫曼对水杨酸分子进行修饰，合成阿司匹林
也就是我们必修二教材上展示的合成方法。
【教师介绍】药物的给药方式会影响药物的疗效，科研工作者将阿司匹林与聚甲基丙烯酸借助乙二醇嫁接起来，研制出长效缓释阿司匹林，在肠胃中缓慢释放出有效成分，不仅能够减少对肠胃的刺激，而且有利于保证血液或组织中的药物浓度相对稳定，并且可减少每天吃药次数，大大方便了人们对药物的使用。
【课堂小结】本节课我们再次探讨了共价键、分子空间结构、分子结构与性质的相关内容，并体验了从柳树皮到阿司匹林缓释片的药物分子设计的一般过程，体会化学在提升人类生活品质上所做的贡献。