
第三課時 官能團與有機物的分類及性質(zhì)
課題: 7.3.3 官能團與有機物的分類及轉(zhuǎn)化
課時
1
授課年級
高一
課標要求
認識乙醇、乙酸的結(jié)構(gòu)及其主要性質(zhì)及應用;認識官能團與性質(zhì)的關(guān)系;知道氧化反應、取代反應等有機反應類型及有機化合物在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。
教材
分析
本節(jié)是人教版(1019版)必修第二冊第七章第三節(jié)《乙醇與乙酸》的內(nèi)容,主要包括乙醇和乙酸的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì),官能團與有機化合物的分類等內(nèi)容。
有機物在生產(chǎn)和生活中不僅種類豐富,而且在衣、食、住、行等多方面應用廣泛,其中,乙醇和乙酸是兩種人類比較常見和較早發(fā)現(xiàn)、制備和應用的有機化合物。通過本節(jié)對乙醇、乙酸等內(nèi)容的學習,學生可以進一步了解常見的有機反應類型,對有機物分子的結(jié)構(gòu)特點和官能團有一定的認識,初步具備分析和探究有機物性質(zhì)的一般思路方法。
從教材的知識結(jié)構(gòu)上看,乙醇是醇類物質(zhì)的代表物,乙酸是羧酸類物質(zhì)的代表物。從教材的整體編排上看,乙醇和乙酸是很重要的烴的含氧衍生物,它和我們的生活、生產(chǎn)實際密切相關(guān);從知識內(nèi)涵和乙醇、乙酸的分子結(jié)構(gòu)特點上看,乙醇是烴的延伸,乙酸是醇和酚、醛知識的鞏固、延續(xù)和發(fā)展,又是學好酯(油脂)類化合物的基礎(chǔ),有著承上啟下的作用。
在第二節(jié)學習了乙烯,同時反應產(chǎn)物中涉及鹵代烴,學生已經(jīng)初步接觸了含有官能團的有機物。本節(jié)在此基礎(chǔ)上,結(jié)合乙醇的實例給出官能團的概念,讓學生從結(jié)構(gòu)的角度理解決定有機物分類與化學性質(zhì)的特征基團,并從官能團轉(zhuǎn)化和物質(zhì)類別變化的角度認識有機物之間的轉(zhuǎn)化,初步認識有機合成。同時,教材在本節(jié)最后結(jié)合官能團的作用,從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的角度對常見有機物進行分類,通過“方法導引”欄目初步總結(jié)認識有機物的一般思路,使學生掌握方法,進一步強化有機物的認知模型。
本節(jié)教學的重點是乙醇、乙酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),教學難點是乙醇的催化氧化和乙酸的酯化反應。根據(jù)教學內(nèi)容和課標要求,本節(jié)內(nèi)容分三個課時完成。第一課時“乙醇”,第二課時“乙酸”第三課時“官能團與有機化合物的分類及轉(zhuǎn)化”。
本課時為第三課時“官能團與有機化合物的分類及轉(zhuǎn)化”。本節(jié)教材在學習了乙醇、乙酸的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的基礎(chǔ)上,認識了官能團的概念及官能團對有機物的性質(zhì)具有決定作用,指出含有相同官能團的有機物性質(zhì)相似。為此通過表7-2歸納總結(jié)出常見的有機化合物類別、官能團和代表物。再通過“方法引導”欄目,幫助學生分析有機化合物在轉(zhuǎn)化過程中的官能團和物質(zhì)類別變化,認識各類有機物在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上具有的明顯規(guī)律性,深化其對有機物性質(zhì)與轉(zhuǎn)化關(guān)系的認識。
教學目標
1.通過舊知回顧、討論交流,能結(jié)合實例認識有機物常見官能團,能從官能團類別的角度辨識各類有機化合物,深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。
2.通過典例剖析、原理分析,了解官能團之間轉(zhuǎn)化與物質(zhì)類別和性質(zhì)的關(guān)系,進一步理解氧化反應、取代反應、加成反應等常見有機反應類型。
3.通過歸納總結(jié)、整理提升,初步形成從烯烴(乙烯)到醇(乙醇)、醛(乙醛)、羧酸(乙酸)、酯(乙酸乙酯)的轉(zhuǎn)化關(guān)系,認識多官能團有機物性質(zhì)分析的基本方法。
教學重、難點
重點:根據(jù)官能團類別進行有機物分類及性質(zhì)分析與判斷
難點:官能團與有機物性質(zhì)分析及官能團之間的轉(zhuǎn)化
核心素養(yǎng)
宏觀辨識與微觀探析:能根據(jù)物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)認識官能團,并探析它們的性質(zhì),從微觀上認識氧化反應、取代反應、加成反應等有機反應類型的反應原理。
證據(jù)推理與模型認知:利用官能團與性質(zhì)的關(guān)系,能根據(jù)有機物的組成與結(jié)構(gòu)推測其性質(zhì),通過知識遷移、推理分析等方法,初步形成不同類別有機物轉(zhuǎn)化關(guān)系的認知模型。
學情分析
從知識層面,學生已經(jīng)具備官能團的概念,知道常見官能團與物質(zhì)類別和性質(zhì)的關(guān)系,但認識不夠深入和全面,缺乏規(guī)律性認識。從能力層面,學生具備一定分析、推理能力,能根據(jù)官能團推測常見有機物的主要性質(zhì),但對概念適當拓展、根據(jù)組成和結(jié)構(gòu)綜合分析和解決問題的能力待進一步提高。
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教學活動
設(shè)計意圖
環(huán)節(jié)一、
情景導入
問題情境
【回顧1】人們常說“酒是陳的香”,而有的酒在存放過程中卻會變酸.請查閱資料,結(jié)合所學內(nèi)容解釋上述現(xiàn)象可能的原因是什么?。
【學生】“酒是陳的香”,是因為酒中的乙醇被氧化為乙醛后進一步氧化得到乙酸,乙醇與乙酸在合適的條件下生成了乙酸乙酯,乙酸乙酯是具有特殊香味的物質(zhì),使陳酒飄香;若是條件不合適,乙醇與乙酸難以轉(zhuǎn)化為乙酸乙酯,此酒就會存在乙酸的酸味。
【教師】評價、肯定。
【回顧2】以乙烷、乙烯、乙炔、乙醇、乙酸、乙酸乙酯為例,各類有機物分子結(jié)構(gòu)的特點分別是什么?
【學生1】乙烷(烷烴)只含有C—C鍵,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合,使碳原子的化合價都達到“飽和”。
【學生2】乙烯(烯烴)含有C=C鍵,碳原子的價鍵沒有全部被氫原子“飽和”,分子中的氫原子數(shù)比同數(shù)碳的烷烴(乙烷)少。
【學生3】乙炔(炔烴)含有C≡C鍵,碳原子的價鍵沒有全部被氫原子“飽和”,分子中的氫原子數(shù)比同數(shù)碳的烯烴(乙烯)和烷烴(乙烷)都少。
【學生4】乙醇(醇)分子中含有原子團(—OH),且與脂肪烴基(乙基—CH2CH3)直接相連。
【學生5】乙酸(羧酸)分子中含有原子團(—COOH),可以看成是甲烷的一個氫原子被—COOH取代的產(chǎn)物。
【學生6】乙酸乙酯(酯)分子中含有原子團(—COOC2H5),可以看成是甲烷的一個氫原子被—COOC2H5取代的產(chǎn)物。
【教師】評價、強調(diào):不同類別的有機物都有其獨特的結(jié)構(gòu)特征,大多數(shù)表現(xiàn)為有不同的官能團。
【預習1】請指出下列物質(zhì)所含官能團的名稱及官能團的結(jié)構(gòu)簡式分別是什么?它們分別屬于哪類有機物?
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①CH3CH2CH2OH; = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②H2=CHCH2CH3; = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③CH3CH2CH2Br; = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④
【學生】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①(醇)羥基,—OH,屬于醇; = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②碳碳雙鍵,,屬于(單)烯烴; = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③溴原子,—Br,屬于溴(鹵)代烴; = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④(醇)羥基,—OH、羧基,—COOH、酯基,—COOR,屬于醇、羧酸、酯。
【教師】評價、肯定。
【預習2】分子結(jié)構(gòu)簡式為有機物具有哪些主要的化學性質(zhì)?
【學生1】該有機物中含有三種官能團:(醇)羥基—OH、羧基—COOH和酯基—COOR;
【學生2】(醇)羥基—OH可以發(fā)生氧化反應(燃燒、催化氧化、酸性高錳酸鉀溶液等);羧基—COOH具有酸的通性(弱酸性)和發(fā)生酯化反應;酯基—COOR可以發(fā)生水解(取代)反應等。
【教師】評價、肯定。
【導入】通過對乙烯、乙醇和乙酸性質(zhì)的學習,我們認識到官能團對有機物的性質(zhì)具有決定作用,含有相同官能團的有機物在性質(zhì)上具有相似之處。因此我們可以根據(jù)有機物分子中所含官能團的不同,從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上對數(shù)量龐大的有機物進行分類。如:
回顧舊知,預習新知,結(jié)合學生的認知水平,創(chuàng)設(shè)問題情境,產(chǎn)生認知沖突。建立新舊知識的聯(lián)系,激發(fā)學習興趣和探究的欲望,激活學生的思維。
環(huán)節(jié)二、
氧有機物的官能團與物質(zhì)類別的關(guān)系
活動一、有機物的主要類別、官能團和典型代表物
【過渡】通過對乙烯、乙醇和乙酸性質(zhì)的學習,我們認識到官能團對有機物的性質(zhì)具有決定作用,含有相同官能團的有機物在性質(zhì)上具有相似之處。因此我們可以根據(jù)有機物分子中所含官能團的不同,從結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上對數(shù)量龐大的有機物進行分類。
【問題1】閱讀教材P81頁內(nèi)容,結(jié)合表7-2,思考常見有機物的類別與官能團的關(guān)系,填寫表格內(nèi)容。
【學生】官能團對有機物的性質(zhì)具有決定作用,含有相同的官能團的有機物具有相似的性質(zhì),可以根據(jù)分子中官能團的不同對有機物進行分類。
【教師】評價、投影表格—常見的有機物類別、官能團和代表物,引導分析。
【學生】完成表格內(nèi)容,展示交流:
【有機化合物類別
官能團
代表物
結(jié)構(gòu)
名稱
結(jié)構(gòu)簡式
名稱
烴
烷烴
-
-
CH4
甲烷
烯烴
碳碳雙鍵
CH2==CH2
乙烯
炔烴
-C≡C-
碳碳三鍵
CH≡CH
乙炔
芳香烴
-
-
苯
烴
的
衍
生
物
鹵代烴
碳溴鍵
CH3CH2Br
溴乙烷
醇
—OH
羥基
CH3CH2OH
乙醇
醚
醚鍵
CH3CH2OCH2CH3
乙醚
醛
或—CHO
醛基
乙醛
羧酸
或—COOH
羧基
乙酸
酯
或—COOR
酯基
乙酸乙酯
【教師】評價、強調(diào):并不是所有有機物都含有官能團,如烷烴,部分芳香烴等。一種有機物可含有一種官能團,也可以含有多種官能團。
【問題2】拓展探究:書寫烴的衍生物同分異構(gòu)體順序基本思維模型是什么?
【學生】烴的衍生物同分異構(gòu)體有三種基本類型:類別(官能團)異構(gòu)、碳鏈異構(gòu)、位置(官能團)異構(gòu)。
【教師】評價、強調(diào):官能團異構(gòu)是指原子種類和原子個數(shù)相同(鍵數(shù)或飽和度相同),而結(jié)構(gòu)不同。常見有一元醇與醚、醛與酮、羧酸與酯等。
【教師】講解:書寫烴的衍生物基本思維模型
第一步:判類別—根據(jù)有機物的分子組成判定其可能的類別異構(gòu);
第二步:寫碳鏈—根據(jù)有機物的類別異構(gòu)寫出各類別異構(gòu)的可能的碳鏈結(jié)構(gòu)(先寫最長的碳鏈,依次寫出少一個碳原子的碳鏈,把余下的碳原子連到相應的碳鏈上去。
第三步:移官位—一般是先寫出不帶官能團的烴的同分異構(gòu)體,然后在各條碳鏈上依次移動官能團的位置,有兩個或兩個以上的官能團時,先連一個官能團,再連第二個官能團,依此類推。
第四步:氫飽和—按“碳四鍵”的原理,碳原子剩余的價鍵用氫原子去填充飽和,就可得所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。
【學生】書寫分子式為C4H10O的有機物所有的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。并指出其種類。
【教師】評價、肯定。
【對應訓練1】下列物質(zhì)中含有兩種官能團的烴的衍生物為( )
A.CH3CH2NO2 B.CH2=CHBr
C.CH2Cl2 D.
【答案】B
【解析】A.該有機物含有-NO2一種官能團,故A錯誤;B.該有機物存在碳碳雙鍵、-Br兩種官能團,故B正確;C.該有機物存在-Cl一種官能團,故C錯誤;D.該有機物存在-Br一種官能團,故D錯誤。故選B。
【對應訓練2】下列關(guān)于官能團的判斷中說法錯誤的是( )
A.醇的官能團是羥基(—OH) B.羧酸的官能團是羥基(—OH)
C.酯的官能團是酯基() D.烯烴的官能團是碳碳雙鍵()
【答案】B
【解析】醇類的官能團為羥基(—OH),A項正確;羧酸的官能團為羧基(—COOH),且羧基是個整體,不能分開,B項錯誤;酯的官能團是酯基(),C項正確;烯烴的官能團是碳碳雙鍵(),D項正確。故選B。
從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)入手認識物質(zhì),分析碳骨架和官能團,并能結(jié)合常見有機物的性質(zhì)推測陌生有機物的性質(zhì),形成宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。
創(chuàng)設(shè)深度問題,開展深度學習,進一步鞏固同分異構(gòu)體的概念及書寫方法。
檢測與評價,發(fā)現(xiàn)問題,調(diào)控課堂,提高教學的有效性和實效性。
活動二、幾種重要有機物組成、結(jié)構(gòu)及類別
【過渡】有機化合物的分子指出與結(jié)構(gòu)有多種表示方法,但不同的表示方法意義不同。為了體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)(官能團)決定性質(zhì)”,在表示有機化合物的組成與結(jié)構(gòu)時,往往要明確其官能團。
【問題1】結(jié)合已有知識,思考幾種常見烴、乙醇、乙酸、乙酸乙酯的分子組成和結(jié)構(gòu)有何特點?填寫表格內(nèi)容。
【教師】投影表格,引導分析。
【學生】完成表格內(nèi)容,展示交流:
物質(zhì)
甲烷
乙烯
乙炔
乙醇
乙酸
乙酸乙酯
分子式
CH4
C2H4
C2H2
C2H6O
C2H4O2
C4H8O2
電子式
——
——
——
結(jié)構(gòu)式
H—C≡C—H
結(jié)構(gòu)簡式
CH4
CH2==CH2
HC≡CH
CH3CH2OH或C2H5OH
CH3COOH
CH3COOCH2CH3
球棍模型
空間填充模型
官能團
——
—C≡C—
—OH
類別
烷烴
烯烴
炔烴
醇
羧酸
酯
【教師】評價、強調(diào):雖然球棍模型、空間填充模型均能反映有機物分子真實的空間構(gòu)型,但由于書寫較復雜,所以通常用結(jié)構(gòu)簡式表示。
【問題2】結(jié)合教材P81頁“方法引導”欄目,思考認識有機化合物的一般思路是什么?
【學生】認識一種有機物,可先從結(jié)構(gòu)入手,分析其碳骨架和官能團,了解其所屬的類別;再結(jié)合該類有機物的一般性質(zhì)推測其可能具有的性質(zhì),并通過實驗進行驗證;在此基礎(chǔ)上了解該有機物的用途,即“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”。
【對應訓練1】某種食品防腐劑的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示,下列關(guān)于該物質(zhì)的說法正確的是( )
A.分子式為 B.是一種有機高分子化合物
C.分子中含有三種含氧官能團 D.1ml該物質(zhì)能與3ml NaOH反應
【答案】A
【解析】A.由結(jié)構(gòu)簡式可知該物質(zhì)的分子式為:C7H10O5,故A正確;B.該物質(zhì)分子式C7H10O5,相對分子質(zhì)量較小,不屬于高分子化合物,故B錯誤;C.由結(jié)構(gòu)簡式可知該物質(zhì)含有碳碳雙鍵,羥基,羧基三種官能團,其中含氧官能團只有羥基和羧基兩種,故C錯誤;D.該物質(zhì)中只有羧基能與NaOH反應,1ml該物質(zhì)含有2ml羧基能與2mlNaOH反應,故D錯誤;故選:A。
【對應訓練2】有機物M、N、Q之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為,下列說法正確的是( )
A.M的同分異構(gòu)體有3種(不考慮立體異構(gòu)) B.N分子中所有原子共平面
C.Q的名稱為異丙烷 D.M、N、Q均能與溴水反應
【答案】A
【解析】依題意,M、N、Q的結(jié)構(gòu)簡式分別為、、。求M的同分異構(gòu)體可以轉(zhuǎn)化為求丁烷的一氯代物,丁烷有2種同分異構(gòu)體:CH3CH2CH2CH3、,它們的一氯代物均有2種,故丁烷的一氯代物共有4種,除M外,還有3種,A項正確;N分子可以看成乙烯分子中的2個氫原子被甲基取代,乙烯分子中所有原子共平面,甲烷分子中所有原子不可能共平面,所以N分子中所有原子不可能共平面,B項錯誤;Q的名稱是異丁烷,C項錯誤;M、Q不能與溴水反應,N分子中含有碳碳雙鍵,能與Br2發(fā)生加成反應,D項錯誤。
通過對比分析熟悉有機物的不同表示方法,鞏固舊知,突出有機物結(jié)構(gòu)中的官能團對物質(zhì)類別及性質(zhì)的影響。培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。
歸納總結(jié),形成認識有機物的基本思維模型。
檢測與評價,發(fā)現(xiàn)問題,調(diào)控課堂,提高教學的有效性和實效性。
環(huán)節(jié)三、
常見官能團與有機物性質(zhì)的關(guān)系
活
活活動一、常見幾種官能團的性質(zhì)探究
【過渡】通過前面學習我們知道,不飽和烴(烯烴和炔烴)、醇、酸、酯等有機物,因其結(jié)構(gòu)中具有不同的官能團,從而具有不同的性質(zhì)。
【問題1】結(jié)合小表內(nèi)容,歸納總結(jié)常見幾種官能團分別具有哪些主要的化學性質(zhì)?填寫表格內(nèi)容。
【教師】投影表格,引導歸納、總結(jié)。
【學生】完成表格內(nèi)容,展示交流:
官能團
主要化學性質(zhì)
(碳碳雙鍵)—C≡C—(碳碳三鍵)
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①加成反應:與X2(制二鹵代烴)、H2(制烷烴)、HX(制一鹵代烴)、H2O(制一元醇)等。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②加聚反應:制高分子化合物。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③氧化反應:燃燒、強氧化劑(酸性高錳酸鉀溶液褪色)氧化。
—OH(醇羥基)
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①置換反應:與活潑金屬(如鈉)反應生成氫氣
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②催化氧化:Cu或Ag作催化劑,加熱,生成醛或酮
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③酯化(取代)反應:與酸反應生成酯,可逆。
—COOH(羧基)
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①弱酸性:R—COOHR—COO-+H+(R—烴基)
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②酯化(取代)反應:與醇反應生成酯,可逆。
(酯基)
水解(取代)反應:酸性條件,可逆,生成羧酸和醇;堿性(NaOH)條件,不可逆,生成羧酸鈉和醇,且1ml消耗1mlNaOH
【教師】評價、強調(diào):有機化合物之間的轉(zhuǎn)化圍繞著官能團的變化,轉(zhuǎn)化過程中往往既伴隨著碳骨架變化,也伴隨著有機化合物的類別的變化。
【問題2】結(jié)合已有知識,比較水、乙醇、碳酸、乙酸四種含有羥基的物質(zhì)性質(zhì)的異同,可得出什么結(jié)論?填寫表格內(nèi)容。
【教師】投影表格—乙醇、水、碳酸、乙酸的比較,引導分析。
【學生】完成表格內(nèi)容,展示交流:
乙醇
水
碳酸
乙酸
電離程度
不電離(非電解質(zhì))
微弱電離(極弱電解質(zhì))
部分電離(弱電解質(zhì))
部分電離(弱電解質(zhì))
酸堿性
中性
中性
弱酸性
弱酸性
與Na
反應
反應
反應
反應
與NaOH
不反應
不反應
反應
反應
與NaHCO3
不反應
不反應
不反應
反應
結(jié)論
羥基中氫原子的活潑性:乙醇
這是一份人教版 (2019)必修 第二冊第七章 有機化合物第一節(jié) 認識有機化合物精品教案,共17頁。教案主要包含了實驗7-1,對應訓練1,對應訓練2,問題探究1,問題探究2,問題探究3等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)第五節(jié) 有機合成精品教學設(shè)計,共9頁。教案主要包含了內(nèi)容要求,學生活動1,典型例題,答案要點等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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