[“苯酚的性质”(第二课时)课堂教学实录与评析]苯酚的性质

  文章编号:1005-6629(2008)01-0043-03中图分类号:G633.8 文献标识码:B      1课题提出      笔者于2007年4月中旬在无锡召开的《第一届全国苏教版高中〈化学〉教材培训会》上,代表苏州市开设了一节《有机化学基础》模块内容的公开展示课,课题是“苯酚的性质(第二课时)”。作为有机化学一个典型物质的性质新授课,一般的习惯套路是“分子结构――物理性质――化学性质――用途”,此套路虽然层次分明、结构严谨,但仍未摆脱“满堂灌”的制肘;而且对实验现象的观察和对反应原理的认识,仅是现成知识的堆积,学生“得来全不费功夫”,如此教法很难适应时代对人才培养的要求。
  为此,笔者特将苯酚的物理性质、苯酚分子结构特征和苯酚的酸性归为第一课时,而选择苯酚与溴水的反应、苯酚与金属钠的反应为第二课时的载体,采用探究式教学方法公开展示,通过学生的体验和认知更好地理解有机反应中官能团的互相影响。
  
  2教学过程
  
  2.1 创设情境引入课题
  [教师]搭积木是同学们童年喜爱的游戏吧,那我们也先来做个这样的游戏:请将下列基团组合成有机物,并说出这些物质的类别。
  
  [学生]板演并总结酚和醇在结构上的区别。
  [教师]评讲后引入新课:前面我们学习了苯酚的酸性、显色反应,这节课我们进一步来认识苯酚,并体会有机物的性质除了受到官能团的影响外,基团间也会相互影响。
  [过渡]苯能与溴发生反应,苯酚呢?
  设计意图:这是一节借班上的公开课,师生之间素不相识,运用类似游戏的方式导入新课使学生从紧张气氛中放松下来,并且导入语起到承上启下,贯穿整节课知识结构的作用。
  2.2活动一苯酚与溴的反应
  [演示实验]向3mL浓溴水中逐渐滴加8滴苯酚稀溶液,并不断振荡,有白色沉淀生成。
  [教师诱疑]前面我们学过:苯与液溴在铁粉催化条件下发生取代反应,而乙烯又可以与溴发生加成反应,苯酚与溴水呢?如果发生取代反应,产物除了有机物,还有什么?如果发生加成反应,产物可能是什么?
  设计意图:此处预设一个具体的问题情景,其目的是将学生思考范围和方向适当集中,避免放任自流。
  [设疑]你能判断该反应是取代反应还是加成反应吗?请设计实验方案证明你的推测。
  [学生讨论并交流]
  方案1.在刚反应后的溶液中滴加AgNO3溶液,如果产生淡黄色沉淀,说明原溶液中有溴离子,该反应是取代反应;
  方案2. 用pH 试纸测定反应前后溶液的pH,如果反应后pH减小,说明反应产生了氢离子,该反应是取代反应;
  方案3. 测定反应前后溶液的导电性变化。
  设计意图:在教师诱导的基础上,学生设计出初步的实验方案,只要在把握研究方向上不产生偏差,就是值得肯定和赞赏的。这对学生进行研究性学习、形成科学思维方法会起到积极的推进作用。
  [教师]肯定学生的设计方案,特别对后两种方案中进行对比实验给予表扬;并指出方案1中若溴水中的溴离子过量也会有一定影响,应注意避免;在苯酚溶液中滴加几滴溴水即可;同时,在水中滴加同样多的溴水进行对比试验。此外实施方案2时需注意反应前要分别测定苯酚、溴水的pH;
  设计意图:设计方案的修订可以培养学生优化实验方案的能力,除了检验试剂的选用在组合上有讲究外,试剂的添加顺序不同也会产生不同的实验效果,有必要让学生在实验探究中学会分析和比较,培养和提高优化实验方案的能力。
  [投影]修订后的实验方案
  方案1.向3 mL苯酚稀溶液中逐渐滴加8滴浓溴水,并不断振荡,再滴加2滴AgNO3溶液;另取8滴浓溴水,向其中滴加3 mL水再滴入2滴AgNO3溶液作对比。
  方案2. 用pH 试纸测定反应前后溶液的pH(测定反应液、苯酚、溴水的pH)。
  [学生实验]操作方案1和方案2,并记录实验现象:方案1中前者产生了白色沉淀又溶解了,滴加AgNO3溶液后产生淡黄色沉淀,后者也产生淡黄色沉淀,但明显比前者浅;方案2中pH大小顺序为苯酚>溴水>反应液,但在溴水pH测定过程中有先变红后褪色的现象。
  [教师]提问实验现象,指出方案1中白色沉淀消失的原因。并提问方案2中解决建议:换用pH计。
  设计意图:通过学生的动手实验,使他们领悟到设计实验方案仅仅是实验探究的第一步,实验才是检验设计方案成功与否的唯一标准,很多理想化的实验设计方案不通过亲自实验,很难发现存在的不足和缺陷。
  [演示实验]验证方案3:苯酚与溴水反应体系的导电性实验。
  实验效果非常好,听到了学生们的欢呼声,学生情绪高涨。
  (教师在实验室中分别选用2.5v和3.5v普通灯泡发现导电性差异不大,而改用发光二极管效果大大改善,并且在此基础上自制了教具将反应液、苯酚、溴水三个电解槽的二极管放在一个电路板上,使学生清晰地观察到反应前后溶液导电性的明显对比变化)。
  [投影]
  
  [结论]苯酚能与溴水发生取代反应。
  [教师]通过以上的实验,你认为哪种实验方案更好呢?
  [学生](异口同声)方案3
  [教师]评价一个实验方案优劣的标准是什么呢?
  [学生回答、教师补充]原理清晰,安全可靠;操作简单,现象明显;节省时间,节省药品;有环保意识,创意完美。
  设计意图:在实验探究方案的设计中,对于一个课题不同的学生常常会提出不同的方案,同一个学生也会提出几套不同的方案,面对多种的实验方案,引导学生确立正确的实验方案评价标准,从而对方案进行分析、比较和评价就显得十分重要。
  2.3活动二苯酚与钠的反应
  [提问]请同学们预计:向苯酚的水溶液中加入金属钠,产物是什么?反应原理是什么?
  [生1]钠先与水反应生成NaOH和H2,然后NaOH再与苯酚反应生苯酚钠,……
  [生2]因为苯酚的酸性大于水,故钠应先与苯酚反应生成苯酚钠,……
  [教师]同学们的假设都有一定的道理,那么如何设计实验验证苯酚与钠的反应?
  [学生]在熔融条件下看苯酚是否与钠反应。
  [教师]在课堂活动一中我们采用的最突出的实验方法就是对比,对于苯酚与钠的实验我们也采用对比的方法。
  [演示实验] 取两支试管,向一支试管中加入少量无水乙醇,另一支试管中放入少量的苯酚,将它们置于同一热水浴中加热。热水浴的温度约为50℃。待苯酚熔化后,向两支试管中分别加入绿豆粒大小的金属钠,观察实验现象。
  [交流现象]反应快慢:乙醇>苯酚,加苯酚的试管中溶液颜色变为棕黄色。
  设计意图:由苯酚水溶液中加入金属钠到熔化的苯酚与钠反应,对学生来说这个思维过渡并不困难,再引入无水乙醇与金属钠的反应进行对比,为有机化合物分子中基团之间存在相互影响埋下伏笔。教师演示实验时请学生代表仔细观察现象,为进一步研究不同条件下苯酚与钠的反应的差异打下基础。
  [设疑]除了熔融的苯酚你还能设计什么条件比较苯酚、乙醇分别与钠的反应呢?
  [学生讨论并交流]使苯酚溶解在有机溶剂中。
  [教师]如何设计出更加“公平”的“比赛”方案呢?
  [学生讨论并交流]使它们均溶解在有机溶剂中,并且浓度相等。
  [教师]很好!为了给“比赛”增添气氛,我们还请了特约嘉宾:苯甲醇和乙醚。只可惜考虑到实验的安全性,我们不能看到比赛现场了,但同学们也不要遗憾,老师为你们拍了实况录像。
  [实验录像]分别取相同体积的2 mol・L-1苯酚的乙醚溶液、2 mol・L-1乙醇的乙醚溶液、2 mol・L-1苯甲醇的乙醚溶液、乙醚置于四支试管内,加入绿豆粒大小的金属钠,观察实验现象。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文   [交流现象]在上述四支试管内,气泡产生量存在较大差异:苯酚>乙醇>苯甲醇>乙醚。
  [教师]为何在不同条件下它们的反应速率不同呢?启发:同学们在观察反应速率的同时还看到什么现象?(熔融条件下加苯酚的试管中溶液颜色变为棕黄色)是加热条件下苯酚氧化了?是乙醇受温度影响较大?乙醇、苯甲醇中含有的微量的水或酸会影响结果吗?它们的乙醚溶液浓度会不同?我们不期望一次实验就能成功,但实验带来的这些问题却值得我们去探究思考。
  设计意图:在这个环节中学生的情绪变化最大。由意外(没想到老师还要继续苯酚与钠反应的讨论,因为教材到此结束)到突破后的喜悦(主动思考想到使它们均溶解在有机溶剂中,并且浓度相等)到失望(不能当场实验)到激动(看到四种溶液分别与钠的反应)到迷惑(为何实验结果与设想不同)。其实我也与学生一样感到实验结果很意外,并且在实验室做了大量的实验试图说明应该是苯酚的反应快些。比如考虑到试剂中含有的水的作用,我将所用试剂都用碱石灰进行了脱水处理,所用溶液均配制成相同浓度,不同浓度的对照……但结果还是与设想不同。反过来一想,世界上本来就有许多迷团,中学的一节课堂里一定不能解决所遇到的各种问题,何不“将错就错”就将真实的结果展示出来,给学生一种悬疑,让他们去思考,教给他们科学探究的方法,激发他们科学探究的兴趣也许才是我的化学课上最应该做的。
  [设疑]苯酚 、乙醇、苯甲醇三种物质的分子都含有相同的官能团,而与钠反应为何具有差异呢?
  [学生]烃基不同
  [教师]可见有机物的性质除了受到官能团的影响外,也会受到烃基的影响。
  2.4 课堂小结
  [小结1]苯酚性质:到此我们已认识并研究了苯酚,并知道检测和处理苯酚污水的方法。
  [设疑]同样是含有羟基为什么苯酚具有酸性,且在相同条件下与金属钠反应同乙醇存在明显差异呢?同样是苯环上与溴的取代反应,苯酚比苯更易发生取代反应呢?
  [投影]苯酚的结构
  [教师]苯酚分子中羟基的氧原子含有孤对p电子,这p电子云可以跟苯环的大π键电子云从侧面有所重叠,使氧原子上的p电子云向苯环转移,氢氧原子之间的电子云向氧原子方向转移,羟基中氢原子较易电离,使苯酚显示一定的酸性。又由于酚羟基对苯环的影响,使苯环上氢原子变得活泼。
  [小结2]以上充分说明了:苯基影响了与其相连的羟基上的氢原子,而羟基则反过来影响了与其相连的苯基上的氢原子,有机化合物分子中基团之间存在相互影响、相互制约。
  [小结3]我们通过对苯酚性质的研究,体会了对比实验是实验研究常用的方法。
  
  3课后点评
  
  3.1专家点评
  课后课标组专家认为:“苯酚的性质(第二课时)”一课总体是成功的。①在教材的处理和教法的选择上有所创新,突出了对学生探究能力的培养。②苯酚与钠反应的实验有录像(考虑安全性)很好,探究实验不一定都要有结论。③活动一苯酚与溴水反应的耗时过多,测pH和滴加AgNO3的实验不一定动手做,没有突出苯环结构的稳定性。④借班上课存在学生学过苯酚的问题,学生的好奇心会减弱,但设计的问题还是有一定深度的。
  3.2同行点评
  “苯酚的性质(第二课时)”一课是一节精心准备的研究课,在课堂设计和教学研究上看出教师花了很多功夫,有许多值得学习和借鉴之处:①这节课表面看似是一节性质课,实为一节突出培养学生思维方法和实验方法的探究型课,令人耳目一新。探究活动层层深入,有利于学生思维深度的培养。②教师改进的导电性实验的教具,使实验效果大大提高。③由于学生接受这样的课堂思维训练较少,设置的问题又具有一定难度,学生在回答问题时不够踊跃。教师若直接清楚地告诉学生这节课的研究方向,学生会更好把握。
  
  参考文献:
  [1]魏雯,陈益,陆真.创设真空学习情境 在探索中实现新课程改革理念[J].化学教育,2006,(7):28-29.
  [2]吕宏宇.中学化学实验教学中培养学生科学品质的理论与实践[J]. 化学教学,2006,(4):41-44.
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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