基于科學(xué)實(shí)證的主題式實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

陳然

一、問(wèn)題的提出

苯酚是烴的衍生物知識(shí)鏈中的一個(gè)特殊環(huán)節(jié)，由于苯酚與其它幾種衍生物沒(méi)有直接轉(zhuǎn)化關(guān)系，因此具有相對(duì)獨(dú)立性。但苯酚和醇類(lèi)又具有相同的官能團(tuán)——羥基，因此也可看作是醇類(lèi)知識(shí)的延伸。苯酚的性質(zhì)不僅受羥基和苯環(huán)的影響，還取決于羥基和苯環(huán)的相互作用，因此苯酚的學(xué)習(xí)能夠增進(jìn)學(xué)生對(duì)有機(jī)物分子內(nèi)基團(tuán)間的相互影響物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，這是苯酚化學(xué)教學(xué)的核心所在。

本研究重在以“基團(tuán)間相互作用影響有機(jī)物性質(zhì)”這一思想，指導(dǎo)苯酚化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，以期學(xué)生能夠從微觀層面認(rèn)識(shí)乙醇、苯、苯酚結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。

二、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)1 新課引入

【引入】介紹醫(yī)院消毒劑來(lái)蘇水，對(duì)比甲酚三種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)，引入酚的定義

【提出問(wèn)題】酚類(lèi)物質(zhì)還有哪些性質(zhì)？由最簡(jiǎn)單的酚——苯酚進(jìn)行探究

【引導(dǎo)思考】預(yù)測(cè)苯酚的化學(xué)性質(zhì)，從何處進(jìn)行分析？

【學(xué)生回答】由苯酚結(jié)構(gòu)入手

環(huán)節(jié)2 思路建構(gòu)

【過(guò)渡】苯酚分子內(nèi)，基團(tuán)間是否存在相互作用？這種相互作用是否影響苯酚的性質(zhì)？

【學(xué)生活動(dòng)】對(duì)比苯酚與乙醇結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)的異同預(yù)測(cè)化學(xué)性質(zhì)間可能存在的聯(lián)系，即：由于結(jié)構(gòu)相似，預(yù)測(cè)化學(xué)性質(zhì)存在一定的相似之處。觀看錄像實(shí)驗(yàn)：金屬鈉分別與無(wú)水乙醇及加有苯酚的無(wú)水乙醇反應(yīng)。

【微觀解釋】由宏觀現(xiàn)象感悟基團(tuán)間確實(shí)存在相互作用；并根據(jù)現(xiàn)象：均與鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣但速率不同，加有苯酚的產(chǎn)生氣體快，明確原因：苯環(huán)對(duì)羥基的影響，使苯酚分子中的O-H鍵更易斷裂。

環(huán)節(jié)3 苯酚化學(xué)性質(zhì)探究

（1）苯環(huán)對(duì)羥基的影響

【提出問(wèn)題】苯環(huán)對(duì)羥基有影響，這種影響使得苯酚可能具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？

【問(wèn)題引導(dǎo)】對(duì)比乙醇、水、苯酚分子中O-H鍵上H的活潑性，在水分子作用下苯酚可能體現(xiàn)怎樣的化學(xué)性質(zhì)？

【實(shí)驗(yàn)提示】思考如何從微觀層面由結(jié)構(gòu)入手對(duì)看到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

【學(xué)生展示】依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象書(shū)寫(xiě)苯酚與氫氧化鈉、碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式。

【提出質(zhì)疑】苯酚與碳酸鈉反應(yīng)，雖然沒(méi)有觀察到明顯的冒氣泡現(xiàn)象，推測(cè)產(chǎn)物為NaHCO3，是否有可能產(chǎn)生氣泡較少而未被看到？如何進(jìn)一步由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證苯酚與碳酸酸性強(qiáng)弱？

【學(xué)生活動(dòng)】討論并選擇合適試劑進(jìn)行苯酚與碳酸酸性比較。觀看視頻：苯酚鈉溶液中通入二氧化碳，溶液變渾濁；書(shū)寫(xiě)相關(guān)方程式并得出結(jié)論：碳酸酸性強(qiáng)于苯酚。

（2）羥基對(duì)苯環(huán)的影響

【回顧】苯、甲苯的相關(guān)知識(shí)，預(yù)測(cè)羥基對(duì)苯環(huán)的影響

【演示實(shí)驗(yàn)】濃溴水中滴加苯酚稀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，書(shū)寫(xiě)相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式

【對(duì)比分析】

得出結(jié)論：羥基活化苯環(huán)鄰對(duì)位，使得苯酚比苯更易發(fā)生取代

【介紹應(yīng)用】苯酚的定性檢驗(yàn)和定量測(cè)定

（3）苯酚的顯色反應(yīng)

【過(guò)渡】苯環(huán)與羥基組合在一起，整體還會(huì)使苯酚體現(xiàn)怎樣特殊的性質(zhì)呢？

【演示實(shí)驗(yàn)】苯酚稀溶液中滴加1滴氯化鐵

【介紹應(yīng)用】苯酚遇FeCl3溶液顯紫色，利用此特性可以檢驗(yàn)苯酚的存在。

環(huán)節(jié)4 苯酚物理性質(zhì)探究

【提出問(wèn)題】如何解釋下列事實(shí)？

1.苯酚具有腐蝕性，若不慎沾在皮膚上，需用酒精擦洗。2.常溫下，苯酚在水中的溶解度不大（S=9.3g）

環(huán)節(jié)5 總結(jié)升華

【總結(jié)】影響有機(jī)物性質(zhì)的重要因素：

1.官能團(tuán)種類(lèi)

2.基團(tuán)間的相互作用

研究有機(jī)物性質(zhì)的一般思路和方法：

分析結(jié)構(gòu)——預(yù)測(cè)性質(zhì)——選擇試劑——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

【升華】

甲酚可能具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？

與溴水反應(yīng)，每摩爾下列物質(zhì)會(huì)消耗多少摩爾溴？書(shū)寫(xiě)相關(guān)方程式

3.教學(xué)設(shè)計(jì)特色說(shuō)明

（1）教學(xué)策略的設(shè)計(jì)。

本研究從分析苯酚的結(jié)構(gòu)入手，預(yù)測(cè)苯酚可能具有的化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，獲得相應(yīng)結(jié)論，采用“一般到個(gè)別，個(gè)別到一般”“類(lèi)比分析”的方法。由最簡(jiǎn)單的酚類(lèi)物質(zhì)——苯酚的性質(zhì)，類(lèi)比、遷移至酚類(lèi)物質(zhì)的性質(zhì)，能夠?qū)δ吧镔|(zhì)進(jìn)行合理的性質(zhì)預(yù)測(cè)。

（2）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

本研究由常用消毒劑引入酚的定義，首先探究苯酚的化學(xué)性質(zhì)，學(xué)生由實(shí)驗(yàn)感悟基團(tuán)間確實(shí)存在相互作用，這種作用影響著物質(zhì)性質(zhì)，進(jìn)而分析苯酚可能具有的化學(xué)性質(zhì)。在苯酚的弱酸性、取代反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于現(xiàn)象能主動(dòng)由“基團(tuán)間相互作用”去進(jìn)行分析、解釋?zhuān)瑥奈⒂^層面認(rèn)識(shí)乙醇、苯、苯酚結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；在此基礎(chǔ)上回顧苯酚的物理性質(zhì)，學(xué)生可順利對(duì)苯酚溶解性相關(guān)問(wèn)題作出合理解釋。最后回扣引入，通過(guò)練習(xí)進(jìn)行鞏固，亦為后期介紹不同基團(tuán)活化苯環(huán)程度不同留作鋪墊。