高中化学实验创新说课稿-烷烃的取代反应

烷烃的取代反应

——基于校本课程开发的学生探究性实验

一、使用教材

高中化学人教版必修2第三章第一节《最简单的有机物——甲烷》，选修5第二章第一节《脂肪烃》。

二、实验设计背景

必修2第三章第一节《最简单的有机物——甲烷》科学探究中有甲烷的取代反应，但由于较难制备大量纯净的甲烷气体、取代时间较长、反应现象不明显，学生没能眼见为实，选修5烷烃的取代反应也仍停留在原理层面，学生无法直接观察取代反应的过程、现象，理解取代反应原理较困难。鉴于此，本人查阅了网络和部分纸质文献资料，发现没有符合学生认知水平的好方法可以解决此问题。经过反复分析教材和与学生多次交流答疑，发现可以结合学生情况，整合必修选修相关知识，设计一个融合喷泉实验的烷烃取代反应的探究实验，供化学社团或兴趣小组的学生在课外进行探究，以辅助学生更深刻全面地理解取代反应，并在其中发现课本中不曾意识到的问题和现象，以培养学生的科学态度、质疑精神和创新意识等。

三、学情分析

本节课是基于校本课程开发的，用于化学社团或兴趣小组的学生探究性实验，对象是高一、高二学生，每组3——4人，能完成分组合作探究。他们对化学了充满好奇与热情，并有着较好的化学专业知识基础，作为信息时代的高中生，他们信息技术能力较强。

四、实验器材

烷烃取代反应仪器：pH传感器、三颈瓶、50mL注射器、23w白炽灯、铝箔、单孔橡皮塞、导管、止水夹、500mL烧杯、铁架台（带两个铁夹、一个铁圈）等；

烷烃取代反应药品：便携式煤气（主要成分丁烷、丙烷）、Cl2、碱性品红； 制备Cl2仪器：锥形瓶、双孔橡皮塞、分液漏斗、导管、水槽等； 制备Cl2药品：KMnO4固体、浓盐酸、饱和食盐水、NaOH溶液。 五、实验创新要点

1．结合有机取代反应与无机喷泉实验，增加实验的趣味性； 2．采用pH传感器，直观观察、分析实验结果； 3．采用即时投影技术，反馈学生实验情况；

4．寻找生活中易得物质——便携式煤气，使实验生活化；

5．提供给一线老师校本课程开发的一个典型案例。

六、实验设计思路

高中化学人教版必修2第三章第一节《最简单的有机物——甲烷》中有科学探究实验——甲烷的取代反应，选修5第二章第一节扩展到了烷烃的取代，结合生活中易得物质——便携式煤气，主要成分是丁烷、丙烷，确定所做实验为烷烃的取代反应。理论分析可知该反应属于气体体积减小的反应，为增加实验的趣味性，可结合必修1中喷泉实验，设计烷烃取代反应的喷泉实验。本节课体现了学科知识的综合应用，更好地培养了学生的综合应用能力。

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七、实验教学目标 【知识与技能】

1．烷烃的取代反应原理。 2．喷泉实验原理。

【过程与方法】

1．通过探究性合作学习，有机整合取代反应与喷泉实验，设计并优化实验方案，完成实验操作，学会合作、创新。

2．实验过程中能提出问题，并通过讨论、查询文献、寻问老师等方法有效解决问题。 3．学会运用控制变量法探究实验最优条件。

4．能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。

5．能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想。 【情感态度价值观】

1．能尊重事实和证据，不迷信权威，具有思考、敢于质疑和批判的创新精神，提升了学生的核心素养。

2．遇到困难要有直面困难的勇气，具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度。

八、实验教学内容

本实验依据必修与选修的要求层次不同，巧妙整合、拓展相关实验，并综合无机、有机相关内容，通过生活中的物质，创新性地设计了基于校本课程开发的适用于化学社团或兴趣小组的学生探究性实验——烷烃的取代反。为增加实验的趣味性，可在实验中融合喷泉实验。

九、实验教学过程

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关键是要第一步提供足量的Cl· ，可将Cl2在反应前光照5min——10min，待有较多Cl·后，再通入CH4，可缩短反应时间。

学生讨论生活中的烷烃类物质：甲烷存在于天然气、沼气、煤矿坑气之中；家用液化石油气中主要成分有丙烷、丁烷、乙烷、乙烯、丙烯、丁烯等；罐装便携式液化气中主要成分有丁烷、丙烷等。

通过讨论，选取方便易得物质——SUN便携式煤气，查阅资料并与厂家确定里面含有95%的丁烷和5%的丙烷。

学生查阅资料，讨论可知影响该反应快慢的因素有：装置气密性、光的强度、温度、烷烃与Cl2的体积比等。通过控制变量法探究最终合适条件。

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实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 V(烷烃) 表1 探究实验最佳条件 反应前Cl2灯源功灯源距指示剂温是否光照 率 离 度 是 否 是 是 是 是 是 是 13w 13w 13w 13w 13w 24w 24w 24w 5cm 5cm 5cm 5cm 2cm 5cm 2cm 2cm 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 热水 反应开始到出现喷泉的时间 15min 18min 12min 11min 8min 9min 5min 3min 30mL 30mL 35mL 40mL 40mL 40mL 40mL 40mL 最佳实验条件：40 mL烷烃气体，反应前氯气需要光照，灯源选择白炽光24 w，距离约2 cm，指示剂温度约50——70摄氏度。

学生通过分组讨论、展示实验装置，最终确定最佳实验装置如图所示：

图1 实验装置图

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图2 pH-t图像

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十、实验效果评价

本实验通过提出问题引导学生自行探究、设计实验方案、优化实验方案，符合化学核心素养，培养学生科学探究与创新意识；实验过程中探究实验最佳条件，培养学生科用控制变量法；寻找生活中易得物质——便携式煤气，让实验变得生活化；采用pH传感器，结合数字化手段，直观观察实验结果；结合有机取代反应和无机喷泉实验，增加实验趣味性；还可采用即时投影技术，时时展示学生实验成果。

“知识在应用中才有活力，在探索中才有生命”，要充分相信学生的创造创新能力，释放学生的大脑和双手，让学生动起来，知识才能“活起来”。

十一、文献烃检索查新报告

1．检索词：烷取代反应的喷泉实验。

2．文献检索范围：百度检索、知网检索、万方数据资源系统检索。 3．检索结果：

按照上述检索词，在以上数据库和文献时限内，查到与本课题相关文献如下： （1）百度检索“烷烃取代反应的喷泉实验”结果，约2240个，但与本实验相似度很小；

（2）知网检索“烷烃取代反应的喷泉实验”结果：

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（3）万方数据资源系统检索“烷烃取代反应的喷泉实验”结果：

（4）百度搜索仪器图片结果：无相似图片