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        乙醇與金屬鈉的反應推理

        2018-10-21 17:38:15吳冰冰
        速讀·上旬 2018年8期
        關鍵詞:乙醇

        吳冰冰

        摘 要:以乙醇的結構為出發(fā)點,根據(jù)原子成鍵原則猜想乙醇可能的結構式,通過水與乙醇的結構相似、物理性質(zhì)相似,推出化學性質(zhì)也有相似之處,即水與金屬鈉的反應,類比推理乙醇與金屬鈉可發(fā)生反應。通過斷鍵位置不同猜想產(chǎn)物,通過實驗收集證據(jù),證實乙醇與金屬鈉反應的產(chǎn)物以及該反應的斷鍵位置。

        關鍵詞:乙醇;鈉;反應推理;斷鍵位置

        普通高中化學課程標準實驗教科書必修2(人民教育出版社),第三章第三節(jié)第一課時內(nèi)容講授的知識點包括乙醇的性質(zhì),以水與金屬鈉反應和乙醇與金屬鈉反應實驗現(xiàn)象進行對比,進而學習乙醇的其他化學性質(zhì),這是教材編著者為高中學生學習新知識奠定的基石。在研讀了多篇文獻以及運用《化學教學論》和《化學教學技能》的知識,根據(jù)現(xiàn)代化學學科核心素養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認知”中“證據(jù)推理”及“類比推理”思維的運用過程,本人嘗試以下教學思路和教學方法展開教學。

        乙醇的分子式為C2H6O,而根據(jù)不同元素原子的成鍵原則,C原子以外面的4個電子與其他原子結合形成4根鍵,O原子則可與其他原子結合形成2根鍵,H原子則可與其他原子結合形成1根鍵,因此存在著不同的原子結合方式,因而有兩種不同的可能的乙醇分子結構式。

        對比這兩種可能的乙醇分子結構,與初中時學過的哪種分子結構有著相似之處呢?對比可以想到水分子的結構與之有相似之處:第一種可能結構與水分子均含有相同的-OH;第二種可能結構與水分子均為O原子兩端連接的基團相同。因此,水與乙醇的結構有相似之處。

        除此以外,水與乙醇均是生活中常見的溶劑,水與乙醇可以互溶,因此,我們說它們的物理性質(zhì)有相似之處。那水與乙醇的化學性質(zhì)是否有相似之處呢?在必修1學習過水與金屬鈉可發(fā)生反應,可類比推理乙醇與金屬鈉可發(fā)生反應。而根據(jù)這一反應條件,就可以初步判斷哪些部分基團是不參與該反應的斷鍵?(提示:金屬鈉保存在煤油中,煤油的主要成分是烴類。)因此,該反應的斷鍵位置只能在O原子兩端的鍵處。

        因此,類比推理水與金屬鈉反應,根據(jù)斷鍵位置不同,大膽猜想乙醇與金屬鈉反應產(chǎn)物,會有不同的反應產(chǎn)物:

        首先分析第一種可能的乙醇分子結構,假設乙醇與金屬鈉反應時的斷鍵位置為氫氧鍵,則生成的產(chǎn)物可能為H2和C2H5ONa;假設斷鍵位置為碳氧鍵,則生成的產(chǎn)物可能為NaOH和C4H10;用同樣的方法分析另一種可能的乙醇分子結構,斷鍵位置為碳氧鍵(兩個碳氧鍵是等同的),則生成的產(chǎn)物可能為C2H6和CH3ONa。

        有了以上猜想,下面通過做乙醇與金屬鈉的反應實驗檢驗,收集實驗證據(jù),到底哪個才是乙醇的分子結構,乙醇與金屬鈉反應的斷鍵位置在哪?

        改進課本上的乙醇與金屬鈉的反應實驗(如下圖):

        U型管中一端有鋼絲球,用于支撐該反應物金屬鈉,使得其在U型管一端反應??梢钥吹椒磻獣r金屬鈉表面有氣泡產(chǎn)生,猜想的氣體產(chǎn)物均為可燃性氣體,可以檢驗氣體燃燒后的產(chǎn)物的方法進行驗證。檢驗氣體燃燒后的產(chǎn)物為水和乙醇鈉。證實了乙醇與金屬鈉可以發(fā)生反應,該反應的產(chǎn)物為水和乙醇鈉。最后,可得出乙醇的分子結構,乙醇與金屬鈉反應的斷鍵位置為氫氧鍵。

        在中學化學的學習過程中,學生們需要學習并掌握的一個思維:物質(zhì)的結構決定物質(zhì)的性質(zhì)。因而,在本節(jié)課程的設計中,均遵循的原則是:培養(yǎng)學生學習化學的興趣,以“類比推理”思維的運用過程于整個教學過程,基于“證據(jù)推理”這一學科核心素養(yǎng)展開教學。并形成以學生為主體、以教師為主導,進行啟發(fā)式、引導式推理學習。

        作為各種邏輯思維方法中最富于創(chuàng)造性的一種方法——類比推理,類比以提出新問題和作出新發(fā)現(xiàn),是一種較高層次的信息遷移。通過在中學化學的教學過程中,充分發(fā)揮“類比推理”的作用,并讓學生掌握這一有效學習的重要方法,并期望學生能在以后的學習中實現(xiàn)知識的遷移以及實現(xiàn)知識的前后貫通,進一步提升課堂學習效率。并基于現(xiàn)代化學學科核心素養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認知”中“證據(jù)推理”視角,通過實驗探究和收集實驗證據(jù),使學生能夠更加理解科學知識,而不是單純地背教科書的知識點,這將增強學生的求知欲望和幫助學生構建健全的知識體系。

        參考文獻

        [1]王桂桃.類比思想促進學生知識遷移的教學設計——以“乙醇分子結構的確定”為例[J].中學化學教學參考,2017(16):31-32.

        [2]朱秀娟,陳文東,崔文輝.對無水乙醇與金屬鈉反應演示實驗的改進[J].廣州化工,2017,45(04):117-118+125.

        [3]于才.實驗探究“生活中兩種常見的有機物——乙醇”教學設計[J].數(shù)理化學習(高中版),2016(10):54-55.

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