3.4《配合物與超分子》教學(xué)設(shè)計高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

本節(jié)內(nèi)容位于選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第三章“晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中的第四節(jié)，教材以實驗的方式引出問題，從解釋實驗現(xiàn)象的變化出發(fā)，闡述了配位鍵和配位化合物等內(nèi)容，而對超分子的介紹是通過典型例子闡述了超分子的重要特征。在新課標(biāo)中本節(jié)內(nèi)容要求較低，但配位超分子化學(xué)是目前化學(xué)前沿?zé)衢T研究方向，歷史上有眾多位研究配位化學(xué)的學(xué)者獲得諾貝爾獎，在農(nóng)業(yè)、能源、探索和闡明生命起源、演化等方面發(fā)揮出重大作用。1.知識基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)初步了解價鍵理論，但此課需要學(xué)生通過原子結(jié)構(gòu)的電子云模型理解空軌道的存在，而且是配合物的中心離子（或原子）中已參與雜化的空軌道，這仍有一定的難度。2.能力基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)具備一定的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”化學(xué)觀念，并具備一定的實驗探究能力、化學(xué)符號表征能力，但缺乏融合多學(xué)科的學(xué)科知識深入分析信息的能力。3.心理基礎(chǔ)：對化學(xué)與生活、化學(xué)與社會相關(guān)的知識具有較強(qiáng)的求知欲和探究興趣，但還需組織小組進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)的信心。1.通過模型搭建、化學(xué)史實從微觀角度理解配位鍵的形成條件和表示方法。2.能夠判斷常見的配合物，通過實驗探究配離子的組成初步形成預(yù)測和檢驗物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識模型。3.通過學(xué)生實驗活動，讓學(xué)生從感性認(rèn)識入門，感受物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新領(lǐng)域，進(jìn)一步增強(qiáng)知識遷移、問題解決的能力。教學(xué)重點：配位鍵、配合物的概念，配合物的制備教學(xué)難點：配位化合物的成鍵特征1.通過教師演示實驗、學(xué)生分組實驗，診斷并發(fā)展學(xué)生對配位化合物的認(rèn)識進(jìn)階（物質(zhì)水平、元素水平、微粒水平并認(rèn)識配位化合物的成鍵特點，實現(xiàn)思路的結(jié)構(gòu)化水平（視角水平、內(nèi)涵水平2.通過學(xué)生分組書寫交流較為熟識的配位化合物，診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)符號表征的認(rèn)3.通過學(xué)生對配位化學(xué)化學(xué)史的討論和點評，診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)價值的認(rèn)識水平（學(xué)科價值視角、社會價值視角、學(xué)科和社會價值視角）。采用“情境問題探究”，沿著歷屆諾貝爾獎獲得者的研究成果，設(shè)計富有驅(qū)動性的、環(huán)環(huán)相扣的問題，用情境帶動教學(xué)，用問題驅(qū)動教學(xué)，用探究實驗深化教學(xué)，有效落實“素養(yǎng)為本”的教育，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。板塊設(shè)計情境線學(xué)生活動線評價線核心素養(yǎng)線情境創(chuàng)設(shè)【問題情境】實物展示，提出疑問【史實情境】播放微課：化學(xué)諾貝爾獎史學(xué)生代表匯報課前探究實驗成果觀看微課，體會科學(xué)精神診斷并發(fā)展學(xué)生自主探究的水平對化學(xué)價值的認(rèn)識水平科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任合作探究【實驗情境】搭建球棍模型教師演示實驗學(xué)生分組實驗【練習(xí)情境】三重表征搭建銨根離子的球棍模型觀看演示實驗鐵離子檢驗分組實驗硫酸四氨合銅的制備書寫方程式診斷并發(fā)展學(xué)生對配位鍵及配位化合物的認(rèn)識、對化學(xué)符號表征的認(rèn)識水平，對實驗探究水平解決問題能力水平證據(jù)推理與模型認(rèn)識宏觀辨識與微觀探析變化觀念與平衡思想科學(xué)探究與創(chuàng)新意識思維建?！緦υ捛榫场渴崂肀竟?jié)所學(xué)內(nèi)容，匯報交流[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2為例進(jìn)行思維建構(gòu)診斷并發(fā)展學(xué)生認(rèn)知思路的結(jié)構(gòu)化水平證據(jù)推理與模型認(rèn)知知能檢測【練習(xí)情境】發(fā)散思維設(shè)計實驗、延伸學(xué)習(xí)設(shè)計實驗除去氯化鋁溶液中氯化銅雜質(zhì)查詢資料，了解我國配位化學(xué)的發(fā)展近況診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)學(xué)科價值及社會價值的認(rèn)識水平科學(xué)探究與創(chuàng)新意識科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任五、教學(xué)實施過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖情境創(chuàng)設(shè)（展示實物）白色的無水硫酸銅和藍(lán)色的硫酸銅溶液（設(shè)問）藍(lán)色的物質(zhì)是什么？（小組展示）化學(xué)小組代表進(jìn)行實驗探究的思路講解。（展示模型）我們仔細(xì)觀察這個離子，水分子是獨立存在并且穩(wěn)定的分子，O原子也已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，為什么4個水分子與銅離子會形成一個新的復(fù)雜的離子呢？這其中的化學(xué)鍵似乎難以用我們已知的共價鍵知識解釋。其實在歷史上的科學(xué)家也遇到了和我們一樣的困惑。（觀看微課）回望諾貝爾化學(xué)獎的獲獎史就是一部化學(xué)發(fā)展史。維爾納提出配位化學(xué)理論，解釋了一直懸而未決的“復(fù)雜化合物”的結(jié)構(gòu)問題。他用了近20年時間，一直堅持配合物合成、配合物水溶液電導(dǎo)率的測定及配合物結(jié)構(gòu)等方面的研究工作，于1913年獲得諾貝爾化學(xué)獎，并被稱為“配位化學(xué)之父”。硫酸銅、氯化銅、溴化銅都呈藍(lán)色溶液。對照硫酸鉀、氯化鈉、溴化鉀是無通過查閱課本，知道呈藍(lán)色的是四水合銅離子[Cu(H2O)4]2+。從普魯士藍(lán)到長沙馬王堆一號墓出土的深紅色絹和長壽繡袍的底色，再到第一次出現(xiàn)在學(xué)術(shù)雜志上的線索，青年科學(xué)家維爾納化學(xué)，體會其中科學(xué)精神?！驹u價任務(wù)1】診斷并發(fā)展學(xué)生自主探究的水平探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀世界走進(jìn)微觀世界。②學(xué)生的課前探究可以給予探究更多的時間，為課堂節(jié)約時間，并能夠給予一個機(jī)會鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。在此過程中培育學(xué)生證據(jù)推理的核心素養(yǎng)。診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)價值的認(rèn)識水平。③利用化學(xué)史實，體會諾貝爾獲得者對化學(xué)問題的研究，決不放棄尊重事實的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)一：認(rèn)識配位鍵（布置任務(wù)）通過化學(xué)史我們得知這個與之前所學(xué)共價鍵不同的鍵叫配位鍵。我們再次觀察四水合銅離子的球棍模型，請你指出配位鍵。形成一個配位鍵上的兩個電子來源于誰？銅離子提供了什么呢？（小結(jié)）水分子提供孤電子對給予銅離子，銅離子提供空軌道接受水分子的孤電子對，從而形成了配位鍵。（展示圖片）這讓我們想起中國古代建筑中的“榫卯”結(jié)構(gòu)。凸出部分叫榫，凹進(jìn)部分叫卯。大家嘗試用橡皮泥和小棍搭建銨根離子的球棍模型。（小結(jié)）成鍵原子一方提供孤對電子對。如分子有NH3、H2O、HF、CO離子有Cl、OH、CN、SCN成鍵原子另一方提供空軌道。如H+、Al3+、B及過渡金屬的原子或離子。從四個鍵完全相同可以發(fā)現(xiàn)配位鍵是一種“特殊”共價鍵。特殊：電子對來源不同?；卮?，形成配位鍵的兩個電子來源于水的孤對電子。銅離子提供空軌道。借助榫卯結(jié)構(gòu)理解微觀結(jié)構(gòu)中一方提供孤對電子，一方提供空軌道的配位關(guān)注橡皮泥球的大小、正四面體的構(gòu)型、小棍的顏色（有一個特別顏色小棒標(biāo)注配位鍵、也可以都相同顏色，表明4個NH鍵解氨分子提供孤對電子，銅離子提供空軌道。展示匯報?！驹u價任務(wù)2】診斷并發(fā)展學(xué)生對配位鍵的認(rèn)識，理解配位鍵的形成條件和表示方法。①引導(dǎo)學(xué)生從宏觀（配合物顏色狀態(tài)）與微觀（電子與軌道）視角認(rèn)識配位鍵。②借助古代建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)，理解微觀模型。③通過模型構(gòu)建，有的小組選用1根特別的小棍標(biāo)明配位鍵，有的小組根據(jù)之前所學(xué)雜化軌道理論，四個鍵完全相同的正四面體體形，學(xué)生互相評價，理解本共價鍵的形成相似，但共用電子對的來源與σ共價鍵的形成不同。合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)二：認(rèn)識配位化合物（播放微課）維爾納的配位化學(xué)就像一把鑰匙，打開了生命科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等領(lǐng)域一扇扇新的大門。德國科學(xué)家施泰特研究葉綠素化學(xué)結(jié)構(gòu)獲1915年諾貝爾獎；德國科學(xué)家費歇爾研究血液和植物葉子的色素并制造成人造血紅素獲1930年諾貝爾獎。美國化學(xué)家伍德沃德人工合成膽固醇、葉綠素、維生素B12等獲1965年獲諾貝爾獎。（小結(jié)）這些化合物都被稱為配位化合物。講解含配位鍵情況。色溶液Fe(SCN)3就是一種配位化合物。除此之外檢驗Fe3+的K4[Fe(CN)6]和檢驗Fe2+的K3[Fe(CN)6]都是配位化合物。通常把金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物。內(nèi)界離子外界離子中心離子配體配位數(shù)觀察課本中圖片結(jié)構(gòu)，認(rèn)識配位化合物血紅色溶液，書寫方程式。認(rèn)識概念名稱及符號表征明確概念內(nèi)界配離子和外界離子。【評價任務(wù)2】診斷并發(fā)展學(xué)生對配位化合物的認(rèn)識，對化學(xué)符號表征的認(rèn)識水平，對實驗探究水平解決問題能力水平。獲得原因感受配位化學(xué)對各個領(lǐng)域的影響，感受化學(xué)的學(xué)科價值和社會價值。的演示，認(rèn)識簡單的配位化合物，降低認(rèn)知難度，建立概念。也為后面探究化合物的穩(wěn)定性做一個鋪墊。③通過三重表征，明確配位化合物中幾個重要概念，練習(xí)鞏固。合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)三：認(rèn)識配位化合物的穩(wěn)定性（提問）如何證明配位化合物中的內(nèi)界離子難電離？（演示實驗）向K3[Fe(CN)6]中滴加KSCN溶液（提問）現(xiàn)象如何？你知道這說明什么嗎？（分組實驗）請同學(xué)們跟隨的我的操作一起進(jìn)行。先取一根試管，加入少量硫酸銅溶液，再滴加幾滴氨水，再繼續(xù)添加氨水并震蕩試管觀察。（提問）形成過程中引起了顏色變化，深藍(lán)色物質(zhì)是銅氨離子，相比水合銅離子，有什么共同之處？（追問）從[Cu(H2O)4]SO4轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]SO4說明中心離子一定時，哪個配體的配位能力更強(qiáng)？配位鍵哪個更強(qiáng)？與O2配位也可以與CO配位，那你能從化學(xué)角度解釋一下CO中毒嗎？配合物的穩(wěn)定性與配位鍵強(qiáng)弱有關(guān)。當(dāng)中心離子或原子相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體配位能力有關(guān)。KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，說明配合物K3[Fe(CN)6]更穩(wěn)定。（思考并回答）都是銅離子在接受孤電子氨分子、水分子提供孤電子對。氨分子和水分子的個數(shù)都是4個。說明NH3的配位能力更強(qiáng)。對于中心離子Fe2+來說，CO的配位能力比O2強(qiáng)。【評價任務(wù)2】診斷并發(fā)展學(xué)生對配位化合物穩(wěn)定性的理解，對化學(xué)符號表征的認(rèn)識水平，對實驗探究水平解決問題能力水平。①通過對比實驗感知配合物的穩(wěn)定性與配位鍵強(qiáng)弱有關(guān)。當(dāng)中心離子或原子相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體配位能力相關(guān)。并通過CO中毒的問題解釋，再次理解配合物的穩(wěn)定性。中形成氫氧化銅沉淀、四水合銅離子向四氨合銅離子轉(zhuǎn)化時的方程式。從平衡的角度理解，配離子很難思維建模以配合物[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2為例界離子。（2）[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2在溶液中電離出什么離子？（3）1mol[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2與足量AgNO3溶液反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量是多少？（4）當(dāng)中心離子或原子相同時，NH3與H2O的配位能力比較？（5）該配合物中含哪些化學(xué)鍵？有何異同？【評價任務(wù)3】診斷并發(fā)展學(xué)生認(rèn)知思路的結(jié)構(gòu)化水平，利用一個例子串起整堂課的主體知識。延伸學(xué)習(xí)設(shè)計實驗除去氯化鋁溶液中少量氯化銅雜質(zhì)。（觀看微課）美國三位化學(xué)家深入研究了冠醚化合物對堿金屬和堿土金屬離子的絡(luò)合作用獲1987年諾貝爾獎。（延伸學(xué)習(xí)）雖然我國配位化學(xué)起步較晚，但發(fā)展迅猛，請同學(xué)們完成課后調(diào)研，下節(jié)課進(jìn)行展示。也寄希望與大家手握興國安邦之技，為祖國建設(shè)添磚加瓦。（討論并回答）①氨水②調(diào)節(jié)pH③金屬Al④電解……分工合作預(yù)習(xí)超分子【評價任務(wù)4】診斷并發(fā)展學(xué)生對化學(xué)學(xué)科價值及社會價值的認(rèn)識水平。培育學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。通過調(diào)研匯報，不僅可以預(yù)習(xí)下節(jié)課“超分子”內(nèi)容，更能激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和使命感。一、配位鍵配體：提供孤對電子形成配位鍵（本質(zhì)與特殊）中心離子：提供空軌道二、配位化合物三、配合物的穩(wěn)定性1.運用多重情境教學(xué)，實現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)與拓展通過實驗情境，利用無水硫酸銅溶于水之前和溶于水之后顏色的變化讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知的困惑，再利用其他無色的鹽溶液和硫酸銅溶液進(jìn)行對比，讓學(xué)生推出水合銅離子的顏色，充分激發(fā)了學(xué)生的探索欲和求知欲。通過史實情境，貫穿整個課堂教學(xué)內(nèi)容，體會諾貝爾獲得者對化學(xué)問題的研究，決不放棄尊重事實的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任，更能夠讓學(xué)生感受化學(xué)學(xué)科價值。最后運用對話情境與練習(xí)情境，構(gòu)建本節(jié)課的知識框架。本節(jié)課的課堂練習(xí)中注意了兩個層次練習(xí)的結(jié)合。首先通過第一個練習(xí)進(jìn)行了思維的建模，讓學(xué)生對整個配合物的組成和結(jié)構(gòu)有一個整體的了解，并且還探討對比了配合物中所含的各種化學(xué)鍵的異同，而第二個練習(xí)注意加強(qiáng)了理論的應(yīng)用，注意利用頭腦風(fēng)暴法，讓學(xué)生提出不同的實驗方案，體會配位反應(yīng)在物質(zhì)分離中的應(yīng)用。2.滲透HPS教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生求知欲和探究欲該課致力于實施HPS教學(xué)，借鑒馬修斯倡導(dǎo)的對話教學(xué)模式，通過三個微課逐步介紹了配位化學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及未來等內(nèi)容，通過不斷設(shè)問、追問、反問進(jìn)行對話互動教學(xué)。不僅擴(kuò)大了課堂的教學(xué)容量，讓學(xué)生充分了解了配位化學(xué)產(chǎn)生的根源及其重要的社會價值，認(rèn)識了配位化學(xué)在農(nóng)業(yè)、能源、生命起源、演化等方面能發(fā)揮出重大作用，同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的熱情和社會責(zé)任感，利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任這一維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。3.實踐學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動，著重培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)本節(jié)課設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)層層遞進(jìn)，從“認(rèn)識配位鍵”到“認(rèn)識配位化合物”再到“認(rèn)識配位化合物的穩(wěn)定性”逐步推進(jìn)。學(xué)生基于真實問題的思考、討論、交流、實踐和反思，從設(shè)計實驗到收集證據(jù)，對比推理，進(jìn)一步培育了學(xué)生證據(jù)推理的