摘要:有機化學與化工工業有著密切的聯系,技工化工專業學生是化工工業未來的主力軍,入校時大部分是初中畢業生,根據學生的年齡和文化實際情況,學習有機化學這門課程,必須從最簡單烷、烯、炔的分子結構、性質、制取開始再擴展到同系物,學習完簡單烷、烯、炔烴后進行綜合小結、比較,將知識有機結合,使學生順利入門。
關鍵詞:技工學生;有機化學;入門教學方法
中圖分類號:G742文獻標識碼:A
文章編號:1674-1145(2009)05-0243-02
有機化學和國民經濟的各個領域都有著十分密切的關系。它在農業、能源、材料等科學技術研究領域里占有極為重要的地位。有機化學的成就和有機化學工業的發展,對發展國民經濟和提高人民生活水平有著重要的意義。技工化工專業學生是化工工業未來的主力軍。今天他們必須學好專業知識,才能挑起明天的重擔,根據技工學生的年齡和文化基礎等特點,本人就對技工化工專業學生有機化學入門教學談以下幾點方法:
一、利用學生的好奇心從最簡單的有機化合物教起
有機化合物分子最簡單的便是甲烷,在學習甲烷時,老師可以先設問:同學們聽說過瓦斯爆炸嗎?你用棍子捅過垃圾污泥池或污泥溝嗎?你家附近有燒沼氣的嗎?學生興趣來了便立即作答,這時老師告訴學生瓦斯爆炸的原因、沼氣的成分、捅踩污泥冒氣泡的原因是因為污泥里面產生了沼氣或空氣等原因,由瓦斯、沼氣引出甲烷,接下來講甲烷的結構性質就使學生極易接受和掌握。在學習乙烯時,老師可以這樣先設問:同學們聽說過有催熟劑嗎?你是否注意過市場上的香蕉由購進到銷售在顏色上的變化?學生便會馬上相互討論、打聽或從書本中找答案,其活動多樣化,在學生急需答案的情況下,老師引出本堂課要學習的乙烯可作瓜果催熟劑,接下來就講乙烯的結構、制法、性質等。
二、用實驗吸引學生去分析、理解、掌握
例如在學習乙烯的氧化反應時,老師將制取的乙烯氣體通入盛有1~2毫升0.5%的高錳酸鉀溶液的試管里,觀察到高錳酸鉀溶液的紫色紅色迅速褪去。從而學生知道乙烯能被氧化劑氧化。在學習乙烯的加成反應時,老師把乙烯氣體通入盛有溴水的試管里,可以觀察到溴水的紅棕色迅速消失。
分析:因為乙烯分子中有一個“C=C”雙鍵,雙鍵中的一個鍵成鍵電子云重疊密度不大而不穩定,容易斷裂,與溴原子結合形成了新的化合物,不再存在單獨的溴分子。所以,溴水的紅棕色消失,可用下式表示其反應:
H HH H
\
H—C=C—H+Br—Br→H—C—C—H
Br Br
在此基礎上導出乙烯加H2、HCL、H2O的反應。
在學習乙炔的氧化反應時,可先這樣提問:同學們看到過用氧炔焰切割金屬嗎?氧炔焰為什么能將金屬切割下來?隨后老師將制好的乙炔點燃要學生觀察現象。
分析:乙炔在燃時火焰明亮且帶有濃煙,火焰明亮說明乙炔在空氣中燃燒時放出大量的熱而形成高溫使火焰顯得明亮,在氧氣中燃燒更為劇烈,氧炔焰溫度可達3000℃以上,所以工業上可用氧炔焰來焊接和切割金屬。
反應式為2C2H2+ 5O2→4CO2↑+ 2H2O(液)+2597.9千焦
得出乙炔與空氣或氧氣在點燃的情況下能被氧化,在適當條件下也能被其他氧化劑氧化。
三、利用同系物的共性鑒別非同系物,利用物質的個性鑒別出不同物質
有機物的種類繁多,在性質上既具有共性,也具有個性。用合適的方法鑒別物質是化工行業日常之事,也是技?;I學生要學習的基本功。對有機化學入門階段的學生來說在鑒別有機物這方面主要是簡單的烷烴、烯烴、炔烴等的鑒別,但在知識面不能僅限于此,要從擴展的角度出發才能打開學生思路,才能有活力。
例如乙烷與乙烯的鑒別,老師可以演示,將乙烷乙烯兩種氣體分別通入盛有1~2毫升0.5%高錳酸鉀酸性溶液的試管里,可以發現一只試管里的紫紅色迅速褪去。
分析:乙烷乙烯這兩種氣體的分子,在碳原子數目上是相同的,但乙烯分子中具有“C=C”雙鍵不穩定,在通常情況下能與溴起加成反應,使溴水褪色。能被氧化劑氧化,高錳酸鉀是一種氧化劑,高價的錳得到電子后轉為了低價的錳,試管里的溶液不再是原來的高錳酸鉀溶液,所以紫紅色褪去,而乙烷結構穩定,在通常情況下不能被氧化,所以高錳酸鉀溶液的紫紅色沒有褪去。由此學生知道能使高錳酸鉀溶液褪色的氣體是乙烯,否則是乙烷。
又如乙烯和乙炔的鑒別,兩種都是不飽和的烴,都能在空氣中燃燒,都能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色,但一個是分子中含“C=C”雙鍵,一個是分子中含“C≡C”三鍵,兩者因結構不同,性質也有異,乙炔分子中的含碳量高于乙烯分子中的含碳量,所以乙炔在燃燒時因燃燒不完全而產生濃煙現象,乙烯沒有,根據這個現象可以定性鑒別出乙烯、乙炔。同樣體積乙烯乙炔氣體,發生雙鍵斷裂、三鍵斷裂與溴起加成反應而達到飽和所需溴的量不同,因此乙烯、乙炔也可用定量法鑒別出來。
通過對上述幾種物質的鑒別與分析可以小結為乙烷屬于烷烴,其他烷烴的結構與之相似,化學性質也相似;乙烯屬于烯烴,其同系物結構與之相似,化學性質也相似:乙炔屬于炔烴,其同系物結構與之相似,化學性質也相似;非同系物因結構不同而性質也就有不同。利用物質的不同性質就可以鑒別出不同的物質。
四、綜合復習小結使知識有機結合成整體
例如在學習完烷烴、烯烴、炔烴之后,綜合小結如下:
1.烷烴的通式是CnH2n+2,物理性質隨碳原子數目遞增,在常溫下由氣態、液態到固態。在通常狀況下化學性質很穩定,在相應條件下能發生氧化反應,熱分解反應和取代反應。烯烴的通式為CnH2n,隨分子中碳原子數目遞增,在常溫下由氣態、液態到固態。在相應條件下能發生氧化反應、加成反應、聚合反應,乙烯可作為塑料、合成纖維、合成橡膠、農藥的原料。炔烴的通式為CnH2n-2,物理性質隨分子里碳原子數目而遞變,化學性質都能發生氧化、加成、聚合等反應。乙炔是許多化工產品的原料。
2.簡單烷烴、烯烴、炔烴的化學鑒別方法??梢杂盟嵝愿咤i酸鉀溶液褪色的速度區別等。
3.甲烷、乙烯、乙炔的實驗室制法。甲烷:可用無水乙酸鈉和燒堿共熔制取。
加熱
CH3COONa + NaOH → CH4+ Na2CO3
乙烯:可用濃度為95%以上的乙醇和濃硫酸混合加熱制取。
濃H2SO4
CH3CH2OH→CH2=CH2↑ + H2O
170℃
乙炔:可用電石和水反應制得。
CaC2+ 2H2O → C2H2+ Ca(OH)2
五、進行必要的考試和分析講評
根據多年對技工學生的觀察、調查和了解,發現學生沒有考試就沒有壓力,欠缺學習的主動性,進行必要的考試,學生可以將壓力變為動力,努力去學習,通過考試也有便老師了解學生掌握知識的情況,采取針對性措施的教學和輔導。對考試的分析應透徹,找到錯誤的原因所在。講評時,對成績不佳的學生少批評多鼓勵,以便提高學習積極性。
總之,對技工學生有機化學的教學,在入門階段要從最簡單的物質開始,從實用性出發,利用實驗提高學生學習興趣,充分調動學習積極性,逐漸拓寬知識面開闊學生視野,將知識有機結合,他們一定能夠順利地進入這個學科大門。
參考文獻
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[2]劉忠喜,劉海波.中學教師手冊化學[M].南方出版社,2000.
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作者簡介:王孝團(1953- ),男,湖南邵陽市高級技工學校講師,研究方向:技工教學。