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乙酸的酯化反应教学设计 [高中化学]
发表于：2011-11-02 阅读：2485次
乙酸的酯化反应的教学设计 一、教材分析 乙酸的酯化反应是高中有机化学部分的重要反应之一。它占有相当重要地位，需要我们予以关注。首先，从反应机理上看，它属于取代反应，是典型的涉及到示踪原子法研究反应机理的例子；其次，它与生活息息相关，能够很好的解释生活中一些现象，广泛的应用于有机合成等领域。 酯化反应是醇跟羧酸或含氧无机酸生成酯和水的反应。分为羧酸跟醇反应和无机含氧酸跟醇反应何和无机强酸跟醇的反应两类。羧酸跟醇的酯化反应是可逆的，并且一般反应极缓慢，故常用浓硫酸作催化剂。多元羧酸跟醇反应，则可生成多种酯。无机强酸跟醇的反应，其速度一般较快。典型的酯化反应有乙醇和醋酸的反应，生成具有芳香气味的乙酸乙酯，是制造染料和医药的原料。本课我们将以乙酸的酯化反应为例讲解。 二、学生分析 学生已经在必修2中了解到了酯化反应的概念，因此，在做简单复习过后，就直接进入乙酸的酯化反应实验的学习，以及其反应特点，反应机理。 由于学生基础薄弱，知识的运用能力较差，分析能力较弱，解题思路不清晰，因此我会主要偏重于基础知识，基本概念的讲解。不断引导学生独立思考，自主学习，达到帮助学生提高提出问题，分析问题能力的目的。学生虽然已经学习过酯化反应的概念，但探究酯化反应机理中，涉及示踪原子的实验方法，比较难理解，学生可能出现理解上的困难和障碍。 三、教学目标 1、知识方面：掌握酯化反应的实验操作，反应机理，进一步理解可逆反应、催化作用；了解同位素示踪法。 2、能力方面：培养学生观察，分析能力。 四、教学重点 理解酯化反应的反应机理 五、教学难点 掌握酯化反应的实验过程及反应条件及原因 六、教学方法 我通过发挥主导作用，设计情景、问题诱导，帮助学生自主学习，体现学生的主体地位。包括以下几个环节。 （1）新知引入，创设情境（2）实验的讲解（3）提出问题及学生自主分析，回答 （4）机理的讲解（5）小结 七、教学器材 PPT，flash等 八、课时安排 一课时 九、教师及学生活动 （一）新知引入，创设情境 厨师烧鱼或炒菜时常加些醋和料酒，这样鱼或菜的味道就变得可口、香醇。这是什么原因呢？还有古语说“酒是越陈越香”，这又是什么原因?学习了今天的知识你将可以分析解释。-----引起学生的兴趣。 （二）实验的讲解 1、根据教材 乙酸乙酯的制取：学生分三组做如下实验，实验结束后，互相比较所获得产物的量。 第一组：在一支试管中加入3 mL乙醇和2 mL乙酸，按教材P71，图3-16连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到盛有饱和碳酸钠溶液的接受试管的液面上，观察现象。 第二组：在一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸，按教材P71，图3-16连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到盛有水的接受试管的液面上，观察现象。 第三组：在一支试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸，按教材P71，图3-16连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到盛有饱和碳酸钠溶液的接受试管的液面上，观察现象。 强调：①试剂的添加顺序； ②导管末端不要插入到接受试管液面以下； ③加热开始要缓慢。 2、 利用PPT及flash动画演示实验过程，观察产生的现象。 （三）提出问题及学生自主分析回答 问题1：为什么要先加入乙醇，然后边振荡边慢慢加入浓硫酸和乙酸？ 回答：此操作相当于浓硫酸的稀释，乙醇和浓硫酸相混会瞬间产生大量的热量,并且由于乙醇的密度比浓硫酸小，如果把乙醇加入浓硫酸中，热量会使得容器中的液体沸腾飞溅，可能烫伤操作者。 问题2：导管末端为什么不能插入到接受试管液面以下？ 回答：防止加热不均匀，使溶液倒吸。 追问：除了采用这样一种方法防止倒吸外，此装置还有哪些其它改进方法？ 回答：可以将吸收装置改为导管连接干燥管，干燥管下端插入液面以下防止倒吸（或其它合理方法）。 问题3：为什么刚开始加热时要缓慢？ 回答:防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来，造成反应物的损失。 追问：所以此装置也可以看作是一个简易的蒸馏装置，那么，装置的哪一部分相当于蒸馏烧瓶？哪一部分相当于冷凝管？ 回答：作为反应容器的试管相当于蒸馏烧瓶，导管相当于冷凝管，不是用水冷却而是用空气冷却。 问题4：为什么第一组做法几乎没有得到乙酸乙酯？ 回答：CH3COOH跟C2H5OH发生酯化反应是有机物分子间的反应，在不加浓硫酸时，即使在加热条件下，反应速率仍很慢，所以当混合物加热时，蒸气成分是CH3COOH和C2H5OH的蒸气，乙酸乙酯的蒸气极少甚至可以说没有，当然在Na2CO3溶液的液面上不会收集到乙酸乙酯。由此可见，浓硫酸主要起催化作用，其次，因为制取乙酸乙酯的反应是可逆的，所以浓硫酸也能除去生成物中的水，有利于反应向生成物方向进行。 总结：浓硫酸的作用：催化剂；除去生成物中的水，使反应向生成物方向进行。 追问：在该反应中，为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇，而不用他们的水溶液？ 回答：因为冰醋酸与无水乙醇基本不含水，可以促使反应向生成酯的方向进行。 问题5：第二组做法比第三组做法得到的乙酸乙酯的量明显少，试分析原因？ 回答：由于加入了催化剂浓硫酸，反应速率大大加快了。加热时，蒸馏出的蒸气的成分是乙酸乙酯、乙醇和乙酸，冷凝成液体后收集在盛水的试管中，但乙酸和乙醇是溶于水的，乙酸乙酯作为有机物，又易溶于乙酸和乙醇这样的有机溶剂中，所以必然有部分乙酸乙酯溶在乙酸和乙醇的水溶液中，因而收集量减少；但试管中如果盛放Na2CO3溶液，可以除去乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量，提高收集效率，并提高乙酸乙酯的纯度，因而收集量要多。 总结：饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。 （四）机理讲解 酯化反应：酸跟醇反应生成酯和水的反应。 在上述反应中，生成水的氧原子由乙酸的羟基提供，还是由乙醇的羟基提供？用什么方法可以证明呢？
分析：脱水有两种情况，（1）酸脱羟基醇脱氢；（2）醇脱羟基酸脱氢。在化学上为了辨明反应历程，常用同位素示踪法。即把某些分不清的原子做上记号，类似于侦察上的跟踪追击。事实上，科学家把乙醇分子中的氧原子换成放射性同位素18O，结果检测到只有生成的乙酸乙酯中才有18O，说明脱水情况为第一种，即乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”。放射性同位素示踪法可用于研究化学反应机理，是匈牙利科学家海维西(G.Hevesy)首先使用的，他因此获得1943年诺贝尔化学奖。 反应机理：酸脱羟基醇脱氢
（五）小结 1. 浓硫酸的作用：催化剂；除去生成物中的水，使反应向生成物方向进行。 2. 饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸，溶解乙醇，减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。 3. 酯化反应：酸跟醇反应生成酯和水的反应。 反应机理：酸脱羟基醇脱氢 十、设计理念及反思 设计理念：从始至终，贯彻“以学生为本”的思想，让学生完全成为教学活动的主体。以亲切的言语鼓励学生自主学习，独立思考，提升个人的提出问题，分析问题的能力。 反思：教学中恰当运用现代多媒体技术，PPT和flash，以形象的、生动的方式演示实验过程，帮助学生加深对乙酸的酯化反应的理解。能够从基本概念，基本知识点出发，帮助学生巩固基础。此外，针对实验提出一些问题，让学生思考，解释，以提升学生分析问题的能力。如果再针对性地准备一些配套的练习题会使学生有更大提高。
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基因工程的教案设计 [高中生物]
发表于：2011-11-02 阅读：1639次
基因工程的教学设计 一、教材分析 根据教学大纲要求，关于基因工程主要学习三方面内容，包括基因工程的概念，基因操作的工具和基本步骤，基因工程所取得的成果以及发展前景。它是在学习基因之后，在生物学上重要的应用，应予以重视。 基因工程又称为重组DNA技术，是利用重组技术，在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对各种生物的核酸（基因）进行改造和重新组合，然后导入微生物或真核细胞内进行无性繁殖，使重组基因在细胞内表达，产生出人类需要的基因产物，或者改造、创造新的生物类型。 基因操作的工具： （1）基因的剪刀——限制性内切酶。 基因操作的基本步骤如下: (1) 提取目的基因 获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒 抗细菌）基因， 种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因。 要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因，是十分不易的。科学家们经过不懈地探索，想出了许多办法，其中主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得。 用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法。 目前人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模版，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对的原则，推测出它的基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。 (2)目的基因与运载体结合 基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体,首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个缺口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端（部分限制性内切酶可切割出平末端，拥有相同效果）。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，首先碱基互补配对结合，两个黏性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再加入适量DNA连接酶，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因就是通过这种方法与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合，形成重组DNA分子（也叫重组质粒）的。 (3)将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA分子引入受体细胞中进行扩增。基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌，枯草杆菌，土壤农杆菌，酵母菌和动植物细胞等。 用人工方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。例如，如果运载体是质粒，受体细胞是细菌，一般是将细菌用氯化钙处理，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌的繁殖速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。 (4)目的基因的检测和表达 目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。 以上步骤完成后，在全部的受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，例如，大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 基因工程所取得的成果以及发展前景：在农牧业生产方面，在食品工程方面，在环境保护方面，在医药卫生方面等，取得的一系列成果，以及将来更广阔的发展前景。 二、学生分析 1、 如果学生基础薄弱，知识的运用能力较差，分析能力较弱，解题思路不清晰，我会主要偏重于基础知识，基本概念的讲解。在帮助学生理解记忆的基础之上，我会适当的选择一些关于基本概念，基本知识方面的题来让学生完成，在巩固的前提下，使他增强信心，能过更好，更深刻地了解基因工程的知识，以利于他之后更深层次的学习。在确定他确实已经掌握的情况下，再交给他一些思路，让他做一些难题，逐渐深入领悟基因工程的知识。学生虽然已经学习过基因的相关知识，但基因工程中出现许多新概念，如目的基因，限制性内切酶，运载体等概念，都较难理解，学生可能出现理解障碍。 2、 如果是一些基础很好，或处于复习冲刺阶段的学生，我会首先带着学生，概要的复习，总结一下，基因工程的基本知识，使他能够很快建立一种框架。之后，我会针对性地选择一些题，让学生加强理解和对知识深层次的把握。其中，我会多指出一些好的做题方法，思路，帮助学生进步。 3、 此外，我还会根据学生的性格特点，学习习惯，针对性地指导鼓励。例如，如果学生性格内向，但认真努力，我会积极按时他能行，他很棒，鼓励他不断进步。如果学生性格开朗大方，但粗心大意，我会指出他的毛病，时时提醒，帮助他克服改正。 （注：以下第一种学生为例进行教学设计。） 三、 教学目标 1．知识方面 （1）基因工程的概念 （2）基因操作的工具和基本步骤 （3）基因工程所取得的成果以及发展前景 2．态度观念方面 四、教学重点分析 （1）基因操作的工具和基本步骤。 对于基因操作的工具，需要通过教师的启发引导，使学生理解基因操作是在分子水平上进行的操作，从而使学生形象地理解操作工具的重要性及各种工具的作用；对于基因工程的基本步骤，要求学生在掌握四大基本步骤的基础上，从基因结构的角度，理解每一步骤实施的基本过程和原理。 （2）基因工程在医药卫生方面的重要作用及基因工程在农牧业方面取得的成果及前景。 对于基因工程在医药卫生和农牧业方面的成果与前景，主要是使学生掌握大量的基因工程应用方面的信息，了解诸方面的应用实例，通过对基因工程最新成果的了解，拓展学生的知识领域，开阔学生的思路。 五、教学难点及分析 （1）限制性内切酶和运载体的作用及提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径。 对于限制性内切酶和运载体的作用，要在看懂课本示意图的基础上，理解限制酶的特异性及特定的碱基序列，从结构上掌握运载体，尤其是质粒的有关知识，为理解基因操作的基本步骤打下基础；对于提取目的基因的方法和目的基因导入受体细胞的途径，在教学过程中要使学生将抽象静止的过程理解为动态的过程，注意区分各种方法之间的区别和优势，注意区分易混的概念，并指导学生理解有关基因操作方面的前沿技术。 （2）基因诊断和基因治疗的原理。 对于基因诊断和基因治疗的原理，要使学生在对比的基础上，理解二者的区别及各自的应用实例，也可让学生搜集大量的资料，扩展学生的知识范围，通过对资料实例的分析理解二者的区别。 六、教学方法 1、复习引入 2、讲授新课 3、总结 七、教学器材 PPT，flash等 八、课时安排 复习：5分钟 基因工程的概念：10分钟 基因操作的工具和基本步骤:30分钟 基因工程所取得的成果以及发展前景:15分钟 共60分钟，即一个课时。其中每一部分都包括提问，解答，练习等。 九、教师活动及学生活动（学生配合老师一起完成学习任务） （一）、复习引入： 众所周知，对于大多数生物而言， DNA是主要的遗传物质，有遗传效应的DNA片段 叫基因，生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果。但是各种生物间的性状千差万 别这是为什么呢？ （二）、讲授新课与归纳总结 基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 结果 人类需要的基因产物 2．基因操作的工具 关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取。 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶。 ①作用：将外源基因送入受体细胞。 3．基因操作的基本步骤。 （1）提取目的基因 （2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。 大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 根据示例帮助学生掌握目的基因的检测与表达。 4．基因工程所取得的成果以及发展前景 引导学生自主归纳，总结。 十、设计理念及反思 设计理念：以亲切的言语鼓励学生，帮助学生建立起信心，多观察，多思考，多总结，多反复，多巩固。改变以往以老师为中心的学习模式，以学生为中心，帮助学生提高提出问题，分析问题，归纳问题的能力。让学生参与到课程之中，而非完全由老师灌输。 反思：教学优点是关于基因工程的课程全面细致，运用多媒体及flash动画的形式，形象具体地让学生充分参与到学习中来，感受学习的快乐;另外注重思维过程，能够较好的帮助该基础薄弱的学生较快的提高。体现出“学思结合，学用结合，学习动机与意志品质结合”的教学理念。但教学中也存在不足，可能课程安排过于紧凑，使学生很难一下子全部接受；其次配套试题可能不够多，若能再多找一些针对性试题，会更有助于学生巩固知识，扎实记忆。 |
