3.4《配合物與超分子》教學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)的方式引出問(wèn)題，從解釋實(shí)驗(yàn)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(duì)超分子的介紹是通過(guò)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(mén)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(jiǎng)，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(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)初步了解價(jià)鍵理論，但此課需要學(xué)生通過(guò)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(shí)驗(yàn)探究能力、化學(xué)符號(hào)表征能力，但缺乏融合多學(xué)科的學(xué)科知識(shí)深入分析信息的能力。3.心理基礎(chǔ)：對(duì)化學(xué)與生活、化學(xué)與社會(huì)相關(guān)的知識(shí)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(guò)模型搭建、化學(xué)史實(shí)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(jiàn)的配合物，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究配離子的組成初步形成預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)模型。3.通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)入門(mén)，感受物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新領(lǐng)域，進(jìn)一步增強(qiáng)知識(shí)遷移、問(wèn)題解決的能力。教學(xué)重點(diǎn)：配位鍵、配合物的概念，配合物的制備教學(xué)難點(diǎn)：配位化合物的成鍵特征1.通過(guò)教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)配位化合物的認(rèn)識(shí)進(jìn)階（物質(zhì)水平、元素水平、微粒水平并認(rèn)識(shí)配位化合物的成鍵特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)思路的結(jié)構(gòu)化水平（視角水平、內(nèi)涵水平2.通過(guò)學(xué)生分組書(shū)寫(xiě)交流較為熟識(shí)的配位化合物，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)符號(hào)表征的認(rèn)3.通過(guò)學(xué)生對(duì)配位化學(xué)化學(xué)史的討論和點(diǎn)評(píng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平（學(xué)科價(jià)值視角、社會(huì)價(jià)值視角、學(xué)科和社會(huì)價(jià)值視角）。采用“情境問(wèn)題探究”，沿著歷屆諾貝爾獎(jiǎng)獲得者的研究成果，設(shè)計(jì)富有驅(qū)動(dòng)性的、環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題，用情境帶動(dòng)教學(xué)，用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，用探究實(shí)驗(yàn)深化教學(xué)，有效落實(shí)“素養(yǎng)為本”的教育，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。板塊設(shè)計(jì)情境線學(xué)生活動(dòng)線評(píng)價(jià)線核心素養(yǎng)線情境創(chuàng)設(shè)【問(wèn)題情境】實(shí)物展示，提出疑問(wèn)【史實(shí)情境】播放微課：化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)史學(xué)生代表匯報(bào)課前探究實(shí)驗(yàn)成果觀看微課，體會(huì)科學(xué)精神診斷并發(fā)展學(xué)生自主探究的水平對(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、證據(jù)推理、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任合作探究【實(shí)驗(yàn)情境】搭建球棍模型教師演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)【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(shí)驗(yàn)鐵離子檢驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn)硫酸四氨合銅的制備書(shū)寫(xiě)方程式診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)配位鍵及配位化合物的認(rèn)識(shí)、對(duì)化學(xué)符號(hào)表征的認(rèn)識(shí)水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究水平解決問(wèn)題能力水平證據(jù)推理與模型認(rèn)識(shí)宏觀辨識(shí)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(shí)思維建?！緦?duì)話情境】梳理本節(jié)所學(xué)內(nèi)容，匯報(bào)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(cè)【練習(xí)情境】發(fā)散思維設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、延伸學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)除去氯化鋁溶液中氯化銅雜質(zhì)查詢資料，了解我國(guó)配位化學(xué)的發(fā)展近況診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值及社會(huì)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境創(chuàng)設(shè)（展示實(shí)物）白色的無(wú)水硫酸銅和藍(lán)色的硫酸銅溶液（設(shè)問(wèn)）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(shí)驗(yàn)探究的思路講解。（展示模型）我們仔細(xì)觀察這個(gè)離子，水分子是獨(dú)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(gè)水分子與銅離子會(huì)形成一個(gè)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(jià)鍵知識(shí)解釋。其實(shí)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(jiǎng)的獲獎(jiǎng)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(wèn)題。他用了近20年時(shí)間，一直堅(jiān)持配合物合成、配合物水溶液電導(dǎo)率的測(cè)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(jiǎng)，并被稱(chēng)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(duì)照硫酸鉀、氯化鈉、溴化鉀是無(wú)通過(guò)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(zhǎng)沙馬王堆一號(hào)墓出土的深紅色絹和長(zhǎng)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(huì)其中科學(xué)精神?！驹u(píng)價(jià)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(shí)間，為課堂節(jié)約時(shí)間，并能夠給予一個(gè)機(jī)會(huì)鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。在此過(guò)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(duì)化學(xué)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平。③利用化學(xué)史實(shí)，體會(huì)諾貝爾獲得者對(duì)化學(xué)問(wèn)題的研究，決不放棄尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)一：認(rèn)識(shí)配位鍵（布置任務(wù)）通過(guò)化學(xué)史我們得知這個(gè)與之前所學(xué)共價(jià)鍵不同的鍵叫配位鍵。我們?cè)俅斡^察四水合銅離子的球棍模型，請(qǐng)你指出配位鍵。形成一個(gè)配位鍵上的兩個(gè)電子來(lái)源于誰(shuí)？銅離子提供了什么呢？（小結(jié)）水分子提供孤電子對(duì)給予銅離子，銅離子提供空軌道接受水分子的孤電子對(duì)，從而形成了配位鍵。（展示圖片）這讓我們想起中國(guó)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(duì)電子對(duì)。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(guò)渡金屬的原子或離子。從四個(gè)鍵完全相同可以發(fā)現(xiàn)配位鍵是一種“特殊”共價(jià)鍵。特殊：電子對(duì)來(lái)源不同?；卮?，形成配位鍵的兩個(gè)電子來(lái)源于水的孤對(duì)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(duì)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(gè)特別顏色小棒標(biāo)注配位鍵、也可以都相同顏色，表明4個(gè)NH鍵解氨分子提供孤對(duì)電子，銅離子提供空軌道。展示匯報(bào)。【評(píng)價(jià)任務(wù)2】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)配位鍵的認(rèn)識(shí)，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(shí)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(guò)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(gè)鍵完全相同的正四面體體形，學(xué)生互相評(píng)價(jià)，理解本共價(jià)鍵的形成相似，但共用電子對(duì)的來(lái)源與σ共價(jià)鍵的形成不同。合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)二：認(rèn)識(shí)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(kāi)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(mén)。德國(guó)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(jiǎng)；德國(guó)科學(xué)家費(fèi)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(jiǎng)。美國(guó)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(jiǎng)。（小結(jié)）這些化合物都被稱(chēng)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(yàn)Fe3+的K4[Fe(CN)6]和檢驗(yàn)Fe2+的K3[Fe(CN)6]都是配位化合物。通常把金屬離子或原子(稱(chēng)為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱(chēng)為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱(chēng)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(shí)配位化合物血紅色溶液，書(shū)寫(xiě)方程式。認(rèn)識(shí)概念名稱(chēng)及符號(hào)表征明確概念內(nèi)界配離子和外界離子?！驹u(píng)價(jià)任務(wù)2】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)配位化合物的認(rèn)識(shí)，對(duì)化學(xué)符號(hào)表征的認(rèn)識(shí)水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究水平解決問(wèn)題能力水平。獲得原因感受配位化學(xué)對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的影響，感受化學(xué)的學(xué)科價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。的演示，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)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(gè)鋪墊。③通過(guò)三重表征，明確配位化合物中幾個(gè)重要概念，練習(xí)鞏固。合作探究學(xué)習(xí)任務(wù)三：認(rèn)識(shí)配位化合物的穩(wěn)定性（提問(wèn)）如何證明配位化合物中的內(nèi)界離子難電離？（演示實(shí)驗(yàn)）向K3[Fe(CN)6]中滴加KSCN溶液（提問(wèn)）現(xiàn)象如何？你知道這說(shuō)明什么嗎？（分組實(shí)驗(yàn)）請(qǐng)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(wèn)）形成過(guò)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(wèn)）從[Cu(H2O)4]SO4轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]SO4說(shuō)明中心離子一定時(shí)，哪個(gè)配體的配位能力更強(qiáng)？配位鍵哪個(gè)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(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體配位能力有關(guān)。KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)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(duì)。氨分子和水分子的個(gè)數(shù)都是4個(gè)。說(shuō)明NH3的配位能力更強(qiáng)。對(duì)于中心離子Fe2+來(lái)說(shuō)，CO的配位能力比O2強(qiáng)。【評(píng)價(jià)任務(wù)2】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)配位化合物穩(wěn)定性的理解，對(duì)化學(xué)符號(hào)表征的認(rèn)識(shí)水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究水平解決問(wèn)題能力水平。①通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體配位能力相關(guān)。并通過(guò)CO中毒的問(wèn)題解釋?zhuān)俅卫斫馀浜衔锏姆€(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(shí)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(shí)，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(píng)價(jià)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(gè)例子串起整堂課的主體知識(shí)。延伸學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)除去氯化鋁溶液中少量氯化銅雜質(zhì)。（觀看微課）美國(guó)三位化學(xué)家深入研究了冠醚化合物對(duì)堿金屬和堿土金屬離子的絡(luò)合作用獲1987年諾貝爾獎(jiǎng)。（延伸學(xué)習(xí)）雖然我國(guó)配位化學(xué)起步較晚，但發(fā)展迅猛，請(qǐng)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(guó)安邦之技，為祖國(guó)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(píng)價(jià)任務(wù)4】診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科價(jià)值及社會(huì)價(jià)值的認(rèn)識(shí)水平。培育學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。通過(guò)調(diào)研匯報(bào)，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(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和使命感。一、配位鍵配體：提供孤對(duì)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(yùn)用多重情境教學(xué)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)建構(gòu)與拓展通過(guò)實(shí)驗(yàn)情境，利用無(wú)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(wú)色的鹽溶液和硫酸銅溶液進(jìn)行對(duì)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(guò)史實(shí)情境，貫穿整個(gè)課堂教學(xué)內(nèi)容，體會(huì)諾貝爾獲得者對(duì)化學(xué)問(wèn)題的研究，決不放棄尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，更能夠讓學(xué)生感受化學(xué)學(xué)科價(jià)值。最后運(yùn)用對(duì)話情境與練習(xí)情境，構(gòu)建本節(jié)課的知識(shí)框架。本節(jié)課的課堂練習(xí)中注意了兩個(gè)層次練習(xí)的結(jié)合。首先通過(guò)第一個(gè)練習(xí)進(jìn)行了思維的建模，讓學(xué)生對(duì)整個(gè)配合物的組成和結(jié)構(gòu)有一個(gè)整體的了解，并且還探討對(duì)比了配合物中所含的各種化學(xué)鍵的異同，而第二個(gè)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(shí)驗(yàn)方案，體會(huì)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(shí)施HPS教學(xué)，借鑒馬修斯倡導(dǎo)的對(duì)話教學(xué)模式，通過(guò)三個(gè)微課逐步介紹了配位化學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及未來(lái)等內(nèi)容，通過(guò)不斷設(shè)問(wèn)、追問(wèn)、反問(wèn)進(jìn)行對(duì)話互動(dòng)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(huì)價(jià)值，認(rèn)識(shí)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(shí)也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的熱情和社會(huì)責(zé)任感，利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任這一維度的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。3.實(shí)踐學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，著重培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)本節(jié)課設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)層層遞進(jìn)，從“認(rèn)識(shí)配位鍵”到“認(rèn)識(shí)配位化合物”再到“認(rèn)識(shí)配位化合物的穩(wěn)定性”逐步推進(jìn)。學(xué)生基于真實(shí)問(wèn)題的思考、討論、交流、實(shí)踐和反思，從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)到收集證據(jù)，對(duì)比推理，進(jìn)一步培育了學(xué)生證據(jù)推理的