3.4《配合物与超分子》教学设计高二下学期化学人教版选择性必修2

本节内容位于选择性必修2《物质结构与性质》第三章“晶体结构与性质”中的第四节，教材以实验的方式引出问题，从解释实验现象的变化出发，阐述了配位键和配位化合物等内容，而对超分子的介绍是通过典型例子阐述了超分子的重要特征。在新课标中本节内容要求较低，但配位超分子化学是目前化学前沿热门研究方向，历史上有众多位研究配位化学的学者获得诺贝尔奖，在农业、能源、探索和阐明生命起源、演化等方面发挥出重大作用。1.知识基础：学生已经初步了解价键理论，但此课需要学生通过原子结构的电子云模型理解空轨道的存在，而且是配合物的中心离子（或原子）中已参与杂化的空轨道，这仍有一定的难度。2.能力基础：学生已经具备一定的“结构决定性质”化学观念，并具备一定的实验探究能力、化学符号表征能力，但缺乏融合多学科的学科知识深入分析信息的能力。3.心理基础：对化学与生活、化学与社会相关的知识具有较强的求知欲和探究兴趣，但还需组织小组进行合作学习，帮助学生建立学习的信心。1.通过模型搭建、化学史实从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法。2.能够判断常见的配合物，通过实验探究配离子的组成初步形成预测和检验物质性质的认识模型。3.通过学生实验活动，让学生从感性认识入门，感受物质结构的新领域，进一步增强知识迁移、问题解决的能力。教学重点：配位键、配合物的概念，配合物的制备教学难点：配位化合物的成键特征1.通过教师演示实验、学生分组实验，诊断并发展学生对配位化合物的认识进阶（物质水平、元素水平、微粒水平并认识配位化合物的成键特点，实现思路的结构化水平（视角水平、内涵水平2.通过学生分组书写交流较为熟识的配位化合物，诊断并发展学生对化学符号表征的认3.通过学生对配位化学化学史的讨论和点评，诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角）。采用“情境问题探究”，沿着历届诺贝尔奖获得者的研究成果，设计富有驱动性的、环环相扣的问题，用情境带动教学，用问题驱动教学，用探究实验深化教学，有效落实“素养为本”的教育，促进学生全面发展。板块设计情境线学生活动线评价线核心素养线情境创设【问题情境】实物展示，提出疑问【史实情境】播放微课：化学诺贝尔奖史学生代表汇报课前探究实验成果观看微课，体会科学精神诊断并发展学生自主探究的水平对化学价值的认识水平科学探究与创新意识、证据推理、科学态度与社会责任合作探究【实验情境】搭建球棍模型教师演示实验学生分组实验【练习情境】三重表征搭建铵根离子的球棍模型观看演示实验铁离子检验分组实验硫酸四氨合铜的制备书写方程式诊断并发展学生对配位键及配位化合物的认识、对化学符号表征的认识水平，对实验探究水平解决问题能力水平证据推理与模型认识宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想科学探究与创新意识思维建模【对话情境】梳理本节所学内容，汇报交流[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2为例进行思维建构诊断并发展学生认知思路的结构化水平证据推理与模型认知知能检测【练习情境】发散思维设计实验、延伸学习设计实验除去氯化铝溶液中氯化铜杂质查询资料，了解我国配位化学的发展近况诊断并发展学生对化学学科价值及社会价值的认识水平科学探究与创新意识科学态度与社会责任五、教学实施过程教学环节教师活动学生活动设计意图情境创设（展示实物）白色的无水硫酸铜和蓝色的硫酸铜溶液（设问）蓝色的物质是什么？（小组展示）化学小组代表进行实验探究的思路讲解。（展示模型）我们仔细观察这个离子，水分子是独立存在并且稳定的分子，O原子也已达到8电子稳定结构，为什么4个水分子与铜离子会形成一个新的复杂的离子呢？这其中的化学键似乎难以用我们已知的共价键知识解释。其实在历史上的科学家也遇到了和我们一样的困惑。（观看微课）回望诺贝尔化学奖的获奖史就是一部化学发展史。维尔纳提出配位化学理论，解释了一直悬而未决的“复杂化合物”的结构问题。他用了近20年时间，一直坚持配合物合成、配合物水溶液电导率的测定及配合物结构等方面的研究工作，于1913年获得诺贝尔化学奖，并被称为“配位化学之父”。硫酸铜、氯化铜、溴化铜都呈蓝色溶液。对照硫酸钾、氯化钠、溴化钾是无通过查阅课本，知道呈蓝色的是四水合铜离子[Cu(H2O)4]2+。从普鲁士蓝到长沙马王堆一号墓出土的深红色绢和长寿绣袍的底色，再到第一次出现在学术杂志上的线索，青年科学家维尔纳化学，体会其中科学精神。【评价任务1】诊断并发展学生自主探究的水平探究兴趣，引导学生从宏观世界走进微观世界。②学生的课前探究可以给予探究更多的时间，为课堂节约时间，并能够给予一个机会锻炼学生的表达能力。在此过程中培育学生证据推理的核心素养。诊断并发展学生对化学价值的认识水平。③利用化学史实，体会诺贝尔获得者对化学问题的研究，决不放弃尊重事实的科学态度与社会责任。合作探究学习任务一：认识配位键（布置任务）通过化学史我们得知这个与之前所学共价键不同的键叫配位键。我们再次观察四水合铜离子的球棍模型，请你指出配位键。形成一个配位键上的两个电子来源于谁？铜离子提供了什么呢？（小结）水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子提供空轨道接受水分子的孤电子对，从而形成了配位键。（展示图片）这让我们想起中国古代建筑中的“榫卯”结构。凸出部分叫榫，凹进部分叫卯。大家尝试用橡皮泥和小棍搭建铵根离子的球棍模型。（小结）成键原子一方提供孤对电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO离子有Cl、OH、CN、SCN成键原子另一方提供空轨道。如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子。从四个键完全相同可以发现配位键是一种“特殊”共价键。特殊：电子对来源不同。回答，形成配位键的两个电子来源于水的孤对电子。铜离子提供空轨道。借助榫卯结构理解微观结构中一方提供孤对电子，一方提供空轨道的配位关注橡皮泥球的大小、正四面体的构型、小棍的颜色（有一个特别颜色小棒标注配位键、也可以都相同颜色，表明4个NH键解氨分子提供孤对电子，铜离子提供空轨道。展示汇报。【评价任务2】诊断并发展学生对配位键的认识，理解配位键的形成条件和表示方法。①引导学生从宏观（配合物颜色状态）与微观（电子与轨道）视角认识配位键。②借助古代建筑中的榫卯结构，理解微观模型。③通过模型构建，有的小组选用1根特别的小棍标明配位键，有的小组根据之前所学杂化轨道理论，四个键完全相同的正四面体体形，学生互相评价，理解本共价键的形成相似，但共用电子对的来源与σ共价键的形成不同。合作探究学习任务二：认识配位化合物（播放微课）维尔纳的配位化学就像一把钥匙，打开了生命科学、材料科学、能源科学等领域一扇扇新的大门。德国科学家施泰特研究叶绿素化学结构获1915年诺贝尔奖；德国科学家费歇尔研究血液和植物叶子的色素并制造成人造血红素获1930年诺贝尔奖。美国化学家伍德沃德人工合成胆固醇、叶绿素、维生素B12等获1965年获诺贝尔奖。（小结）这些化合物都被称为配位化合物。讲解含配位键情况。色溶液Fe(SCN)3就是一种配位化合物。除此之外检验Fe3+的K4[Fe(CN)6]和检验Fe2+的K3[Fe(CN)6]都是配位化合物。通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。内界离子外界离子中心离子配体配位数观察课本中图片结构，认识配位化合物血红色溶液，书写方程式。认识概念名称及符号表征明确概念内界配离子和外界离子。【评价任务2】诊断并发展学生对配位化合物的认识，对化学符号表征的认识水平，对实验探究水平解决问题能力水平。获得原因感受配位化学对各个领域的影响，感受化学的学科价值和社会价值。的演示，认识简单的配位化合物，降低认知难度，建立概念。也为后面探究化合物的稳定性做一个铺垫。③通过三重表征，明确配位化合物中几个重要概念，练习巩固。合作探究学习任务三：认识配位化合物的稳定性（提问）如何证明配位化合物中的内界离子难电离？（演示实验）向K3[Fe(CN)6]中滴加KSCN溶液（提问）现象如何？你知道这说明什么吗？（分组实验）请同学们跟随的我的操作一起进行。先取一根试管，加入少量硫酸铜溶液，再滴加几滴氨水，再继续添加氨水并震荡试管观察。（提问）形成过程中引起了颜色变化，深蓝色物质是铜氨离子，相比水合铜离子，有什么共同之处？（追问）从[Cu(H2O)4]SO4转化为[Cu(NH3)4]SO4说明中心离子一定时，哪个配体的配位能力更强？配位键哪个更强？与O2配位也可以与CO配位，那你能从化学角度解释一下CO中毒吗？配合物的稳定性与配位键强弱有关。当中心离子或原子相同时，配合物的稳定性与配体配位能力有关。KSCN溶液无明显现象，说明配合物K3[Fe(CN)6]更稳定。（思考并回答）都是铜离子在接受孤电子氨分子、水分子提供孤电子对。氨分子和水分子的个数都是4个。说明NH3的配位能力更强。对于中心离子Fe2+来说，CO的配位能力比O2强。【评价任务2】诊断并发展学生对配位化合物稳定性的理解，对化学符号表征的认识水平，对实验探究水平解决问题能力水平。①通过对比实验感知配合物的稳定性与配位键强弱有关。当中心离子或原子相同时，配合物的稳定性与配体配位能力相关。并通过CO中毒的问题解释，再次理解配合物的稳定性。中形成氢氧化铜沉淀、四水合铜离子向四氨合铜离子转化时的方程式。从平衡的角度理解，配离子很难思维建模以配合物[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2为例界离子。（2）[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2在溶液中电离出什么离子？（3）1mol[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2与足量AgNO3溶液反应，产生沉淀的物质的量是多少？（4）当中心离子或原子相同时，NH3与H2O的配位能力比较？（5）该配合物中含哪些化学键？有何异同？【评价任务3】诊断并发展学生认知思路的结构化水平，利用一个例子串起整堂课的主体知识。延伸学习设计实验除去氯化铝溶液中少量氯化铜杂质。（观看微课）美国三位化学家深入研究了冠醚化合物对碱金属和碱土金属离子的络合作用获1987年诺贝尔奖。（延伸学习）虽然我国配位化学起步较晚，但发展迅猛，请同学们完成课后调研，下节课进行展示。也寄希望与大家手握兴国安邦之技，为祖国建设添砖加瓦。（讨论并回答）①氨水②调节pH③金属Al④电解……分工合作预习超分子【评价任务4】诊断并发展学生对化学学科价值及社会价值的认识水平。培育学生科学探究与创新意识。通过调研汇报，不仅可以预习下节课“超分子”内容，更能激发学生对学习化学的热情和使命感。一、配位键配体：提供孤对电子形成配位键（本质与特殊）中心离子：提供空轨道二、配位化合物三、配合物的稳定性1.运用多重情境教学，实现知识结构建构与拓展通过实验情境，利用无水硫酸铜溶于水之前和溶于水之后颜色的变化让学生产生认知的困惑，再利用其他无色的盐溶液和硫酸铜溶液进行对比，让学生推出水合铜离子的颜色，充分激发了学生的探索欲和求知欲。通过史实情境，贯穿整个课堂教学内容，体会诺贝尔获得者对化学问题的研究，决不放弃尊重事实的科学态度与社会责任，更能够让学生感受化学学科价值。最后运用对话情境与练习情境，构建本节课的知识框架。本节课的课堂练习中注意了两个层次练习的结合。首先通过第一个练习进行了思维的建模，让学生对整个配合物的组成和结构有一个整体的了解，并且还探讨对比了配合物中所含的各种化学键的异同，而第二个练习注意加强了理论的应用，注意利用头脑风暴法，让学生提出不同的实验方案，体会配位反应在物质分离中的应用。2.渗透HPS教学理念，激发学生求知欲和探究欲该课致力于实施HPS教学，借鉴马修斯倡导的对话教学模式，通过三个微课逐步介绍了配位化学的产生、发展及未来等内容，通过不断设问、追问、反问进行对话互动教学。不仅扩大了课堂的教学容量，让学生充分了解了配位化学产生的根源及其重要的社会价值，认识了配位化学在农业、能源、生命起源、演化等方面能发挥出重大作用，同时也激发了学生的学习的热情和社会责任感，利于培养学生科学态度和社会责任这一维度的化学学科核心素养。3.实践学习任务驱动，着重培养学生核心素养本节课设计学习任务层层递进，从“认识配位键”到“认识配位化合物”再到“认识配位化合物的稳定性”逐步推进。学生基于真实问题的思考、讨论、交流、实践和反思，从设计实验到收集证据，对比推理，进一步培育了学生证据推理的