配合物与超分子 教学设计 高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章第四节配合物与超分子一、课标呈现知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用，认识物质的性质与微观结构的关系，简单配合物的制备。二、教学内容分析１．内容分析本节课位于人教版选择性必修二教材第三章第四节——配合物和超分子。本节课为配合物第二课时，教材内容设置为“配合物→配合物的制备与转化→配合物的应用”，帮助学生认识配合物的组成、结构、性质与制备，并从资料卡片中了解配合物在生命中的应用。本节课的核心是配位平衡和配合物的转化，通过构建配位平衡模型进阶到配位转化，进而全面掌握配合物的深层次知识。本节课通过磺胺嘧啶银这种银配合物的杀菌消毒为导入构建配合物內界电离平衡模型，再介绍甘氨酸亚铁这种铁配合物的应用及其转化为主要任务，最后总结配合的转化本质。２．素养呈现引导学生构建认知模型，根据实验现象的分析帮助学生建构平衡观、转化观。以磺胺嘧啶银这种银配合物的杀菌消毒为导入构建配合物內界解离平衡模型，揭示现象的本质和规律，再运用解离平衡模型解释甘氨酸亚铁这种铁配合物的转化，寻找CO中毒的解毒方法。活动中让学生自主的设计实验方案，培养学生运用模型分析能力和处理关于配合物结构的应用问题的能力，提高学生的实验探究能力，发展学生“证据推理与模型认识”“变化观念与平衡思想”“科学探究与创新意识，科学态度与社会责任”等化学学科核心素养。三、学情分析学生已经学习了共价键，化学反应平衡，沉淀溶解平衡，铁及其化合物的相1关知识，知道重金属离子能够蛋白质变性失活，也熟悉常见的补铁剂，对亚铁离子和铁离子的检验也比较熟悉。再加上前面单元教学第一课时中学习了配位键的形成和表示方法，所以学生对常见的配合物相关知识是有一个较为全面的认识的。但是对于配合物的內界解离和配合物的转化原理不是很清楚，尤其是面对真实问题情境，分析、设计、评价实验方案的能力有待进一步提高。本课时教学中可能存在的障碍和对策：知识方面：学生对化学平衡，水溶液中的离子平衡，沉淀溶解平衡等知识有一定的掌握，但对配位平衡这一知识较为陌生。教师可做恰当的启发与引领。能力方面：学生可以根据已有知识推测甘氨酸亚铁在人体内的转化，但设计具体实验方案进行证实或证伪的能力较弱。教师可以让同学们集思广益，综合评价出恰当的实验步骤。素养方面：学生对于一些模型如“强制弱“”沉淀转化“等，有基本的理解和简单的应用，但在模型的类比和设计建构，并自主运用到生活情境中解决实际问题的素养要进一步提升。教师可以让不同水平的学生回答问题，准确把握不同学生的障碍点。四、教学目标1.通过分析磺胺嘧啶银的长效抗菌机制，认识到金属配合物存在解离平衡，并且感受到化学学科在生命活动中的意义。2.能说出氯化二氨合银中微粒间作用的类型，能说明甘氨酸亚铁、血红蛋白的成键类型，建立微观配位原子与宏观配合物稳定性的联系。3.通过设计二氨合银离子存在解离平衡，形成利用实验证据进行推理的思维，建立起配合物內界解离平衡模型并运用该模型解释金属配合物的典型性质。4.能在甘氨酸亚铁转化为亚铁血红素的过程中，从微粒变化的角度和平衡常数的角度解释说明物质变化的本质，欣赏物质结构的研究及其理论发展对化学学科发展的贡献。5.通过模拟血红蛋白运输氧气实验，深刻认识到化学学科在生命活动中的价值。能分析出CO中毒原因，并根据配合物及平衡变化知识给出解毒的办法。6.通过介绍我国著名化学家唐敖庆教授和徐光宪教授在配位化学及其应用领域的重要贡献，认识到配位化学的快速发展，同时培养了学生的爱国情操和社会责2任感。五、教学方法实验法、讨论法、师生互动交流法六、实验用品[Ag(NH3)2]Cl溶液，KI溶液，NaCl溶液，氨水，15%的H2O2溶液，冷藏的活性鸡血，七、教学重点、难点重点：1.二氨合银离子的解离平衡。2.甘氨酸亚铁转化为亚铁血红素的原理。3.血红蛋白应用中的配合物知识。难点：1.设计实验证明二氨合银离子的解离平衡2.甘氨酸亚铁配位平衡转化的模型构建。3.血红蛋白携氧原理和CO中毒的解毒原理。八、教学流程第2课时:再探配合物环节情境环节一：探抗菌剂磺胺究抗菌剂的嘧啶银的抗抗菌原理菌消毒原理环节二：探补铁剂甘氨知补铁剂的酸亚铁的转补铁原理化原理环节三：探在配位化学及其应用领讨配位化学域作出重要的未来贡献的我国著名化学家

任务金属配合物解离平衡模型构建金属配合物的转化及应用超分子和超分子化学

活动小组讨论实验探究模型构建小组讨论实验探究师生活动图片展示师生互动讨论交流

结论金属配合物的解离出金属离子是可逆的配合物转化的本质从大环配位化学角度过渡到超分子九、教学过程【引入】从上节课重金属中毒的急救中，学习了配合物的组成与结构，也让我们明白了生命活动离不开化学，生化是一家。可是事物往往会有两面性，就比如重3金属，超标了对身体是有害的，但量控制得当，也可以是有益的哦！各位赞成不赞成。环节一：探究抗菌剂的抗菌原理【情境】生活之中免不了会受伤，如烫伤，对于伤口要进行长效抗菌处理，会使用磺胺嘧啶银这样一种银配合物。【问题1-1】磺胺嘧啶银为什么可以长效抗菌防止细菌感染？【活动1-1】小组交流讨论后回答：①有银离子，重金属离子，使细菌病毒蛋白质变性失活。②磺胺嘧啶银解离出银离子的过程是可逆的。【问题1-2】如何设计实验证明[Ag(NH3)2]+存在解离平衡？【活动1-2】实验方案设计方案①：[Ag(NH3)2]+溶液，滴入KI溶液，预测有黄色沉淀生成。实验方案设计方案②：[Ag(NH3)2]+溶液，滴入NaCl溶液，预测有白色沉淀生成。教师引导学生从[Ag(NH3)2]Cl含有Cl-的角度分析这两种方法的可行性，最后学生获得共识：实验方案①为最佳方法学生分组进行实验：[Ag(NH3)2]Cl溶液 加入KI后产生AgI黄色沉淀追问：检出Ag+能否证明存在解离平衡？是否需要检验[Ag(NH3)2]+的存在？学生思考回答：原溶液中已有大量Cl-，但没有看到白色沉淀，如果说明溶液中的Ag+只有极少量，大量的银以[Ag(NH3)2]+的形式存在，所以不需要检验4[Ag(NH3)2]+就能证明该平衡的存在。【问题1-3】[Ag(NH3)2]+解离程度可以用什么方式来表达呢？【活动1-3】对[Ag(NH3)2]+解离程度进行定量表达和分析。【归纳1-1】金属配合物部分解离出金属阳离子，可以通过解离平衡常数衡量配合物的解离程度。【过渡】各位同学我们要知道：银配合物仅仅只是众多配合物的一个，配合物还有很多，在生命活动中不仅有外敷的，还有内服的，比如铁配合物。环节二：探知补铁剂的补铁原理【情境】新一代补铁剂——甘氨酸亚铁，一种铁配合物。【问题2-1】甘氨酸亚铁被吸收后转化生成了什么呢？【活动2-1】小组交流讨论后回答：①血红素；②血红蛋白任务1：剖析氧合血红蛋白（HbO2）【活动2-2】转化成了血红蛋白，这是血红蛋白的结构，一起来认识一下，这是一个氧合血红蛋白，其中最主要的就是中间这个平面，也被称为亚铁血红素。5【问题2-2】血红蛋白可以解剖成几个部分，这几个部分通过什么作用力相结合的？【活动2-3】小组交流讨论后回答：三个组成部分（血红素平面、氧气、蛋白质），①共价键；②配位键。【过渡】甘氨酸亚铁被吸收后，就在酶的作用条件下先转化生成了亚铁血红素，请看怎么转化的。任务2：分析甘氨酸亚铁的转化【问题链2-1】请同学们仔细观察结构，看看是怎么断键和成键的？【活动2-4】断N—H，Fe—O，Fe—N，生成Fe—N，O—H【问题链2-2】那这两种配合物为什么能够转化呢？【归纳2-1】解离平衡常数，平衡移动，任务3：探析血红蛋白（Hb）结合O2【问题链2-3】转化生成的血红蛋白主要存在于红细胞里，请问血红蛋白的主要作用是什么？【归纳2-2】运输氧气6【实验活动2-5】用鸡血来模拟血红蛋白运输氧气，血红蛋白结合氧气前后的变化，实验注意事项：为控制氧气的速率，先通入蒸馏水中，控制好气流后再通入血液中。【问题链2-4】为什么能够结合氧气？具体是哪两个原子之间？【归纳2-3】配位键，Fe—O，写出化学反应任务4：解析CO中毒原因并寻找急救办法【问题链2-5】为什么能够结合CO？具体是哪两个原子之间？【归纳2-4】配位键，Fe—C【问题链2-6】氧气和CO哪个更容易结合？为什么【归纳2-5】Fe—C，【问题链2-6】回答的很全面，结合CO的血红蛋白将会失去运输氧气的能力，从而造成中毒，那该怎样急救呢？【归纳2-6】通氧气【问题链2-7】可是CO更容易结合，通氧气行吗？【归纳2-7】7虽然CO更容易结合，但是通入氧气浓度增大就实现平衡左移，实现逆天改命。【过渡】老师讲到这里，有三个感叹：感叹化学学科在生命活动中的价值和意义；感叹和同学共同学习的时间过的很快，同学们的表现令我记忆深刻；最后一个感叹是我们中国科学家在配合物发展中所作的巨大贡献。环节三：探讨配位化学的发展【活动3-1】拓展视野：在配位化学及其应用领域作出重要贡献的我国著名化学家唐敖庆教授是我国现代理论化学的开徐光宪教授长期从事物理化学和无机拓者和奠基人。他从20世纪60年代起化学的教学及研究，涉及配位化学、化系统地开展配位场理论的研究；70年学键理论等领域。基于对稀土化学键、代，进行了配位化学模拟生物固氮作为配位化学和物质结构等基本规律的深8的研究，开展了分子氮配位作用的化学刻认识，他发现了稀土溶剂萃取体系具键理论研究。其“配位场理论方法”获有“恒定混合萃取比”的基本规律。徐光1982年国家自然科学奖一等奖。宪教授获得2008年度国家最高科学技术奖。【活动3-2】这是暨南大学李丹教授团队：高核铜富勒烯核壳结构配合物，还有这些，科学家从大环配位化学角度把现代配合物定义为主客体配合物，强调分子之间的相互作用——超分子作用，叫做配位超分子化学，又被称作广义配位化学。科学发展真的是一日千里，有关超分子的学习，我们下节课再学习。还有这些配合物环糊精中装入中性C5H5Mn(CO)3 杯酚中装入C60科学家从大环配位化学角度把现代配合物定义为主客体配合物，配位化学的研究内容已经从分子内相互作用进阶到了分子间相互作用了，强调分子之间的相互作用——超分子作用，叫做配位超分子化学，又被称作广义配位化学，什么是超分子作用，什么是超分子，我们下一节课进行学习。9板书设计：十、教学反思本节课从磺胺嘧啶银这种银配合物的抗菌消毒原理出发，通过蛋白质变性失活引发学生认知矛盾，发现金属离子浓度在抗菌消毒中的影响，从而让学生思考问题由定性转入定量。然后顺理成章的构建配位平衡模型，又通过补铁试剂甘氨酸亚铁在人体内转化，深化认识配合物的转化以及结构决定性质的核心素养。本节课教学设计围绕真实问题开展，设置问题链、建构模型、证据与推理，现象解释与分析，理论和实验相结合，微观和宏观相整合，将理论知识的学习融入真实问题的探究中，激发学生的探究欲望。结合高中生的学习特点，发现核心问题的设置初衷和实际实行效果有点差距，如果能够进一步细化核心问题，更能够引发学生深度思考，那么将会更好的培养出学生的核心素养和高阶思维能力。十一、教学评价1.创设关注生命的真实情境，激发深度学习立足指向深度教学的教学模式：情境—任务—活动—知识—素养。关注生命活动的问题情境更能够促进学生化学学科素养的发展和形成，另外贴近学生本体更能够让学生引发共鸣，促进学生的深入思考、解释分析，有利于培养学生的高阶思维能力。教学中创设了磺胺嘧啶银和甘氨酸亚铁这两个与生命活动有关的金属配合物，通过磺胺嘧啶银的抗菌消毒，引起学生分析抗菌消毒原理，再结合生命蛋白，产生了矛盾冲突，引导学生深入思考，原因分析，构建配位平衡，体现了深度学习的基本核心。再由外敷到内服，引出甘氨酸亚铁补铁试剂这个情境，通过甘氨酸亚铁转化为血红蛋白以及血红蛋白的工作原理，层层深入，抽丝剥茧，10将看不到的但又客观存在的生命活动，以活动的形式生动的展现出来，激发了学生学习热情和知识获得感，极大的提升了学生的兴趣和学习动力。2.融合生物化学知识和能力，促进学科交叉基于生命活动的药物使用，真正实现了生物学科与化学学科知识相配合、相融合。以生物学科知识为载体，化学学科知识为方法，综合素养为导向，以学生为本的课堂活动设计，践行有效果，有深度，有内涵的课堂教学方式。以生命体知识为基础，通过皮肤烧伤，细菌感染，血红蛋白运输氧气，CO中毒与解毒，红细胞等具体的与生命有关的问题，结合金属配合物的转化与应用，一一进行解剖，实现了化学知识的教授和魅力展示，并且在每一个客观存在的生命活动中，结合化学学科知识，升华了化学学科内涵和学科价值。3.设置驱动性任务活动问题，提升学习能力本节课在情境中创设驱动性问题链，以问题为导向，金属配合物（磺胺嘧啶银和甘氨酸亚铁）为抓手，层层深入，用问题链把化学知识从生活延伸到内涵，抽丝剥茧清晰地呈现给学生，帮助学生自主构建和理解化学的本质。如环节二教学中，从认识血红蛋白→模拟实验→进阶实验，让学生体会科学探究的进阶过程，发展学生科学探究与创新意识的核心素养，尤其是氧合血红蛋白与碳合血红蛋白的转化分析，让学生更加深刻的体会到配合物转化这一模型实用性，同时引导学生联系实际，培养学生