第1章第2节课时1碳原子的成键方式2023-2024学年新教材高中化学选择性必修第三册同步教学设计（鲁科版2019）

第1章第2节课时1碳原子的成键方式2023-2024学年新教材高中化学选择性必修第三册同步教学设计（鲁科版2019）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计意图结合高中化学选择性必修第三册鲁科版教材内容，本节课旨在让学生理解碳原子的成键方式，掌握碳原子在化学键形成中的特性，以及其在有机化合物中的重要性。通过引导学生观察实例、分析结构，培养他们的观察能力和逻辑思维能力，为后续学习有机化学打下坚实基础。同时，通过实际操作和讨论，提高学生的实践操作能力和团队合作意识。二、核心素养目标分析本节课旨在发展学生的科学思维与创新意识，通过探究碳原子的成键方式，提升学生运用化学原理分析和解决实际问题的能力。同时，注重培养学生宏观辨识与微观探析的素养，使其能够从原子结构的角度理解化学键的形成。此外，通过小组合作与交流，培养学生的科学态度与社会责任，增强其在团队中的协作与沟通能力。三、重点难点及解决办法重点：理解碳原子的成键特性和不同类型的化学键。

难点：1.碳原子sp²和sp³杂化轨道的概念及应用；2.碳原子成键多样性的理解和记忆。

解决办法：

1.利用模型和动画展示碳原子的杂化轨道形成过程，帮助学生直观理解sp²和sp³杂化轨道的结构和功能。

2.通过实例分析，如乙烯和乙烷的分子结构，让学生实际观察碳原子成键的不同情况。

3.设计实验活动，如构建分子模型，让学生亲手操作，加深对碳原子成键多样性的认识。

4.采用问题驱动的教学方法，引导学生提出问题、分析问题，通过小组讨论得出答案，增强理解记忆。

5.定期进行小测验，及时反馈，帮助学生巩固重点知识，突破学习难点。四、教学方法与手段1.教学方法：采用讲授法引导学生系统学习碳原子成键理论；运用讨论法鼓励学生针对具体案例进行深入探讨；实施实验法，通过实际操作加深对碳原子成键方式的理解。

2.教学手段：利用多媒体课件展示化学键的形成过程，增强视觉效果；运用教学软件模拟分子结构，帮助学生直观理解碳原子的成键方式；使用网络资源，提供相关资料，拓展学生知识面。五、教学过程1.导入（约5分钟）

激发兴趣：通过展示生活中常见的含碳化合物图片，如塑料、橡胶、纺织品等，提问学生：“你们知道这些物品的共同点是什么吗？”引发学生对碳原子成键方式的兴趣。

回顾旧知：简要回顾上一节课学习的化学键的概念，以及原子结构对化学键形成的影响。

2.新课呈现（约30分钟）

讲解新知：详细讲解碳原子的电子排布和成键特性，包括sp²和sp³杂化轨道的形成。

举例说明：以乙烯和乙烷为例，说明碳原子成键的多样性和成键方式。

互动探究：将学生分组，每组讨论一个含碳化合物的结构，分析其成键方式，并分享讨论结果。

3.巩固练习（约15分钟）

学生活动：要求学生独立完成一个关于碳原子成键方式的练习题，如画出某个含碳化合物的结构式。

教师指导：在学生练习过程中，教师巡回指导，解答学生的疑问，确保学生对知识点的正确理解和掌握。

4.应用拓展（约15分钟）

小组合作：学生分小组，每组设计一个简单的含碳化合物模型，并解释其成键方式。

成果展示：每个小组向全班展示设计的模型，并简要说明其成键特点。

5.总结反馈（约5分钟）

教师总结：总结本节课的重点内容，强调碳原子成键方式在化学中的重要性。

学生反馈：学生反馈本节课的学习感受，提出疑问或收获。

6.作业布置（约5分钟）

布置作业：要求学生复习本节课的内容，并预习下一节课将要学习的知识点。

7.结束语（约5分钟）

教师鼓励：鼓励学生继续探索化学奥秘，培养对科学的热爱和好奇心。

课堂结束：宣布本节课结束，提醒学生按时完成作业，准备下一节课的学习。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-碳原子的不同成键方式对有机化合物性质的影响。

-碳原子在生物大分子中的作用，如蛋白质、核酸和糖类。

-碳原子的成键方式在材料科学中的应用，如碳纳米管、石墨烯等。

-碳原子成键的实验研究方法，如X射线晶体学、核磁共振等。

-有机合成中的碳原子成键反应，如加成反应、消除反应等。

-碳原子成键方式与化学反应速率的关系。

-碳原子在地球科学中的角色，如碳循环、化石燃料的形成等。

-碳原子成键方式在环境科学中的应用，如二氧化碳的固定和转化。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读有关碳原子成键方式在有机合成、材料科学和环境科学中的应用案例，加深对碳原子成键重要性的理解。

-建议学生参与科学实验，通过实际操作来观察碳原子成键方式在不同条件下的变化。

-推荐学生参加科学讲座和研讨会，与专业人士交流碳原子成键方式在各个领域的最新研究进展。

-鼓励学生查阅相关科学杂志和学术期刊，了解碳原子成键方式在科学研究中的最新发现和应用。

-建议学生通过制作模型或图表，展示碳原子成键方式在不同化合物中的表现形式和变化规律。

-鼓励学生进行跨学科学习，探索碳原子成键方式在生物学、地球科学和环境科学中的交叉应用。

-建议学生开展小组研究项目，探讨碳原子成键方式在解决实际科学问题中的作用和潜力。

-鼓励学生参加科学竞赛，以碳原子成键方式为主题，提出创新性的研究想法或应用方案。七、内容逻辑关系1.碳原子的成键特性

①碳原子的电子排布及其对成键的影响

②碳原子的杂化轨道类型（sp²、sp³）

③碳原子成键的多样性与有机化合物的结构多样性

2.碳原子成键方式的实际应用

①碳原子成键在有机合成中的重要性

②碳原子成键在材料科学中的应用（如碳纳米管、石墨烯）

③碳原子成键在环境科学中的作用（如碳循环、二氧化碳固定）

3.碳原子成键方式的教学实践

①通过实例讲解碳原子成键方式

②利用模型和实验帮助学生理解碳原子成键

③结合现实生活中的材料，展示碳原子成键的应用八、重点题型整理题型一：简答题

题目：简述碳原子的sp²杂化轨道的形成过程及其在乙烯分子中的应用。

答案：碳原子的sp²杂化轨道是由一个2s轨道和两个2p轨道杂化形成的三个等价的sp²杂化轨道。在乙烯分子中，每个碳原子形成三个sp²杂化轨道，其中一个与另一个碳原子的sp²杂化轨道重叠形成σ键，另外两个与氢原子的1s轨道重叠形成σ键，剩余的未杂化的2p轨道相互重叠形成π键。

题型二：分析题

题目：分析乙烷和乙烯分子中碳原子的成键方式，并解释它们在化学性质上的差异。

答案：乙烷分子中，每个碳原子通过sp³杂化轨道形成四个σ键，与四个氢原子相连。乙烯分子中，每个碳原子通过sp²杂化轨道形成三个σ键，其中一个与另一个碳原子的sp²杂化轨道重叠，另外两个与氢原子的1s轨道重叠，剩余的未杂化的2p轨道形成π键。由于乙烯中有π键的存在，它比乙烷更容易发生加成反应，而乙烷则主要发生自由基取代反应。

题型三：应用题

题目：描述碳纳米管的结构特点，并解释其独特的物理性质。

答案：碳纳米管是由单层或多层石墨烯卷曲形成的圆筒状结构，其碳原子以sp²杂化方式成键。碳纳米管具有非常高的强度和电导率，这是因为其结构中的碳原子形成的π电子可以在整个圆筒表面自由移动，类似于金属中的自由电子。

题型四：实验题

题目：设计一个实验来证明碳原子能够形成四个共价键。

答案：实验设计：将碳原子与四个不同的原子（如氢、氧、氮、卤素）反应，观察和记录生成的化合物。实验现象：碳原子分别与氢、氧、氮、卤素原子反应，生成四种不同的共价化合物，证明碳原子能够形成四个共