資源簡介

第二章第二節《分子結構的測定》教學設計
課題 2.2.1分子結構的測定 課 型 新課
學情分析 在化學必修學習階段，學生對分子的結構有了一定的認識，如分子的結構式、球棍模型、空間填充模型等。在選擇性必修2第二章第一節，學生了解了共價鍵的相關性質，有了鍵長和鍵角的概念，知道了鍵長鍵角是描述分子空間結構的重要參數。但并還不了解測定分子結構是如何測定的，不了解測定分子結構的一般流程和儀器方法。
教材分析 提高學生對分子空間結構的具體認知，深化對微粒間相互作用模型的認識。發展學生“證據推理與模型認知”核心素養。 人教版教材中本節課主要是過渡章節，建立學生對分子空間結構的直觀認知。之后再進一步學習空間結構形成的理論基礎。而在魯科版的教材中，并無本節課的設置，而是選擇將本節課所講內容以案例的方式融入雜化軌道理論和價電子對互斥理論的分析中。
設計理念 通過從未知物利用現代儀器和方法一步一步推出其分子結構的過程，體現了科學認識是循循漸進的并不斷發展的。
教學目標 【教學目標】 1．了解測定分子結構的一般方法； 2．掌握紅外光譜和質譜的原理，學會對紅外光譜圖和質譜圖進行簡單分析； 3．通過測定分子結構方法的進步，體會技術進步對科學發展的重要影響。 【評價目標】 通過對紅外光譜、質譜的學習，診斷并發展學生推理分子結構的能力；
教學重點 重點：紅外光譜、質譜
教學難點 難點：紅外光譜、質譜的譜圖分析
教學方法 1、講授法 2、討論法 3、多媒體演示法
課前準備 PPT、教科書、相關習題等。
教 學 過 程 教師主導活動 學生主體活動 設計意圖
【設問】肉眼不能看到分子，科學家是怎樣知道分子的結構的呢？請同學討論測定分子結構的方法 思考，討論 通過問題，引發學生思考，提高學生學習積極性。
一、分子結構的測定 早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律后推測分子的結構。如今，科學家應用了許多測定分子結構的現代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。 了解古今測定分子結構的方法，以及現代測定分子結構一些方法。 了解測定分子結構的一般方法
如今科學家應用許多現代儀器和方法測定分子結構 演示現代測定分子結構的一般流程 引導學生如何從未知物一步一步得知其分子結構 思考討論：如何確定未知物的實驗式、分子式、分子結構 通過測定分子結構方法的進步，體會技術進步對科學發展的重要影響
1.紅外光譜： 紅外光譜原理：分子吸收跟它某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線 紅外光譜分析：分析吸收峰，確定分子所含的化學鍵或官能團 分析未知物的紅外光譜確定分子結構
分子中的原子不是固定不動的，而是處于不斷振動著的。紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到譜圖上呈現吸收峰。 紅外光譜儀原理示意圖 測分子體結構：紅外光譜儀→吸收峰→分析官能團、化學鍵。 通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學計算，可以得知分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。 例如，通過紅外光譜儀測得某未知物的紅外光譜圖如上圖所示，發現有O—H、C—H、和C—O的振動吸收。因此，可以初步推測該未知物中含有羥基（—OH）。 通過譜圖分析實例，體會紅外光譜在分子結構測定中的應用
2.質譜法 質譜原理：分子經離子化和電場加速后，在磁場中發生偏轉，分析偏轉半徑可確定離子的質荷比m/z 質譜分析：m/z最大的信號峰對應的m/z值即為該物質的相對分子質量 分析未知物的質譜確定相對分子質量
質譜儀：現代化學常利用質譜儀測定分子的相對分子質量。 質譜儀的基本原理是：在質譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現一系列峰，化學家對這些峰進行系統分析，便可得知樣品分子的相對分子質量。 質譜：縱坐標表示相對豐度，橫坐標表示粒子的相對質量與其電荷數之比（m/z），簡稱荷質比，化學家通過分析得知，被測物的相對分子質量是92，該物質是甲苯。 通過譜圖分析實例，體會質譜在分子結構測定中的應用
課堂練習
課堂小結
教學評價
作業設計 1.可以準確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是 A.核磁共振氫譜 B.質譜 C.紅外光譜 D.紫外光譜 2.某有機化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H、O—H、C—O鍵的振動吸收，質譜測得它的相對分子質量是60，則該有機物的結構簡式為 A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3 C.CH3CH2OH D.CH3COOH 3．下圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜圖，則該有機物分子可能為(　　) A．CH3COOCH2CH3 B．CH3CH2CH2COOH C．HCOOCH2CH2CH3 D．(CH3)2CHCH2COOH 4.乙酸和甲酸甲酯互為同分異構體,其結構式分別如圖和,在下列哪種檢測儀上顯示出的信號是完全相同的 (　　) A.李比希元素分析儀　　　 B.紅外光譜儀 C.核磁共振氫譜儀　　　 D.質譜儀 5.將有機物完全燃燒,生成CO2和H2O。將12 g該有機物完全燃燒后的產物通過濃H2SO4,濃H2SO4增14.4 g,再通過堿石灰,堿石灰增重26.4 g。該有機物實驗式為(　　) A.C4H10 B.C2H6O C.C3H8O D.C2H4O2 6．研究有機物一般經過以下幾個基本步驟：分離、提純→確定實驗式→確定分子式→確定結構式，以下用于研究有機物的方法錯誤的是(　　) A．分析X射線衍射圖可以獲得鍵長、鍵角等分子結構信息 B．燃燒法是研究確定有機物成分的有效方法 C．核磁共振氫譜通常用于分析有機物的相對分子質量 D．對有機物分子紅外光譜圖的研究有助于確定有機物分子中的基團
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教學反思

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