基于真實問題情境實驗探究“酯的性質”教學

一、問題的提出

1.課標要求。《普通高中化學課程標準（2020年修訂）》，指出高中化學課程要以發展化學學科核心素養為主旨，倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，促使學生學習方式的轉變，通過學科知識學習逐步形成正確的價值觀、必備品格和關鍵能力。關于有機化合物的相關實驗教學中，只有乙酸乙酯的制備和水解是在高一必修2、高二選擇性必修3兩類課程中都有教學要求或教學建議的實驗課程。顯然乙酸乙酯的實驗體現了有機物制備和化學性質探究的基本原理與方法，是學生建構有機化合物制備實驗模型和發展學科核心素養的重要載體，很有必要在教學中對其制備和水解實驗進行更有效地創新。

2.問題的提出。高中化學實驗大多數是驗證性實驗，學生基本上按照教師上課給的方案進行。乙酸乙酯的水解實驗在教材中只是簡單描述了實驗步驟，礙于教學時間緊張，不少教師直接把試劑和儀器的選擇、反應條件的控制和化學鍵的斷裂方式等問題答案直接告知學生，讓學生記下來，能復述就行。

二、教學過程

環節一：引入真實情景，構建知識體系，培養宏觀識的科學素養。【情景引入】實物展示常見水果和鮮花，為什么水果和鮮花會散發出獨特的香氣？香氣的主要成分是什么呢？【小組互動】通過親身感受水果與鮮花的香氣，思考回憶回答香氣與酯類物質有關。【過渡提問】自然界常見水果如葡萄、香蕉和草莓均含有機酯。葡萄里有鄰氨基苯甲酸甲酯，香蕉里含有乙酸異戊酯，草莓含有乙酸乙酯，請回憶酯類化合物的命名。

環節二：構建模型，驅動學生深度思考。【教師提問】小組搭建乙酸乙酯的球棍模型，回顧制備乙酸乙酯反應化學方程式和特點。【小組互動】學生在搭建模型的過程中，復習必修二酯化反應的相關知識。【新課引入】根據酯化反應的特點分析，推斷酯有哪些化學性質？【學生猜想】1.氧化反應：完全燃燒氧化生成CO2和H2O，但不能使酸性KMnO4溶液褪色。2.酯化反應是可逆反應，故酯和水反應生成羧酸和醇，稱為水解反應。

環節三：設計實驗方案，探究水解反應。實驗藥品和儀器：3mol/L硫酸、6mol/L NaOH溶液、飽和食鹽水溶液、乙酸乙酯、紫色石蕊試劑、冷水、熱水、燒杯、試管、試管架、量筒、膠頭滴管、三腳架、酒精燈、溫度計等。根據提供的藥品和儀器，請設計實驗方案并驗證探究在不同溫度下以及溶液酸堿性對乙酸乙酯的水解速率是如何影響的，由小組代表上臺展示講解設計方案并分組完成探究任務。【探究任務1】酯和水都是無色液體，如何更好的分清酯和水溶液的分界面？【學生設計1】向酯和水的混合物中滴加幾滴紫色石蕊試劑，通過顏色的分界面進行區分。【探究任務2】如何判斷酯的水解速率快慢？【學生設計2】可以觀察酯層高度差來判斷酯在不同條件下水解速率的快慢。【探究任務3】為了準確觀察酯層反應變化量，實驗操作需要遵循哪些原則？【學生設計3】需要遵循科學性、可行性、安全性、簡約性、控制變量等原則。【探究任務4】如何探究溶液酸堿性對乙酸乙酯的水解速率的影響規律？【學生設計4】通過加入硫酸、氯化鈉、氫氧化鈉構建不同的水解pH環境。【實驗操作及現象】第1小組成員向3支試管分別加入2mL等體積的飽和NaCl溶液、3mol/稀硫酸、6mol/LNaOH溶液，并各滴2滴紫色石蕊試劑，接著同時向3支試管加入2mL 乙酸乙酯，充分振蕩后，將3支試管同時放入盛有熱水的燒杯中，觀察到堿性溶液酯層厚度差最大，酸性溶液酯層厚度差較大，中性溶液酯層厚度差最小（或無明顯變化）。說明在其他條件相同時，乙酸乙酯在酸性和堿性條件下均可發生水解反應，堿性條件下的水解反應更快更完全。【探究任務5】如何探究溫度對乙酸乙酯的水解速率的影響？【學生設計5】控制其他條件均相同，通過將水解反應的試管放入不同溫度的水中。【實驗操作及現象】第2小組成員向2支試管分別加入2mL" 6mol/L的NaOH溶液，并各滴2滴紫色石蕊，接著往2支試管同時加入2mL乙酸乙酯，充分振蕩后，將2支試管同時放入盛有冰水和熱水的兩個燒杯中，觀察到熱水中酯層厚度差最大，冷水中酯層厚度差最小。說明在其他條件相同時，反應溫度越高，乙酸乙酯的水解速率就越快。

環節四：回歸問題情境，解決真實問題。【拓展】酯的水解反應在日常生活和工業生產中都具有重要意義。【提問】為何用熱的純堿溶液去油污清潔效果明顯？【學生討論】鹽類水解是吸熱反應，加熱促進Na2CO3（CO32-+H2OHCO3- +OH-）的水解，平衡右移，OH-的濃度增大，使得油污在堿性條件下更容易水解，生成易溶于水的羧酸鹽和醇，達到更佳的去污效果。【拓展】根據資料顯示，工業上可利用石油為原料制備乙酸乙酯，學生根據所學知識自主設計工業簡易合成路線，回歸工業生產真實情景，體驗社會責任感和科學使命感。【小組展示】學生上臺投影展示并講解合成路線流程圖。【教師總結點評】依據結構預測性質，選擇合適試劑設計實驗和開展實驗驗證，記錄實驗現象，引導學生將實驗現象與理論知識相結合，分析實驗現象，得出結論。【課后作業】學生課后上網查找生活生產中酯類物質的相關應用，書寫調查報告，有條件的同學可以參觀乙酸乙酯的本地化工廠，了解生產過程中溫度、催化劑等條件對產量和質量的影響。

四、教學反思

1.探究性實驗課的優勢。探究性實驗在活動設計應該給予學生更多的自我選擇、自我思考的空間。在搭建儀器的時候，提供了直接加熱裝置、水浴加熱裝置、冷水裝置等多個裝置，在選擇催化劑的時候，提供了硫酸、氫氧化鈉、氯化鈉等多種催化劑，給學生搭建了思考的臺階，從不同的角度認識和了解酯的相關性質。讓學生自主探究實驗，培養建構物質制備實驗模型的能力和探究精神，培養問題解決能力和學生團隊合作協助能力，發展“證據推理與模型認知”核心素養。

2.打造深度學習課堂。深度學習課堂可以讓學生更好地利用課堂資源，促進學生問題解決思路的形成。學生通過多次多組的實驗，體會酯的反應過程中不同加熱方式、不同催化劑、不同加料順序對反應造成的影響，通過真實的問題情景，讓學生深刻理解酯的水解反應的化學實驗操作、催化機理、產物含量等。

3.真實情景下培養學生的科學探究精神。在教學課堂中樹立輕松開放的、符合學生身心發展的教學教育理念，從思想上解決三個問題即“為什么教？教什么？如何教？”并在課堂中通過巧妙提問和提示，激發學生學習興趣和好奇心，讓他們主動思考實驗原理、步驟和可能的結果，促進知識的內化。

責任編輯 邱 麗