基于真实问题情境实验探究“酯的性质”教学

一、问题的提出

1.课标要求。《普通高中化学课程标准（2020年修订）》，指出高中化学课程要以发展化学学科核心素养为主旨，倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，促使学生学习方式的转变，通过学科知识学习逐步形成正确的价值观、必备品格和关键能力。关于有机化合物的相关实验教学中，只有乙酸乙酯的制备和水解是在高一必修2、高二选择性必修3两类课程中都有教学要求或教学建议的实验课程。显然乙酸乙酯的实验体现了有机物制备和化学性质探究的基本原理与方法，是学生建构有机化合物制备实验模型和发展学科核心素养的重要载体，很有必要在教学中对其制备和水解实验进行更有效地创新。

2.问题的提出。高中化学实验大多数是验证性实验，学生基本上按照教师上课给的方案进行。乙酸乙酯的水解实验在教材中只是简单描述了实验步骤，碍于教学时间紧张，不少教师直接把试剂和仪器的选择、反应条件的控制和化学键的断裂方式等问题答案直接告知学生，让学生记下来，能复述就行。

二、教学过程

环节一：引入真实情景，构建知识体系，培养宏观识的科学素养。【情景引入】实物展示常见水果和鲜花，为什么水果和鲜花会散发出独特的香气？香气的主要成分是什么呢？【小组互动】通过亲身感受水果与鲜花的香气，思考回忆回答香气与酯类物质有关。【过渡提问】自然界常见水果如葡萄、香蕉和草莓均含有机酯。葡萄里有邻氨基苯甲酸甲酯，香蕉里含有乙酸异戊酯，草莓含有乙酸乙酯，请回忆酯类化合物的命名。

环节二：构建模型，驱动学生深度思考。【教师提问】小组搭建乙酸乙酯的球棍模型，回顾制备乙酸乙酯反应化学方程式和特点。【小组互动】学生在搭建模型的过程中，复习必修二酯化反应的相关知识。【新课引入】根据酯化反应的特点分析，推断酯有哪些化学性质？【学生猜想】1.氧化反应：完全燃烧氧化生成CO2和H2O，但不能使酸性KMnO4溶液褪色。2.酯化反应是可逆反应，故酯和水反应生成羧酸和醇，称为水解反应。

环节三：设计实验方案，探究水解反应。实验药品和仪器：3mol/L硫酸、6mol/L NaOH溶液、饱和食盐水溶液、乙酸乙酯、紫色石蕊试剂、冷水、热水、烧杯、试管、试管架、量筒、胶头滴管、三脚架、酒精灯、温度计等。根据提供的药品和仪器，请设计实验方案并验证探究在不同温度下以及溶液酸碱性对乙酸乙酯的水解速率是如何影响的，由小组代表上台展示讲解设计方案并分组完成探究任务。【探究任务1】酯和水都是无色液体，如何更好的分清酯和水溶液的分界面？【学生设计1】向酯和水的混合物中滴加几滴紫色石蕊试剂，通过颜色的分界面进行区分。【探究任务2】如何判断酯的水解速率快慢？【学生设计2】可以观察酯层高度差来判断酯在不同条件下水解速率的快慢。【探究任务3】为了准确观察酯层反应变化量，实验操作需要遵循哪些原则？【学生设计3】需要遵循科学性、可行性、安全性、简约性、控制变量等原则。【探究任务4】如何探究溶液酸碱性对乙酸乙酯的水解速率的影响规律？【学生设计4】通过加入硫酸、氯化钠、氢氧化钠构建不同的水解pH环境。【实验操作及现象】第1小组成员向3支试管分别加入2mL等体积的饱和NaCl溶液、3mol/稀硫酸、6mol/LNaOH溶液，并各滴2滴紫色石蕊试剂，接着同时向3支试管加入2mL 乙酸乙酯，充分振荡后，将3支试管同时放入盛有热水的烧杯中，观察到碱性溶液酯层厚度差最大，酸性溶液酯层厚度差较大，中性溶液酯层厚度差最小（或无明显变化）。说明在其他条件相同时，乙酸乙酯在酸性和碱性条件下均可发生水解反应，碱性条件下的水解反应更快更完全。【探究任务5】如何探究温度对乙酸乙酯的水解速率的影响？【学生设计5】控制其他条件均相同，通过将水解反应的试管放入不同温度的水中。【实验操作及现象】第2小组成员向2支试管分别加入2mL  6mol/L的NaOH溶液，并各滴2滴紫色石蕊，接着往2支试管同时加入2mL乙酸乙酯，充分振荡后，将2支试管同时放入盛有冰水和热水的两个烧杯中，观察到热水中酯层厚度差最大，冷水中酯层厚度差最小。说明在其他条件相同时，反应温度越高，乙酸乙酯的水解速率就越快。

环节四：回归问题情境，解决真实问题。【拓展】酯的水解反应在日常生活和工业生产中都具有重要意义。【提问】为何用热的纯碱溶液去油污清洁效果明显？【学生讨论】盐类水解是吸热反应，加热促进Na2CO3（CO32-+H2OHCO3- +OH-）的水解，平衡右移，OH-的浓度增大，使得油污在碱性条件下更容易水解，生成易溶于水的羧酸盐和醇，达到更佳的去污效果。【拓展】根据资料显示，工业上可利用石油为原料制备乙酸乙酯，学生根据所学知识自主设计工业简易合成路线，回归工业生产真实情景，体验社会责任感和科学使命感。【小组展示】学生上台投影展示并讲解合成路线流程图。【教师总结点评】依据结构预测性质，选择合适试剂设计实验和开展实验验证，记录实验现象，引导学生将实验现象与理论知识相结合，分析实验现象，得出结论。【课后作业】学生课后上网查找生活生产中酯类物质的相关应用，书写调查报告，有条件的同学可以参观乙酸乙酯的本地化工厂，了解生产过程中温度、催化剂等条件对产量和质量的影响。

四、教学反思

1.探究性实验课的优势。探究性实验在活动设计应该给予学生更多的自我选择、自我思考的空间。在搭建仪器的时候，提供了直接加热装置、水浴加热装置、冷水装置等多个装置，在选择催化剂的时候，提供了硫酸、氢氧化钠、氯化钠等多种催化剂，给学生搭建了思考的台阶，从不同的角度认识和了解酯的相关性质。让学生自主探究实验，培养建构物质制备实验模型的能力和探究精神，培养问题解决能力和学生团队合作协助能力，发展“证据推理与模型认知”核心素养。

2.打造深度学习课堂。深度学习课堂可以让学生更好地利用课堂资源，促进学生问题解决思路的形成。学生通过多次多组的实验，体会酯的反应过程中不同加热方式、不同催化剂、不同加料顺序对反应造成的影响，通过真实的问题情景，让学生深刻理解酯的水解反应的化学实验操作、催化机理、产物含量等。

3.真实情景下培养学生的科学探究精神。在教学课堂中树立轻松开放的、符合学生身心发展的教学教育理念，从思想上解决三个问题即“为什么教？教什么？如何教？”并在课堂中通过巧妙提问和提示，激发学生学习兴趣和好奇心，让他们主动思考实验原理、步骤和可能的结果，促进知识的内化。

责任编辑 邱 丽