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中学有机化学若干疑难问题的初步探究

一、问题的提出
在中学有机化学教学过程中，经常会遇到学生提出一些有“挑战性”的问题，教师需精心思考后才能给出合理的解答。虽然很多题目正规考试时出现的即机会很小，但这是一个教学相长的过程，可以提升教师专业素质。笔者结合工作实际和学习有关资料的基础上对部分问题进行探究。
二、正文
㈠.基本概念探究
1.醇与NaOH反应吗？
在《有机化学基础》P68页中提到：“在工业上，乙醇钠可由乙醇与NaOH反应制得。注解中标明乙醇与NaOH作用生成乙醇钠和水的反应是一个可逆反应，工业生产中常设法除去生成的水，以利于乙醇钠的生成。”事实上，乙醇与NaOH溶液是不反应的，书本中指出的NaOH指NaOH固体，并常在反应中加苯进行供沸蒸馏除去水，使平衡朝生成醇钠的方向移动。工业品为含17—19%的乙醇钠的乙醇溶液，并含有少量的苯。乙醇钠在有机合成中做碱性试剂，其碱性比NaOH强。
2.置换反应与取代反应的区别？
在有机反应类型学习中，这个问题经常被模糊处理。学生也会问：“乙醇和金属钠反应是置换反应还是取代反应？”在不同的参考书中会给出不同的解答，有人认为答取代反应和置换反应都对。我们可以从两者定义上区别，取代反应是分子反应而置换反应是离子间反应，确切的讲是离子和原子间的反应；取代反应生成产物都是化合物，而置换反应则一个是单质一个化合物；取代反应是负价元素取代正价元素，置换反应是正价元素置换正价元素，负价元素置换负价元素。

3.直连烷烃为什么呈锯齿状？
在《有机化学基础》P22页学习键线式时，学生就提出：“为什么直链烷烃呈锯齿状?”事实上，烷烃在气态或液态时由于σ键自由旋转而成多种曲折形式，只有在结晶状态时，烷烃的碳链排列整齐，原子间的距离最远，结构最紧密，能量体系最低，所以呈锯齿状。
4.如何区别氨、铵根、胺？
氨： NH3， 电中性，氨是氮和氢的一种化合物，分子结构呈三角锥形，其中氮原子有一对孤对电子。气态物质能独立存在，具有刺鼻气味，很易溶于水，比空气轻。
铵：NH4 + (离子) 带一个单位正电荷，其中氮氢原子间形成了一条配位键。但四个N－H键的键长、键能、键角完全相同，离子的空间构型为正四面体型。它是一个不能独立的原子团，只能是化合物的一部分，它是无色的离子。
胺： R- NH2（有机物）,电中性，胺是氨的氢原子被烃基代替后的有机化合物。氨分子中的一个、两个或三个氢原子被烃基取代而生成的化合物，分别称为第一胺（伯胺）、第二胺（仲胺）和第三胺（叔胺）。它们的通式为：RNH2——伯胺、R2NH——仲胺、R3N——叔胺。脂肪胺随着碳原子个数的增加，其状态由气态—液态—固态，气味与胺相似，但随碳原子数增加而变淡。溶解度随分子量的增加而减低。胺类广泛存在于生物界，具有极重要的生理作用
㈡．化学实验探究
1.乙烯与酸性高锰酸钾的反应
在乙烯与高锰酸钾反应过程中，有些时候褪色比较慢，有时比较快，而且反应结束后有褐色沉淀。在查阅资料的基础上认为，一是乙烯在水中溶解度不大，乙烯和高锰酸钾接触几率很小；二是反应条件控制不当副反应较多。酸性高锰酸钾溶液褪色时有棕黑色沉淀产生的原因在于溶液中酸度偏小，高锰酸钾过量，产物为二氧化锰。在中学阶段基本上每次实验都会出现褐色沉淀，吉林师范大学化学系研究认为装置制取乙烯并还原酸性高锰酸钾反应的最佳反应条件为：沸石5g、95%乙醇 7.5ml、浓硫酸 22.5ml、水 5 ml、反应温度为：160—170摄氏度、高锰酸钾浓度为0.06%—0.2%、酸化的浓硫酸为2-3滴，此时通入连续的乙烯气流35—42秒后能褪成无色或肉色且无褐色沉淀。

2.溴水与苯酚的反应
苯酚与溴水反应时，有学生做实验时发现先有白色沉淀，不一会儿沉淀消失，继续滴加溴水又有沉淀出现。这是因为生成的三溴苯酚在苯酚中溶解，便于观察实验现象，一般苯酚浓度偏小，过量溴水。还有学生觉得苯酚加热后溶液变成澄清，三溴苯酚是否也有类似的性质哪？实验后发现，三溴苯酚也是加热后白色沉淀消失，冷却后又析出。这是因为三溴苯酚在水中的溶解度随温度升高而增大。还有学生用浓溴水和苯酚反应后发现白色沉淀会变成黄色物质，这是因为生成黄色的四溴化物，溴代三溴苯酚.有人研究后认为做苯酚和溴水反应时，最佳效果为取0.05 mol / L 的苯酚溶液1 滴，然后加水稀释至2 mL ～ 3 mL（ 约为0. 001 mol / L），再向其中滴加稀释好的溴水至生成的白色浑浊不再溶解为止。
3.甲醛与新制的氢氧化铜的反应
在演示甲醛与新制的氢氧化铜反应中有时会出现绿色——黄色——砖红色沉淀，暂时找不到标准的解释。有人认为是生成氢氧化亚铜Cu2(OH)2为黄色，绿色是蓝色和黄色混合的结果。
4.葡萄糖与新制的氢氧化铜的反应
在演示葡萄糖与新制氢氧化铜反应是强调让学生注意观察蓝色和绛蓝色的颜色对比。在某次演示实验结束后，我就把烧杯放在讲台上，下午放学后学生发现烧杯中颜色变成黄色。在查阅资料后认为黄色可能是氢氧化亚铜Cu2(OH)2，对样品在进行加热还会出现砖红色.
㈢.反应原理探究
1.甲苯可以被高锰酸钾氧化，制TNT时为什么不会被硝酸氧化？
今年是第二次遇到这个问题，以前和学生讲一般甲苯更易被高锰酸钾氧化，硝酸在有机反应中一般是取代反应即硝化。事实上，查资料后发现甲苯在硝化反应时因为有浓硫酸的存在，使硝酸变成硝基正离子（NO2+）,带一个单位的正电荷，不会和电子云密度小的甲基反应，只和电子云密度高的苯环反生亲电取代。所以一般情况下甲基不被硝酸氧化。
2.乙醇、乙醛、丙酮的鉴别？
学生常见错解：用三支试管分别加少量试液，依次加入一小块金属钠，有氢气放出的是乙醇；另外取两支试管各加入银氨溶液2ml，分别加少量余下的两试液，水浴加热，有银镜产生的是乙醛，无明显变化的是丙酮。事实上，三种物质与金属钠反应都有氢气放出，乙醛和丙酮可能是甲基上的氢（活泼氢）被置换，同时还有其他反应的发生，如乙醛分子间发生羟基醛缩合反应，生成αβ-不饱和醛。丙酮与钠反应更复杂，除产生氢气外，还发生双分子还原反应和缩合反应。所以正确的鉴别方法是：先用银氨溶液做试剂鉴别出乙醛；然后用酸性高锰酸钾鉴别出乙醇和丙酮，乙醇能使酸性高锰酸钾褪色，丙酮褪色较困难。
3.果糖为什么可以发生银镜反应？如何鉴别葡萄糖和果糖？
在讲还原性糖内容时，认为果糖也是还原糖，学生说其他还原性糖有醛基可以反生银镜反应，为什么果糖也可以哪？在生物课上也只介绍说是还原性糖没有详细的分析，既然两者都可以反生银镜反应有如何鉴别？因为无论是银镜反应还是和新制的氢氧化铜反应，都是在碱性环境中。果糖发生酮式—烯醇式的互变异构，酮基不断变成醛基。所以两者的鉴别可以用溴水，溴水能氧化醛糖但不能氧化酮糖。有些地方也采用氢氧化钙试剂，果糖能生成果糖化钙沉淀，葡萄糖则不能产生沉淀；或者用间苯二酚-盐酸试剂加入试样中，沸水浴加热1至2分钟(加热时间不能超过20分钟，盐酸和试样的浓度不超过12%)。若有鲜红色沉淀则为酮糖，否则，就不是酮糖。
三、反思与建议
像教材中的疑难问题第一次不做深入研究，以后再去解决的可能性就比较小。教师通过教学案例、教学日记等积累素材，然后定期对教材内容展开深入研究把教学经验进行理论深化，就能缩短成长周期，远离平庸的“教书匠”。对教材疑难问题研究实际是教师的一种自我反思，在这个过程中教师能提升自我教育观念，能提高教育教学水平，解决教育实际问题。

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