模型认知应用于有机推断问题解决中的作用分析 ——以苯酚教学为例

发表时间:2020/11/3   来源:《教育学文摘》2020年7月第20期   作者:杨雄生
[导读] 在高中化学教学实践中,帮助学生构建学习模型可以使学生的学习实效有显著的提升。
        杨雄生
        揭西县棉湖中学  515438
        摘要:在高中化学教学实践中,帮助学生构建学习模型可以使学生的学习实效有显著的提升。基于高中化学教学实践进行分析可知在教学的过程中,强调模型认知的讨论,让学生对模型有深入的了解,其在学习的过程中会有更加明确的方法,尤其是在有机推断问题的解决中,重视模型认知的应用有积极的作用。就目前的总结来看,在有机问题的解决中,主要使用的模型有分析模型、合成模型和推断模型等。文章对具体的模型应用做分析,旨在为实践提供指导和帮助。
关键词:模型认知;有机推断问题;苯酚教学
        对化学教学进行总结分析发现,在化学知识体系中,存在着较多具有相同特点的内容,在这类内容的学习中,可以套用已知的学习模型,这样,学习实效会有显著的提升。比如在酸、碱和盐的学习中,不同酸、碱或者是盐能够和同一种化学物质发生反应,所以在实践中可以套用酸反应模型或者是碱反应模型对具体酸、碱的反应以及性质等进行明确,这可以有效的提升教学的实际效果。在高中化学中,有机推断问题是一个难点,基于模型认知对该类问题的解决做具体的分析与讨论意义显著。
一、有机推断中的模型认知利用价值分析
        有机推断是高中化学学习实践中的一个难点,在具体问题解决的过程中强调模型认知的利用有突出的现实价值。以下是对模型认知的具体价值分析和相关模型阐述。
(一)价值分析
        就有机推断问题解决中的模型认知利用来看,其突出的价值体现在三个方面:1)模型认知强调的是对事物的理性认知。通过模型认知,有机推断中的事实本质认知会更加的清楚。换言之,基于模型,在有机推断的过程中,复杂的推断过程可以以更加统一的系统做表示,这样一来,系统本质认知的有效性会显著提升。2)模型认知在化学学习实践中是一种重要的方法。可以说,模型是化学学习中的重要工具,强调模型认知,明确工具的使用方法和优势,这于学习进步意义显著。3)模型认知在有机推断问题解决中发挥着决定性作用。具体的模型使用可以明确有机推断的方向等,这于问题的解决思路确定和方法选择有重要的指导意义。
(二)相关模型
        在明确模型认知价值的基础上对化学有机推断实践中的具体模型做分析与阐述,这与指导模型实际应用意义显著。以下是具体的模型阐述。
        首先是合成模型。在有机推断问题的解决中,应用比较广泛的一种模型是合成模型。总结相关内容可知有机物的合成有其固定的规律,即一般的流程为“原料——反应——目标产物”。就这个过程来看,从原料到目标产物一般需要经过碳链的增减、官能团的转换以及成环开环等结构方面的变化,而这些变化均是通过有机反应来实现的。在有机推断题目中,基本素材是简单有机物的合成路线,呈现形式是转化框图。对合成路线中牵涉到的没有学过的内容,需要基于题目的已知信息做补充。在有机合成中,原料可以是一种也可以是多种,目标产物也是如此。虽然说整个反应的变化存在多样性,但是其根本规律是不会改变的,所以基于合成模型做具体问题的分析,题目解决中的障碍可以被扫清。
        其次是推断模型。在有机问题的具体解决中,利用的另外一种突出模型是推断模型。从有机推断问题的具体解决来看,其核心是对各种有机物的结构进行推断。从实践分析来看,目标产物是原料合成所得到的,所以原料本身的碳骨结构必然会在目标产物中有所表现,强调原料和产物的碳骨结构以及官能团的具体变化,这样可以对产物的结构进行合理的切断。如果存在不能利用已学知识切断反应的情况,则需要基于题目信息对相关内容做补充然后进行切断。在反应切断的基础上基于“原料——切断的中间产物——产物”进行预测合成路线的推导。之后在与题目告知的实际合成线路进行对比,这样可以推断出各种有机物的结构。
三、模型应用
        例1:“心得安”是治疗心脏病的药物,下面是它的一种合成路线(具体反应条件和部分试剂略):
         
       
        
回答下列问题:
(1)试剂a是___,试剂b的结构简式为____,b中官能团的名称是___。
(2)③的反应类型是________。
(3)“心得安”的分子式为________。
(4)试剂b可由丙烷经三步反应合成:C3H8XY试剂b,反应1的试剂与条件为____,反应2的化学方程式为___,反应3的反应类型是______。
        (5)芳香化合物D是1-萘酚的同分异构体,其分子中有两个官能团,能发生银镜反应,D能被酸性KMnO4溶液氧化成E(C2H4O2)和芳香化合物F(C8H6O4),E和F与碳酸氢钠溶液反应均能放出CO2,F芳环上的一硝化产物只有一种。D的结构简式为___;由F生成一硝化产物的化学方程式为______,该产物的名称是______。
        解析:(1)由反应①可以看出,酚羟基发生了变化,所以加入的试剂a可以是NaOH,也可以是Na2CO3;从转化关系
       
可以看出,反应②属于取代反应,所以b的结构简式为ClCH2CH===CH2,则含有的官能团是氯原子、碳碳双键。(2)由合成路线可知,反应③是碳碳双键转化为醚键,所以该反应属于氧化反应。(3)根据“心得安”的结构简式
可知,其分子式是C16H21O2N。(4)由丙烷(CH3CH2CH3)三步合成ClCH2CH===CH2的流程图如下:
  CH2===CH—CH3+NaCl+H2O;反应3的反应类型属于取代反应。(5)1-萘酚的结构简式为,分子式为C10H8O,芳香化合物D分子中有两个官能团,能发生银镜反应,说明D分子结构中含有醛基(—CHO),并且能被酸性KMnO4溶液氧化[DE(C2H4O2)+芳香化合物F(C8H6O4)]。E和F与碳酸氢钠溶液反应均能放出CO2,说明二者均含有官能团—COOH,所以E的结构简式是CH3COOH,又因为F芳环上的一硝化产物只有一种,说明F上的羧基的位置处于对位,所以F的结构简式为 (其中一个—COOH是醛基被氧化得到的,另一个是碳碳三键被氧化得到),则D的结构简式为;F发生硝化反应的反应方程式为
        
得到的产物的名称为2-硝基-1,4-苯二甲酸或硝基对苯二甲酸。
        综上所述,整个题目的分析和解决是基于合成模型和推断模型的。也就是说该题目在解决的过程中利用合成模型和推断模型实现了问题的简化,由此使得问题解决的效率明显提升。
结束语:
    综上所述,在高中化学有机推断问题的解决中,采用具体的模型对问题解决的基本思路进行确定,这对于准确分析问题和解决问题有积极的意义。苯酚反应分析是目前高中有机推断中涉及的重要内容,对分析实践中的模型认知做具体的分析,并对模型的应用方法和规律做讨论,这对实践工作有突出的意义,因此强调模型应用的相关内容价值显著。
参考文献:
[1]邹映波,商晓芹.促进化学学科核心素养发展的教学实践案例研究——以"基于信息反应解决有机推断问题"为例[J].高中数理化,2018,000(002):43-45.
[2]黄素雯.例谈有机合成认识模型在单元复习中的应用[J].化学教学,2018,000(008):77-81.
[3]陈小燕.浅析高中化学课堂教学中的模型认知应用[J].名师在线,2020,000(003):27-28.
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