数字化实验在化学课堂教学中的应用 —

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数字化实验在化学课堂教学中的应用 ——以苏教(2)

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一般把呈固体的叫脂肪，如牛油、猪油、羊油等；呈液态的叫油，如豆油、花生油、橄榄油等，摄入油脂可以满足人体生命活动对脂肪酸的需要。请同学们参阅苏教版《有机化学基础》98页中的“资料卡”——人体必需的脂肪酸（高级脂肪酸甘油酯）。［问题1］其中亚油酸除了官能团羧基以外，还有什么官能团？如何用化学方法初步说明这一官能团的存在？［实验1］油脂中不饱和碳碳双键存在的证据——高锰酸钾溶液褪色或使用碘水进行有关实验。发现高锰酸钾溶液褪色，碘水褪色。 4.油脂的化学性质（1）油脂的氢化含有不饱和键的油脂可以通过催化加氢的方法转变为饱和高级脂肪酸甘油酯［3］。我们把此过程称为“油脂的氢化”或“油脂的硬化”，可以用于生产人造脂肪或人造奶油。［设计意图］从生活常识中感受油脂的物理性质，印象深刻且有说服力。并从日常熟悉的油脂使用中巧妙地引出油脂氢化的性质，引导学生从生活走向化学。［过渡］既然这些脂肪酸是人体必需的，而自身不能合成，那么人们是如何从外界获取这些脂肪酸的呢？——吃油脂，然后水解得到（酶为催化剂）。（2）油脂的主要化学性质——皂化反应证据的获得［问题1］实验室如何获取这些脂肪酸呢？学生：酸性水解或者碱性水解然后酸化。［问题2］《化学2》中就有一个肥皂获得的实验，具体怎样用油脂制肥皂实验过程如图1所示，请同学们依据该实验，思考如下问题： ①除了实验中，获得了货真价实的肥皂外，还有其他什么证据可以说明油脂已经发生碱性水解？ ②在实验中，乙醇的作用是什么？如何证明？图1 制肥皂的实验过程［实验3］是否能用数字化实验验证油脂与氢氧化钠溶液反应过程中温度的变化？使用温度传感器来说明是否发生反应。因为一般的化学过程都伴随着能量的变化，而且主要以热能的形成呈现，要么放热要么吸热，而传感器可以很好地测定反应温度的变化，已知大多数酯的强碱性水解为放热反应。实验内容：取体积分别为20mL饱和的NaOH溶液和豆油于100mL锥形瓶中充分振荡，并使用温度传感器测定乳浊液温度，同时记录时间—温度变化曲线，振荡过程中，发现混合物温度基本不变；一段时间后，加入12mL乙醇于上述锥形瓶中，振荡，温度传感器测定混合物温度，如图2所示。图2 豆油皂化反应温度变化曲线振荡乳浊液的过程中，乳浊液从浑浊转化为透明澄清溶液，最后转化为类似肥皂的固体，如图3所示。图3 豆油皂化反应过程［实验4］为了使得豆油充分发生皂化反应，把上述已经转化为“固体”的锥形瓶放在沸水中加热10min（温度升高，加快皂化反应速率），取出锥形瓶倒入50mL饱和的氯化钠溶液，发现乳浊液分层，上层为淡黄色固体，下层为无色透明溶液。［问题3］如何证明皂化反应得到了甘油？学生：氢氧化铜悬浊液中滴入乙二醇或葡萄糖，溶液能转化为绛蓝色溶液，可以用氢氧化铜悬浊液检验多羟基类物质。［实验5］取下层溶液（用硫酸中和到中性）滴入到氢氧化铜悬浊液中，发现溶液变为绛蓝色。［引导］乙酸乙酯与氢氧化钠溶液反应是不是也这样呢？［实验6］实验内容：取体积分别为20mL饱和的NaOH溶液和乙酸乙酯于100mL锥形瓶中充分振荡，并使用温度传感器测定乳浊液温度，同时记录时间—温度变化曲线，发现，振荡过程中，混合物温度基本不变；一段时间后，加入12mL乙醇于上述锥形瓶中，振荡，温度传感器测定混合物温度，如图4所示。图4 乙酸乙酯碱性水解温度变化曲线振荡乳浊液的过程中，乳浊液从浑浊转化为透明澄清溶液，混合溶液温度显著升高，最高温度可达78℃左右，溶液出现沸腾现象。这一现象也说明了不同的酯与NaOH溶液反应的热效率有显著差异。［设计意图］从化学2中制肥皂的提出，到真实的肥皂的制取，再到皂化反应过程中另一产物——甘油的验证，环环相扣，思路清晰，学生眼见为实，感受颇深。而对于皂化反应的发生提供了新的证据——温度传感器证实有热量的放出，同时增加乙酸乙酯与氢氧化钠的对比实验，更具有说服力，再次证明酯的水解是一个放热的过程。（3）肥皂的去污原理硬脂酸钠在水溶液中电离成钠离子和硬脂酸根离子（C17H35COO-），硬脂酸根离子由两部分组成，一部分［CH3（CH2）16-］与油脂的亲和力大，是亲油基团；另一部分［-COO-］与水的亲和力大，是亲水基团，如图5所示。将沾了油污的衣服擦上肥皂搓洗时，硬脂酸根离子一头“拉着油”，另一头“拉着水”，将油污“拖入水”，洗净衣服。图5 肥皂的去污原理 5.课外作业如何让地沟油变废为宝？地沟油中的黄曲霉素（黄曲霉素的结构如图6所示）如何处理？从官能团的角度看，黄曲霉素与油脂有何相同的地方？使用地沟油制造肥皂会发生黄曲霉素的中毒吗？为什么? 图6 黄曲霉素的结构［设计意图］“地沟油”谈之色变，闻之悚然，

文章来源：《粮食与油脂》网址: http://www.lsyyz.cn/qikandaodu/2020/0803/332.html