甲烷教案.doc

人教社版
第三章 有机化合物
第一节 最简单的有机化合物——甲烷
第一课时

教学内容
甲烷的性质
课标要求和教材分析
关于甲烷，在初中化学中已经介绍了甲烷的燃烧反应和一些主要用途。在此基础上，本节将进一步介绍甲烷的分子结构，主要的化学性质等。按照新课标要求，要求学生了解甲烷的结构式。考虑到结构式只表示出了甲烷分子中各原子之间的结合方式，而不能真实地反映出甲烷分子的空间结构——正四面体结构，而对分子的空间结构的认识又直接影响着学生对有机物分子结构的了解，因此，向学生介绍甲烷分子的空间构型。
教材中首先从甲烷分子的组成引入。逐步给出分子的结构式，然后利用球棍模型和比例模型，介绍空间结构。使学生对甲烷——正四面体结构有一个比较清楚的认识。
教材在介绍甲烷的性质时，是以甲烷分子中的碳原子与氢原子之间能形成牢固的共价键为依据的。甲烷在空气中的燃烧实验学生已经学过，这里重复的目的是跟甲烷与酸性高锰酸钾溶液的反应进行对比，说明虽然甲烷不能与酸性高锰酸钾溶液反应，但是，在一定条件下甲烷也可以发生氧化反应。
甲烷的取代反应是本节的重点内容。教材在处理这部分内容时，是在实验的基础上，使学生有一个甲烷分子中的氢原子能被其它原子取代的印象，然后给出反应的几步方程式，说明甲烷中的氢原子不仅一个能够被取代，而且全部都可被取代。
教学分析
学情分析
本章教材作为高中有机化学的第一章,起着连接初中有机化学和高中有机化学的“纽带”作用。对于学生而言，一切都是新的，兴趣是最好的老师。学习有机化学时，学生没有任何框架，因此我们可以在开始时不断提高学生的学习兴趣，而不要一味追求难度，当学生慢慢进入状态时，再增加不迟。
教学设想
学生已经知道甲烷是一种化石燃料，可以燃烧，能从甲烷的组成上认识燃烧反应的产物。本章教学再次选择甲烷，主要考虑甲烷是最简单的有机物，便于学生从结构角度认识甲烷的性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式。因此，本节教学的设计，要在学生初中知识的基础上，体现认识的渐进发展性原则；同时，考虑到学生前面已经具有了一些有关物质结构的概念，应当在学生的头脑中逐步建立有机物的立体结构模型，帮助学生打好进一步学习的方法论基础。
教
学
目
标
知识技能
常识性介绍有机化合物的初步概念及性质上的一些共同特点。了解甲烷在自然界的存在和用途，初步认识甲烷分子的空间结构。使学生掌握甲烷电子式、结构式的正确写法；掌握甲烷的重要化学性质，并理解取代反应的涵义。
能力培养
观察能力、计算过程的逻辑思维能力训练；自学和阅读能力的培养。
科学思想：认识物质结构本质，能透过现象看本质；关心社会、环境、能源等问题。
科学品质
利用有机化学的入门学习，提高学生学习化学的兴趣；主动参与学习，成为学习的主人；体会计算过程的严谨，培养有序、认真的学习态度。
科学方法
准确地观察实物、模型；初步学会处理数据和资料；利用模型法帮助思维，理论联系实际，建立具体和抽象的联系。
教学重点
甲烷的结构特点和甲烷的取代反应。
教学难点
主要是学生有机物立体结构模型的建立，具体体现在如何用甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。
教学用品
甲烷比例模型、甲烷球棍模型、2支盛有甲烷的试管（其中一支用黑纸包好）、装有甲烷气体的储气瓶(瓶中留有少量水)、高锰酸钾和浓盐酸。
创新课堂
教学模式
自学、讨论、实验相结合。
教学过程设计
教　师　活　动
学　生　活　动
设计意图
【引入】从今天起，我们将学习有机化合物的知识。有机化合物与人类的生活有密切的关系，在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。
【设疑】那么什么是有机物？他们有什么共同的特点?
【结论】因二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等具有无机化合物的性质，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐外，绝大多数含碳的化合物都是有机化合物。有机化合物有两个基本特点：数量众多，分布极广。其中仅含碳和氢两种元素的有机物称为烃。人们熟悉的甲烷就是最简单的烃，也是最简单的有机物。
一、甲烷的物理性质及其在自然界中的存在
【实验】展示装有甲烷气体的储气瓶(瓶中留有少量水)，简单介绍仪器名称。
【提问】通过观察，甲烷的物理性质都有哪些？
根据学生的回答，归纳、板书。
【板书】1.物理性质：无颜色、无气味、密度比空气小，极难溶于水。
【讲述】植物在隔绝空气情况下分解能够产生甲烷，我国是世界上最早发现和利用天然气的国家，比西方要早一千三百年。现在我国天然气利用发展很快，常与石油和煤炭伴生，在油田和煤矿附近往往有天然气，它们都是“清洁”的燃料，无毒并且热能高。很多城市由烧煤改烧天然气后，酸雨的危害明显减弱。
【板书】2.存在：天然气田、煤矿坑道、池沼等
介绍俗名来源，说明事物的联系性。
二、甲烷的分子组成和结构
【课堂练习1】
已知甲烷仅由碳、氢两种元素组成，其中质量分数C%=75%，H%=25%。请同学们推出甲烷的
化学式。（提示：可以根据共价键理论和C、H原子比例判断甲烷分子式。）
教师根据学生的回答，总结、归纳，进行板书。
【板书】甲烷的化学式：CH4
【讲述】 因为碳原子有四个价电子，欲形成八个电子的稳定结构，需要形成四对共用电子对才能达到八个电子的稳定结构；氢原子核外有一个电子，欲形成两个电子的稳定结构，需要形成一对共用电子对才能达到两个电子的稳定结构。所以甲烷的化学式为：CH4
【课堂练习2】
已知甲烷的分子式为CH4，①写出甲烷的电子式；②写出甲烷的结构式。
【板书】电子式：

结构式：

【过渡】我们知道了甲烷的分子式和结构式，那么甲烷分子的结构式什么样的呢？阅读课本53页。

【讲述】甲烷的电子式和结构式只能表示甲烷分子中碳、氢原子的结合方式，但不能表示甲烷分子中原子在空间的排布情况。经过科学实验证明甲烷分子的结构是对称的正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上，四个C—H键强度相同。
【展示】甲烷的比例模型
请两位学生上台演示制作甲烷球棍模型

【板书】分子结构：对称的正四面体结构
【过渡】我们知道了甲烷的分子结构，那么由这种结构决定的甲烷的化学性质是什么样的呢？
【板书】三、甲烷的化学性质
【讲述】通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。但任何物质的稳定性都是相对的，而它的变化是绝对的，内因是变化的根据，外因是变化的条件，一旦外部条件发生变化，甲烷也能发生反应比如在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。
1、 【板书】1、甲烷的氧化反应
a、燃烧反应
【讲述】甲烷是一种优良的气体燃料，通常情况下
1mol甲烷在空气中完全燃烧，放出890kJ的热量, 火焰呈淡蓝色。
请同学们设计一套检验甲烷燃烧产物的装置同时思考以下问题：
（1）点燃甲烷前应有什么操作？
（2）有几种产物？怎么检验？

教师对学生设计的装饰进行评价并根据学生板演的方程式和装置图归纳总结
【板书】
CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)
【总结归纳】点燃甲烷前应该验纯，燃烧产物是二氧化碳和水，可以通过将干燥烧杯罩在甲烷的火焰上，之后倒转烧杯迅速倒入澄清石灰水来检验。
【板书】 现象：火焰呈淡蓝色、烧杯内壁有水珠、澄清石灰水变混浊
b、取代反应
【演示实验】 向2支盛有甲烷的试管中（其中一支用黑纸包好），分别快速加入0.5g高锰酸钾和1mL浓盐酸，然后迅速的轻轻塞上胶塞，放在试管架上；没有包黑纸的试管在室内光线（日光灯）照射下，或用高压汞灯的紫外线照射；等待片刻观察现象。
【提问】发生了什么反应，有什么物质生成呢？阅读课本53、54页，寻找答案。
根据学生的回答，归纳、板书。
【板书】

【讲述】在这些反应里甲烷分子中的H原子逐步被Cl原子所代替生成了四种取代物，像这种有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
【板书】取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
【讲述】在常温下，一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷是液体，其中四氯甲烷又叫四氯化碳，三氯甲烷又叫氯仿，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂。
【提问】
1、如何验证HCl的生成呢？

2、取代反应与置换反应有何区别？

3、有什么物质可以证明甲烷结构是正四面体而不是正方形？

【小结】
1、甲烷分子的结构特点；说明“甲烷分子是正四面体结构”最基本的实验事实是什么？
2、甲烷主要存在于那些物质中，有什么样的物理性质
3、甲烷的化学性质有哪些？
4、什么是取代反应？它与置换反应有什么区别？

阅读课本50页、讨论
倾听

学生观察、思考。请一学生闻气味。观察颜色、状态、思考溶解性。

进行笔记

知道沼气、坑道气、天然气的主要成分均是甲烷

进行笔记

计算、讨论，请一学生回答。

请一学生板演

进行笔记

阅读课本，
思考：分子的结构式不一定代表了分子的真实构型
倾听

学生上台演示制作甲烷球棍模型
进行笔记

进行笔记
倾听

进行笔记

思考并设计装置
请两位学生分别板演甲烷燃烧方程式和实验装置图

进行笔记

倾听

进行笔记

观察现象：氯气的黄绿色逐渐消失，瓶壁上有黄色、无色油状液滴生成，瓶内有少量白雾。
阅读课本，寻找答案

进行笔记

进行笔记

思考讨论：
1、石蕊试纸、蘸有浓氨水的玻璃棒等
2、置换反应：反应物生成物中一定有单质。取代反应：生成物中不一定有单质
3、二氯甲烷（CH2Cl2）只有一种可以说明甲烷是正四面体结构而不是正方形结构

在教师引导下，回顾归纳

置疑引入激发兴趣，培养学生自学能力。

培养学生观察能力，在其过程中教会学生观察实验的方法；使学生对甲烷有初步的感性认识
对学生进行爱国主义教育和环保教育

训练学生计算能力和逻辑思维能力

复习电子式、结构式

培养学生的分析推理能力

通过动手搭建模型培养学生的空间想象能力。

对学生进行辨证教育，指导学生应从不同角度看待问题

训练学生根据性质设计实验的能力

进一步培养学生观察能力，增强学生对该反应的感性认识。

引导学生发现问题、分析问题、解决问题

逐步培养学生对实验现象的正确理解让学生对相似概念加以区别对待，加深对概念的理解

巩固练习
1．下列有关甲烷的说法中错误的是 ( )
A．采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的
B．天然气的主要成分是甲烷
C．甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水
D．甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂
2．下列关于甲烷性质的说法中，错误的是 ( )
A．甲烷是一种非极性分子
B．甲烷分子具有正四面体结构
C．甲烷分子具有极性键
D．甲烷分子中H－C—H的键角为90℃
3．下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是 ( )
A．氯气 B．溴水 C．氧气 D．酸性KMnO4溶液
4．将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在光的照射下充分反应，所得产物中物质的量最大的是（ ）
A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CCl4 D．HCl
5．下列气体在氧气中充分燃烧后 ，其产物既可使无水硫酸铜变蓝，又可使澄清石灰水变浑浊的是（ ）
A．H2S B．CH4 C．H2 D．CO
6．甲烷的电子式为________，结构式为________。1 g甲烷含_______个甲烷分子，4 g 甲烷与____________ g水分子数相等，与___________g一氧化碳原子数相等。
7．甲烷和氯气发生的一系列反应都是________反应，生成的有机物中常用作溶剂的____________，可用作灭火剂的是_____________，氯仿的化学式是___________。参照此类反应，试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸汽反应的化学方程式 。
作业布置
若1mol甲烷和足量的氯气反应生成等物质的量的四种取代产物，则需要消耗的氯气的物质的量是多少？
答案：2.5mol
板书设计
第一节 最简单的有机化合物——甲烷
一、 甲烷的物理性质及其在自然界中的存在
1. 物理性质：无颜色、无气味、密度比空气小，极难溶于水。
2.存在：天然气田、煤矿坑道、池沼等
二、甲烷的分子组成和结构
甲烷的化学式：CH4
电子式：

结构式：

分子结构：对称的正四面体结构
三、甲烷的化学性质
1、1、甲烷的氧化反应
a、燃烧反应
方程式：CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)
现象：火焰呈淡蓝色、烧杯内壁有水珠、澄清石灰水变混浊
b、取代反应

取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
教学后记
甲烷作为最简单的有机物，对于高中生的有机学习，起着连接初中有机化学和高中有机化学的“纽带”作用。因而，对于本节课学习知识与培养兴趣都至关重要。
本节课基本完成了教学设想和教学目标。学生在学习过程中复习了有关知识，循序渐进的接受并巩固知识，锻炼了各方面的能力，进一步培养了科学素养、环保意识、和爱国主义情感，提高了学习化学特别是有机化学的兴趣。
总体来看本节课在设计过程和进行过程中还是比较成功的。