第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计(第二课时)

专题3 有机化合物的获得与应用

第一单元

化石燃料与有机化合物

天然气的利用 甲烷

一、教学目标：

1.知识与技能：

（1）掌握甲烷分子的空间结构特征，能够书写甲烷分子的结构式、电子式。

（2）掌握甲烷的化学性质，了解取代反应的特征。

（3）了解甲烷的存在和甲烷的用途等。

（4）了解烃、烷烃的概念及烷烃的通式。2.过程与方法：

（1）运用练习探究法学习甲烷的分子结构。

（2）运用实验探究法学习甲烷的化学性质。

3.情感态度与价值观：

通过实践活动、探究实验等，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望。

二、教学重、难点： 重点：甲烷的化学性质

难点：甲烷跟氯气的取代反应三、教学工具：

模型：甲烷分子的比例模型；甲烷、乙烷、丙烷分子的球棍模型

仪器：铁架台、水槽、酒精灯、储气罐、小烧杯

药品：甲烷、氯气、饱和食盐水、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液

四、教学方法：

练习探究、实验探究、归纳总结

五、课时安排：

1课时

六、教学过程：

【引入】介绍我国天然气资源，“西气东输”工程及其意义。介绍神奇的可燃冰。

[来源学§科§网][来源:Z.xx.k.Com]

1

【板书】一、甲烷的存在

甲烷是我们日常生活中接触到的最简单的有机物，是动植物残体在隔绝空气情况下分解而产生的。

甲烷在自然界中的存在：池沼的底部(沼气)，油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯)，天然气(一般含CH4 80﹪－97﹪) 。

【展示】一瓶用排水集气法收集的纯净的甲烷气体(集气瓶倒放)。观察并叙述物理性质。

【板书】二、甲烷的性质

1.物理性质

无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。

【课堂练习1】已知甲烷的密度在标准状况下是0．717g/L，含碳75％，含氢25％，利用这些数据怎样确定它的分子式？

【课堂练习2】①写出甲烷的电子式；②写出甲烷的结构式。讨论分子里各原子在空间的分布情况？

【板书】2.分子结构

分子式：CH4 电子式： 结构式:

【展示】甲烷分子的比例模型、球棍模型。

经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，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。

【板书】正四面体结构

【实验探究1】点燃甲烷气体，观察现象，并检验燃烧产物。

现象：甲烷燃烧，放出大量的热，火焰呈淡蓝色。

注意：（1）甲烷在点燃之前要验纯，否则可能发生爆炸。CH4爆炸极限：5%～15.4%

（2）有机反应方程式中用“

→

”不用“＝”

【提问】如何验证甲烷燃烧产物？

【生】互相讨论

2

【师】总结：用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成。

燃烧现象[来源学科网][来源学科网检验产物方法

在火焰上方罩一

[来源学科网]

结论

有水生成

ZXXK][来源学科网][来源学&科&网]

现象

有水滴产生

剧烈燃烧，发出只干燥的小烧杯

淡蓝色火焰，放在火焰上方罩一只蘸有

出大量的热。

澄清石灰水的小烧杯

【板书】 3.化学性质

石灰水变浑浊

有二氧化碳生成

（1）可燃性: CH4+2O2

CO2+2H2O 【实验探究2】把甲烷通入盛有酸性高锰酸钾溶液中，观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色。

现象：紫色的高锰酸钾溶液不褪色。

【板书】（2）稳定性

常温下，甲烷性质稳定，一般不与强酸、强碱、强氧化性的物质起反应。

【实验探究3】用一只集气瓶作反应容器，用饱和食盐水法在集气瓶中先后充入4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体。

实验中能观察到什么现象？这些现象说明了什么？

现象：①瓶内气体的黄绿色消失；②瓶壁上出现油状液滴；③瓶内液面上升

结论：甲烷与氯气在光照条件下直接起反应，生成了新物质。

【板书】（3）取代反应：

有机化合物分子中的某些原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所替代的反应，叫做取代反应。

【讲述】一氯甲烷:无色气体

二氯甲烷：难溶于水、密度比水大的无色液体

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三氯甲烷：又叫氯仿无色不溶于水、密度比水大的液体，常用作有机溶剂

四氯甲烷：又叫四氯化碳无色不溶于水、密度比水大的液体，常用作有机溶剂、灭火剂

【展示】取代反应与置换反应的比较：

取代反应

实例

光

CH4 + Cl2

→

CH3Cl + HCl

有机物分子里的某些原子或原子团被定义

其他原子或原子团所代替的反应。

一种化合物和一种单质或化合物（反一种单质和一种化合物

反应物

应物中至少有一种是有机物）

一般生成两种化合物

生成物

不一定发生电子转移，因此不一定是一定发生电子的转移

电子转移

氧化还原反应

很多反应是可逆反应，副反应较多，一般是不可逆反应，用“﹦”连接

反应特点

用“→”

连接

【讲述】

常温下甲烷性质稳定，将甲烷在隔绝空气加热到1500度以上,甲烷会发生分解反应。

高温

【板书】（4）热分解： CH4

—→

C + 2H2

【归纳】甲烷的化学性质。

【过渡】甲烷的这些性质决定了它的用途,请同学们阅读教材上的资料卡,了解甲烷的用途。

1.作气体燃料——西气东输。

4 置换反应

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

一种单质跟一种化合物反应，生成另一种化合物和另一种单质的反应

另一种化合物和另一种单质

2.甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。

3.甲烷可以制得氯仿和氟利昂。

CHCl3

+ HF →CHFCl2 + HCl 4.甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳和氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。

【板书】4.甲烷的用途

【过渡】展示：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等分子的球棍模型，总结烷烃的特点。

【生】观察与思考：以上分子结构有什么特点？

1.均由碳、氢两种元素组成

2.碳原子之间均以单键结合

【板书】二、烃（碳氢化合物）

烷烃

【归纳】根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式，归纳烷烃的通式。

【板书】1.定义：在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。

2.结构特点：饱和（碳周围有四个原子）

链烃（不是环状）

所有碳原子不在一条直线上,是锯齿形的

3．烷烃通式：

CnH2n+2

(n≥1)

4.命名：主链碳原子数十以内的用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，主链碳原子数在十一以上的，就用数字来表示。

[讲述]烷烃种类很多，这种同归为一类的物质彼此之间是什么关系呢? 从组成上看：

名称

甲烷

乙烷

C2H6

丙烷

C3H8

丁烷

C4H10

化学式

CH4 组成相差

CH2

CH2

CH2

CH2

【分析】分析甲烷、乙烷、丙烷的分子组成，引出同系物的概念。

【板书】5.同系物：结构相似，分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物的互称。

【课堂小结】这节课我们研究了甲烷的分子结构，物理性质及化学性质，了解甲烷的性质和用途就能帮助我们合理开发和利用资源，更好地为人类社会的生产和生活服务。

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【课堂训练】

1.下列分子中呈正四面体结构的是( ) A．甲烷 B．二氯甲烷 C．三氯甲烷 D．四氯化碳

答案：AD 2.物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，光照后生成物质的量最多的是 ( ) A．

一氯甲烷 B．二氯甲烷 C．三氯甲烷 D．四氯化碳 E．氯化氢

答案：E

3.甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（A. CH3Cl只存在一种结构

B. CH2Cl2只存在一种结构

C.CHCl3只存在一种结构

D.CCl4中四个价键的键角和键长都相等

答案：B

【作业】课课练“天然气的利用 甲烷”

七、板书设计

天然气的利用 甲烷

一、甲烷的存在

二、甲烷的性质

1.物理性质

无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水。

2.分子结构

分子式：CH4 电子式： 结构式: 3.化学性质[来源:学科网]

（1）可燃性:

CH4+2O2

CO2+2H2O （2）稳定性

（3）取代反应：

6 ）

高温

（4）热分解： CH4

—→ C + 2H2

二、烃

烷烃

1．定义

2.结构特点

3. 烷烃通式：CnH2n+2

(n≥1)

4.命名

5．同系物

①结构相似

②分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团7