第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计(第二课时)

甲烷的性质教学设计

【教材分析】

甲烷内容位于化学·必修2第三章第一节，这是学生在高中阶段首次接触有机物结构与性质方面的内容。有机化学是化学学科的重要分支，烃是有机物的主体，而甲烷是烷烃的最简单且最典型的分子，从它可以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学习模式，对它的充分理解将对后续的有机物学习产生极大的影响。因此，这节内容的学习尤为重要，利于培养学生正确的有机物学习方法。

【教学目标】

知识与技能

（1）了解甲烷的组成、结构、用途；

（2）掌握甲烷的化学性质；

（3）了解取代反应的概念；

（4）培养学生的逻辑思维和空间想象力；

（5）使学生初步掌握研究物质的基本方法，即：结构分析、推测性质、设计实验、观察现象、分析现象、得出结论

过程与方法

1、通过观察模型、播放甲烷发生取代反应的动画和实验，增强学生对抽象知识的理解。

2、学生动手做模型，写结构式、电子式、化学方程式，探究实验，积极地参与学习过程。

3、从结构的角度，渗透结构分析的观点，建立有机物“结构―性质―用途”的关系。

4、了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法，形成一定的分析和解决问题的能力。

情感、态度与价值观

1、培养学生严谨、有序地分析问题、解决问题的科学态度及科学方法。

2、通过图文并茂的展示和学生自己的动手实验，让他们真正感受其中的快乐，从而其激发浓厚的学习兴趣以及探索新知的愿望。

3、锻炼学生透过现象揭示本质的能力，培养其环保意识及关心能源、社会问题的意识。

4、与日常生活紧密结合，使学生了解有机物对于人类日常生活及身体健康的重要性。

5、加强学生的积极参与和协作精神，提高其学习的主动性。

【学情分析】

学生在初中化学中已经了解了关于甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，因此在介绍这些知识时，要关注与已有知识的联系，从不同的角度引导学生积极地思考，帮助学生理解掌握。

学生已经掌握了化学键与物质结构理论的基本知识，可以在老师指导下，写出电子式。但学生的空间想象思维还相对较差，并且对比较抽象的原子结构和化学键知识理解不够透彻，因此要让学生在三维空间中对有机物分子真正了解，进而学习其化学性质，最终掌握有机化合物的学习方法。

【教学重点】

甲烷的结构模型、化学性质、取代反应。

【教学难点】

有机化合物立体结构模型的建立、取代反应

【课前准备】

（1）分组调查生活中的灶具和燃气热水器所使用的燃气种类。了解我国的天然气资源，“西气东输”工程及其意义。

（2）必要的实验仪器 （3）PPT等多媒体课件

教学流程设计

教学环节

引题

教师活动

多媒体展示

：“西气东输路线图”，介绍神奇的可燃冰；

引入：从查找资料的过程中，大家都对天然气有了一定的了解，它的主要成分就是甲烷，想了解其中的秘密吗?那么请大家跟我一起进入甲烷的学习

探究甲烷的组成及立体构型

组成探究

构型探究

引导：下面，开动大家灵巧的双手设计模型来展示它的结构，请三位同学上讲台来进行个小比赛，其余同学在下面搭，看谁做得又快又好（实物设计模型：火柴—共价键，橡皮泥做成的颜色大小不同的球—氢、碳原子）

交流小结

板书：甲烷的结构特点、成键特点、电子式、结构式

领悟，记忆，整理笔记

多媒体展示：甲烷的球棍与比例模型

认真观察，与自己所搭模型对比

给学生直观的感受，锻炼其空间思维能力

为学生进一步学习打下基础

过渡：我们已经充分认识了甲烷的结构特点，大家都知道内因决定外因，结构决定性质，下外我们将进一步学习甲烷的性质

评价反馈:对典型的方案进行评价，分析对错原因，给表现突出的同学颁发小奖品

交流讨论：找学生做评委，评价上面同学设计的优略，并展示自己的结构模型

认真思考，提出自己的见解

可能的设计方案：

1、四边形模型

2、四面体模型

倾听，思考

锻炼学生的逻辑思维及分析问题能力

思考、设计甲烷构型，并动手搭建

激发学生积极参与的兴趣，创造思维能力

反馈：纠正化学式

过渡：了解了化学式之后，如何书写甲烷的电子式和结构式呢？

评价：给出正确的结果

设疑：从结构式中，我们能发现甲烷的成键有什么特点呢？

联系已有的价键理论和结构理论书写

思考，可能答案:碳为中心，与四个氢原子位于四角，与其形成共价键，键长相等

巩固已有知识，为学习立体构型做铺垫

给学生提供思考的方向，使其有据可依

练习：实验已证实甲烷仅由碳、氢两种元素组成，其中质量分数C%=75%，H%=25%。请同学们推导出甲烷的化学式

计算写出甲烷化学式

由学生自己推导印象深刻，并锻炼其书写化学式的规范

倾听并联系已有知识

学生活动

观看，加深对天然气的认识

设计意图

从感官方面激发学生的学习兴趣

明确主要学习内容

甲烷的物理性质

甲烷的化学性质

探究可燃

从颜色、气味、可燃性、密度等方面板书介绍

大家通过调查都已经知道甲烷是燃气的主了解甲烷的物理性质并联系已学气体比较记忆

倾听，思考

思考，研究实验方案

让学生对甲烷有初步认识

提要成分，可以燃烧，那么如何确定燃烧产物出呢？

问

题

设引导：你能否通过设计实验来验证呢？（分计组进行设计实验方案）

实验方交流：小组交流方案

激发学生思考、辩论、研究问题的求知欲，实验技能的进一步提高

交流得到可能的方案：

1、点燃纯净甲烷气体，将燃烧产物依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水，观察现象。

2、点燃纯净的甲烷，将燃烧产物依次通过浓硫酸和澄清的石灰水，观察现象

3、点燃纯净的甲烷气体，在其火焰上方罩一只干燥的小烧杯，观察；另取一只蘸有澄清石灰水的小烧杯，观察。 4、燃烧质量确定的纯净甲烷气体，产物通过碱石灰，计算其增重量从而确定燃烧产物

培养学生的团结协作意识

培养学生多角度、综合分析问题的能力

性

案

评价反馈：从方案的安全性、简便性、可行性等方面考虑引导学生选出最佳方案。

实指导实验：要求学生分组操作设计实验方验案1、3，观察实验现象归纳甲烷的燃烧现探象及产物。

实验前提出注意事项，实验中究

走动指导

交指导：引导学生分组汇报现象，得出结流论，并予以反馈

小结

归纳：书写反应化学方程式

操作、观察并记录实验现象

锻炼学生的实验操作技能，观察能力

派代表汇报实验现象及结论

锻炼学生解决问题的能力

CH4+2O2 点燃 CO2+ 2H2O Ca(OH)2+CO2=CaCO3 +H2O 迁移拓设疑：如何鉴别甲烷、一氧化碳、氢气三种无色气体？

联系甲烷燃烧产物的鉴定，进行分析，得出正确方法

让学生学会举一反三，运用已有知识迁移应用

展

拓展:学生思考回答P60“迁移·应用”

认真阅读“迁移·应用”，思考得出使煤矿内通风良好，定期的检查甲烷的含量等结论

培养学生解决实际问题的能力，以及学生的安全意识

引出与氯气的反应

提过渡：除了可以进行燃烧之外，甲烷还具出有什么其他性质呢？请看大屏幕

新问思考

与氯气的反应

题

多媒体展示：播放甲烷与氯气反应FLASH动画

指导观察：观察实验现象，分析可以得出哪些与实验有关的信息？

思考，记录笔记

汇报观察到的信息，给出合理解释

观看动画，记录实验现象

以动画形式生动教学内容，提高学习兴趣

训练学生观察、分析、归纳总结能力

给学生一个整体印象锻炼他们归纳信息和寻找原因的方法。

实板书：（小结）

验

颜色变浅：说明氯气参与了反应

水位上升：说明气体体积减小

有油滴出现：说明新的有机化合物的生成

探究取代反应

多媒体展示：播放甲烷与氯气发生取代反应时结构变化的动画，引导学生观察结构的变化，写出化学方程式

板书：

CH4+Cl2

CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2

CH2Cl2+HCl CH2Cl2+ Cl2

CHCl3+HCl CHCl3+ Cl2

CCl4+HCl 过渡：根据甲烷的反应基理，总结取代反应的概念

小结：取代反应与置换反应的区别于联系

光

光

光

光

观看动画，分析思考方程式

给学生一种直观的感觉，提示其写出方程式

对比，纠正自己的方程式

思考，概括

让学生透过现象看本质，学会如何提炼

归纳、比较

让学生从深一层次进一步了解取代反应，学会联系与比较的分析方法

知甲烷以及氯代物的性质和应用

识拓展

多媒体展示：PPT展示甲烷的热解反应

联系生活常识，阅读课本，看老师的展示

锻炼学生学习的整体性、持续性；并渗透环保、能源问题，使学生关注社会。

观看，并分析可能的产物及反应类型

展示甲烷的另一反应类型，使学生对甲烷的认识更全面

演示实验：甲烷通入盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中

课堂总结

提问：你从这节课的学习中有什么收获？

多媒体展示：整体知识框架及教学重点，学习方法

习题：

观察现象，联系甲烷性质

揭示甲烷化学性质的相对稳定性

认真思考

记忆，整理笔记

建立学习有机化和物的系统学习方法

记录习题，便于课下做

巩固知识

板书设计：一、甲烷的结构

二、甲烷的性质

物理性质：甲烷是无色、无臭的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。

化学性质：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。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． 甲烷的氧化反应

2．甲烷的取代反应

3．甲烷的受热分解

【新课】：

§5-1 甲烷

一、甲烷的结构

通过全体学生的探究练习引入甲烷的结构。

[课堂探究练习1] 碳原子和氢原子的结构示意图。

答案

[课堂探究练习2] 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。

解题过程：

因为C摩尔质量是12g/mol，H摩尔质量是1g/mol。

设取甲烷100g，则C的质量是100×75%=75g，H的质量是100×25%=25g

所以

又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：CH4 [课堂探究练习3]已知甲烷的分子式为CH4，①写出甲烷的电子式；②经实验测定它是非极性分子。讨论分子里各原子在空间的分布情况？

①甲烷的电子式：

②讨论结果：正四面体结构

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（键角是109°28/）。

二、甲烷的性质

物理性质：甲烷是无色、无臭的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。

甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。

有些地方的地下深处蕴藏着大量叫做天然气的可燃气体，它的主要成分也是甲烷，按体积计算，天然气中一般约含有甲烷80%——97%。

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。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．甲烷的氧化反应

[实验]点燃甲烷，燃烧，火焰呈淡蓝色。分别用干燥的小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上，可以发现干燥的小烧杯内有无色液体生成，沾有澄清石灰水的小烧杯罩石灰水变浑浊。

CH4+2O2 CO2+2H2O

[实验]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？

从实验中可知溶液颜色没有变化，说明甲烷与高锰酸钾不发生反应。

2．甲烷的取代反应

[实验]取一个100mL的量筒，用排饱和食盐水的方法收集20mLCH4和Cl2，放在光亮的地方，日光不要直射，等待片刻，观察发生的现象。

[由现象讨论后得出结论]

现象：量筒壁上出现油滴，量筒内的液面上升，气体颜色略微变浅。

结论：（学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学软件）

甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成五种物质，四种取代产物。

有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。

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。

3．甲烷的受热分解

在隔绝空气的情况下，加热至10000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。

CH4 C + 2H2

氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶和染料的工业原料。

【总结】[本节课的主要知识点] 【作业】——教材74页：一、二、三题