第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计

天然气的利用——甲烷教学设计方案

课题

授课教师

天然气的利用——甲烷（第一课时）

郭永淼

第三章

第一节

课型

新授课

教材版本

苏教版普通高中课程标准实验教科书：化学必修2 章节

学生情况

有机化学是化学中的重要分支，对学生而言，一切都是新的，学生没有任何框架。但是，学生在初中化学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。

教学内容 必修模块的有机化学内容，没有完全考虑有机化学本身的内在逻辑体系。教材的起点低，强调知识与实际应用的融合。以典型有机物甲烷为切入点，从学生已有的生活背景知识出发，介绍甲烷的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用。不盲目扩充代表物的性质和内容，不涉及类物质的性质，从结构的角度适当加以深化，建立有机物“结构—性质—用途” 的认识关系。

教学目标

知识与技能：

1、了解自然界中甲烷的存在；

2、掌握甲烷的电子式、结构式和甲烷的正四面体结构；

3、掌握甲烷的重要化学性质，并理解取代反应的含义；

4、了解甲烷对人类生产和生活的意义。

过程与方法：

1、在探究甲烷结构的过程中，提高空间思维的能力；

2、掌握甲烷性质的过程中，逐渐理解“结构决定性质，性质反映结构”并学会运用；

3、初步学会化学中对有机物进行科学探究的基本思路和方法。

情感态度价值观：

1、初步形成对有机化学领域的学习兴趣；

2、认识化学微观世界分子结构的立体美；

3、初步认识“结构决定性质”、“内因、外因辨证关系”等哲学思想；

4、关心社会、环境、能源等问题，提高学生的环护意识。

教学重点

甲烷的结构和性质

教学难点

甲烷与卤素的取代反应

教学方法

1

以课堂演示实验以及计算机辅助实验和学生探究为主，教师串联讲解为辅的启发式教学。

1. 采用直观道具和多媒体，激发兴趣，层层推进；

2. 创设问题情境，吸引学生有意注意；

3. 通过视频实验组织学生进行实验探究、分析、归纳、对比、演绎。

教学媒体

①

分子模型

②

设备：多媒体

教学过程

教师活动

知道哪些是有机物？

学生活动

设计意图

以学生了解的内容引入

引发学生学习新内容的兴趣。

[导入]大家现在知道哪些含碳的化合物，你

学生回答

[设疑]那什么是有机物呢，大家看这些图片，

可以发现它和我们的生活息息相关，所以我

那什么是有机物呢？

回答

们更有必要学习他们，为我们的生活所用。猜想、讨论、

[讲解]我们将含碳的化合物称为有机物，除

了碳酸、碳酸盐，碳的氧化物等。那有机物

有哪些性质呢？我们一起总结下

——有机化学。大家观察这些图片，

图，那你们知道它输送的是什么气体吗？

从这节课起，我们进入了一个新的化学世界

[图片展示]这是西气东输的工程建设示意

[讲述]从同学们的讨论声中，看出大部分同带着对疑问的

学都有关注时事政治的，没错，西气东输的种种设想，进

主角其实就是天然气，这是俗名，它的主要入新课学习。

成分是甲烷。

[板书]最简单的有机物——甲烷

一、甲烷的在自然界中的存在

[展示图片]沼气、瓦斯气、天然气

知道沼气、坑

[过渡]这就是我们这节课的学习主要内容。

气、天然气的对学生进行环[讲述]植物在隔绝空气情况下分解能够产生主要成分均是保教育

甲烷

2

甲烷，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]1.存在：天然气田、煤矿坑道、池沼

等

二、甲烷的分子组成与结构

[讲解]根据研究发现一个甲烷分子包括一个

碳原子和四个氢原子

[板书]分子式：CH4

[提问]那为什么一个C要结合4个H结合？

而不是3个、5个或者更多呢？

[回忆]前面我们讲了C是第几主族的元素？

最外层有几个电子呢？

[板书]C的原子结构示意图

[讲述]C原子有4个价电子，而H原子有1

个电子，C原子的1个价电子与H原子的1

个电子形成1对共用电子对。所以，C原子

欲形成八电子的稳定结构，则需形成四对共思考与回忆学

用电子对。请同学们书写甲烷的电子式和结过的知识：元

通过提问，引构式

素周期表

发学生回忆旧

知识，引出新[板书] 电子式： 结构式：

根据教师的提知识，自然过示，引发思路

渡到甲烷的电

子式

[过渡]结构式只能初步表明分子中各个原子

的结合方式，并不能真实的体现各原子在空培养学生的思同学上来写甲间的排布事实，下面，我们来探究一下甲烷维能力，引导烷的电子式和的空间结构。

其通过思考解结构式。

[探究活动]甲烷的空间构型

决问题。

实验测得甲烷分子中4个C—H键完全相同，

每相邻的两个C—H键之间的键角、键长、键

核对

能均相等。

培养学生的观

3

[活动]同学们利用手中的分子模型组装甲烷

分子的空间结构。

[过渡]同学们的想象力都非常丰富啊，以上只是我们对甲烷结构提出的设想，如何进行验证？结构决定性质，性质映证结构，因此唯一方法是从性质实验出发寻找证实结构的察能力、分析思考：分子的推理能力

结构式不一定

代表分子的真

实构型

以小组为单位

讨论、并搭出依据。

甲烷的球棍模

[讲述] 科学家通过测定，得到了甲烷的各种型、比例模型-10参数：键长：1.09×10m 引导学生应用等。

几何知识分析键角：109028’

物质空间结键能：413KJ/mol

构，培养学生对比、意见交[提问]根据这些参数，同学们可以否定你们的推理能力、流

的哪些构象呢？

空间想象能

力。

讨论结果：可[实物展示]甲烷分子的球棍模型和比例模型

能有两种结构

——平面正方

[结论、板书] 形结构和正四

空间构型：对称的正四面体构型

面体结构

在交流中进一进一步思考，步认识

[讲述]C位于正四面体的中心，4个H分别位讨论、判断

于正四面体的4个顶点上。

使学生认识物[过渡]我们知道了甲烷分子的结构，而结构观察，对比自质结构决定性决定性质。甲烷这样的结构决定它有怎样的己制作的模型

质,性质映证性质呢？下面，我们进入甲烷性质的学习。

结构的辨证关记录重点内容

系

三、甲烷的性质

观察、思考、[板书]三、甲烷的物理性质性质

培养学生观察观察颜色、状能力，教其观[展示图片]装有甲烷气体的储气瓶

态、思考溶解察实验的方性。

[提问]这是通过排水法收集到的一瓶甲烷法；使学生对

气体，通过观察，甲烷的物理性质都有哪些甲烷有初步的各抒己见

啊？

感性认识。

根据学生的回答，归纳总结。

构形特点：4个C-H键是等价的

4

[板书]1.物理性质：无色、无味、密度比空

气小，极难溶于水。

四、甲烷的性质

[讲述]下面，我们将做两个实验，请大家仔细观察现象

[实验视频] 实验一、甲烷通入酸性高锰酸钾

现象：溶液均褪色；

结论：无发生反应。

[提问]由实验可以推出甲烷具有稳定性，也就是甲烷的化学性质比较稳定。这是什么原因呢？你能从结构上予以解释吗？

[板书]（1）稳定性

出结论

归纳总结

通过甲烷构型的探究，培养学生探究思维总结的能力。

顺应学生学习有机物的基本观察现象；得的能力，归纳联系刚刚学过思路：结构决[过渡]但任何物质的稳定性都是相对的，而的内容，思考定性质

它的变化是绝对的，一旦外部条件发生变化，回答：甲烷为

甲烷也能发生反应。

正四面体结

[讲述]甲烷与氧气反应,也就是天然气和沼气燃烧的道理所在.但和氢气一样,它也要验纯,当甲烷与空气混合到一定比例时就会发生爆炸,这也就是各种矿难中最主要的一点——“瓦斯”爆炸,大家看一下瓦斯爆炸造成的危害.(展示图片) [板书]（2）可燃性

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 构，比较稳定

让学生领悟实

分析原因

验是检验事实的客观标准

映证有机物的结构决定性质的结论

[探究实验]大家看到，甲烷与氧气反应要点

燃，那么与比O2氧化能力更强的Cl2反应时

是怎样的呢？在与氯气反应时只要光照就行

了。是不是就这么简单的反应呢？

领悟安全的重

同学们对各种推测可能产生的现象进行预测要性

对学生进行辨与分析。

证教育，指导学生应从不同角度看待问题

接着，用动画演示展示实验现象和结果，对

比之下自然可以知道哪一个推理才是符合实

际情况的。

5

[动画演示]甲烷与氯气的反应

下，你看到了什么？

色、无色油状液滴生成。

——取代反应

学生推测甲烷

与氯气反应的借此说明有机各种可能性

讨论、分析

体演示实验

验现象

反应的复杂性

充分调动学生的想象力

借助多媒体直观展示实验，节省复杂实验

对重难点内容详细分析，引导学生对实验现象做出正确理解。通过书写重要方程[提问]看完了这段动画，同学们再来总结一

[总结] 氯气的黄绿色逐渐消失，瓶壁上有黄仔细观看多媒

[讲述]原来甲烷和氯气的反应有个新的名称总结并解释实

[板书]取代反应：有机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。

一氯取代：

行记录

[讲述]从实验现象我们知道，取代反应过程

中甲烷分子的H原子是逐步被Cl原子所代替

生成了四种取代物。

同学们在课本写出二氯、三氯、四氯取代的

反应方程式。

对重点内容进所需时间。

[过渡]我们知道，性质决定了用途，同学们书写反应方程式，加深对新学完了甲烷的性质，可以猜测它的用途吗？

式

概念的理解。

五、甲烷的用途

[板书]用途

[小结]今天我们认识了最简单的有机物——甲烷，同学们重点掌握甲烷的分子组成与结构，还有它的化学性质，尤其是取代反应。

总结

总结

取重要信息

遵循性质决定

明确本节课的重、难点

培养其自学能束本节课。

思考、讨论、用途的思路

阅读、自己提力；生动的结

6

作业：

培养学生查阅验的能力

思考：如何通过实验验证甲烷的正四面体结查阅资料、小资料、设计实构？查阅相关资料，设计可行的实验方案下组讨论

节课继续探讨。

板书设计

第三章

有机化合物

第一节

最简单的有机化合物------甲烷( methane) 一、甲烷在自然界中的存在

1. 存在：天然气田、煤矿坑道、池沼等

二、甲烷的分子组成和结构

1、甲烷的化学式(分子式)：CH4 2、电子式： 3、

结构式： 结构简式：CH4 4、分子结构：对称的正四面体结构

三、甲烷的物理性质

物理性质：无颜色、无气味、密度比空气小，极难溶于水。

四、甲烷的化学性质

1、稳定性

2、甲烷的氧化反应---燃烧反应

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

3、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。

取代反应是烷烃的特征反应，但反应物必须是纯卤素，条件也较特别。

五、甲烷的用途

1、燃料

2、化工原料

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