第二节　资源综合利用　环境保护教案1

最简单的有机物-甲烷的教学设计

教材分析：甲烷是必修二的第三章第一节的内容，包括甲烷的基本信息（存在、用途、分子式、电子式、结构式、空间结构）、甲烷的物理性质、甲烷的化学性质（甲烷的燃烧和取代反应）等知识点。甲烷是最简单的烃，也是最简单的有机化合物，而有机物在学习方法和思维上相较无机物差异较大，其难度因人而异。就甲烷部分而言，首先无论是其在生活中的存在、用途还是甲烷分子本身的基本信息，对学生来说都是非常熟悉的。其次甲烷的正四面体结构结合球棍模型和比例模型的实物展示也易于理解，同时也为其化学性质的稳定性奠定了理论基础。此外甲烷与氯气的取代反应结合实验现象的剖析以及产物合理推断，flash动态图展示、师生共同探讨等难度也就骤然降低。甲烷是高中化学必修中有机部分的开篇，为后面烷烃乃至烯烃的学习奠定坚实的理论基础和学习的思维模式，在近几年的高考化学部分选择题中也有出现，其重要性不言而喻！

学情分析：高一下的学生，元素化学、元素周期律、化学键、化学能与热能都已经全数学习完，此时接触甲烷，无论是从感性的生活认识还是化学理论的支撑，难度应该说都是不大的。只要愿意付出努力，定能满载而归。

教学目标

知识与技能

1.

了解甲烷在生活中的存在及其用途。

2.

知道甲烷的基本信息（存在、用途、分子式、电子式、结构式等）。

3.

通过甲烷的球棍模型和比例模型认识其正四面体的空间结构。

4.

知道甲烷的物理性质和燃烧反应。

5.

掌握甲烷的取代反应以及相应产物的基本信息。

过程与方法

1.

通过对甲烷的结构的认识，预测其化学性质，学会将结构与性质的关系渗透到理论学习中。

2.

通过甲烷取代反应的学习，学会观察并从各方面挖掘实验现象所反映的信息，结合已有理论或者预习内容获取新的知识点。

情感态度与价值观

通过对可燃冰、西气东输的了解，感受这个由化学物质构成的世界的无限魅力以及它们对人类世界的诸多贡献，完善化学对人类世界存在的意义的认识。

教学重点

1.

甲烷的空间结构。

2.

甲烷的取代反应。

教学难点

甲烷的取代反应

教学过程

教师活动

【新课引入】大家知道目前为止

学生活动

设计意图

根据学生所熟悉的西气我们国家投资最大，全世界管道根据所学地理知识东输能源工程引进新最长的是哪项和能源有关工和生活常识进行回课，激发学生学习热情。

程？

答。

在甲烷相关知识学习之

前，理清楚有机化合物的相关概念，有助于整个第三章内容的学习。

【评价】：非常好，西气东输，

西起塔里木盆地，东至上海，西甲烷

气东输输的是那种气体？

【过渡】甲烷是我们今天这堂课

的主角，在这之前我们有必要先

了解一些基本概念。比如有机化完成习题

合物和烃，下面我们以一个题目

来检测一下大家的预习效果。

（1min后让学生举手陈述自己

的答案。并给与评价）

【转折】那有没有同学愿意给大学生陈述：含碳元素

家总结一下什么是有机化合物的化合物。（除去CO2、让学生根据预习情况自呢？（学生回答以后给予相应评CO、H2CO3、碳酸盐行总结有机化合物的相价）

等无机物

关基本概念，印象更为根据大家已有的知识储备，除了H 、O 、N 、

S 、深刻，同时也提高学生碳元素，有机物还可能含有哪些P 、卤素等。

元素？

在课堂中的参与度。

比如哪种有机物就含有H、O元乙醇、醋酸

素？N、P、S呢？卤素呢？

氨基酸、蛋白质

而有机物中只含C、H元素的化CCl4

合物称为？

碳氢化合物，也称为

【过渡】：烃可以巧记为碳和氢烃。

拼音声母与韵母的组合。甲烷是

最简单的有机物也是最简单的根据已有知识回答。

烃。同学们知道甲烷都悄悄存在（天然气、沼气、油

我们生活中哪些方面吗？

田气、煤矿坑道气、

让学生总结一下甲烷在生活中的存在，并且通过老师的补充加深对甲烷的认识，同时感受其对人类发展的重要性。

其中天然气和沼气是大家比较可燃冰等）

熟悉的，是植物残体在微生物作

用下分解产生的；油田气是指开

采石油时伴随释放的气体；而煤

矿坑道气顾名思义是煤矿井里

面所游离的气体，也就是平常我回答问题并且聆听

们所说的瓦斯；而可燃冰是分布未知知识点。

于深海沉积物和陆地的永久冻

土中，且储量及其丰富，而且是

我们国家当下最重要的低碳能

源之一。（此过程有的地方可引

导学生一起回答）

通过生活中天然气和沼气的使用总结甲烷的部分用途，在老师的补充中完善对甲烷用途的认识。

【甲烷用途】根据甲烷在生活中

的使用情况，甲烷的用途可简单燃料

归纳为？（补充：而且还是清洁

高效的燃料，同时甲烷也是一种

重要的化工原料，比如制造炭黑

等。）

【甲烷基本概念】甲烷的分子式CH4 是？碳原子和4个氢原子之间是共用电子对

如何作用形成甲烷分子的？请

书写出甲烷的电子式和结构式。

书写甲烷的电子式

讲述：甲烷的结构式是否说明甲和结构式

烷分子的真实构型是以碳原子

沿着老师的问题进行思考，理清楚甲烷的分子为中心，四个氢原子为顶点的平观察甲烷的分子模式、电子式、结构式以面正方形？

请同学们观察我课型

下给大家发的甲烷的结构模型。

及真实的结构（正四面体形）,并且认识甲烷的将。其中黑色小球、白色小球、碳原子、氢原子、共球棍模型和比例模型，短棍分别代表的是？像这样以用电子对

小球和短棍表示分子结构的模

型成为球棍模型；那甲烷这样的

结构如何用规范的语言表述，请

同学们尝试将球棍模型中氢原

进一步认识甲烷分子的形成。

子两两之间相连，看得到的结构由4个全等的正三角

有何特点？

形构成

通过老师的引导和已有这样的结构化学上称为正四面

体形，而碳氢原子的核间距称为

碳氢键的键长，碳氢键之间的夹

角称为键角，并且科学家实验测聆听

得甲烷分子中的键角为109°

28′。并且从球棍模型我们可以

清楚看到甲烷分子中4条碳氢键

键长、4个键角完全相同，因此

甲烷分子中4个氢原子完全相

同。

的数学知识认识甲烷的正四面体的空间结构，并知道甲烷分子中4个氢原子完全相同。

而省略短棍仅以不同比例小球

表示分子结构的模型称为比例

模型。球棍模型和比例模型哪一根据自己的理解阐

种更接近甲烷的真实结构呢？述观点与原因。

原因？

【甲烷的物理性质】

那大家在生活中有使用天然气无色无味、难溶于让学生根据生活经验总或沼气的经验吗？可否根据你水、密度比空气小的结出甲烷的物理性质，的经历给大家总结一下甲烷的气体。

物理性质？

并且通过思考理清楚甲烷的收集方法。

追问1：可是我在家里使用天然

气时会闻到一些特殊的气味，你工业上为了防止天

们能否给我解答一下原因？

然气泄漏，特地在天

评价：非常好，感谢你为我解决然气中加了加臭剂。

疑惑。

追问2：甲烷密度比空气小的依甲烷的相对分子质

据是？）（学生答完给予先相应量比空气的平均相

评价）

对分子质量小。

思考1.实验室制备甲烷气体时，排水集气法和向下

可以根据哪些方法收集？

【甲烷的化学性质】

排空气法。

根据老师的阐述认识甲烷性质的相对稳定性。

陈述：由于甲烷中碳氢键键能之

和相对较大，因此一般情况下甲

烷的化学性质比较稳定，不与强

酸、强碱、强氧化剂比如酸性高

锰酸钾等。

【甲烷的燃烧反应】

过渡：但是甲烷既然可以做燃根据已有知识写出根据甲烷的用途顺利推料，就一定能发生什么反应？请甲烷的燃烧方程式。

出甲烷的燃烧反应。

书写出相应的方程式。

让学生了解爆炸极限以及关于甲烷的一些注意事项。

讲述：当甲烷与空气混合，并且

当甲烷的体积分数为5％

-15.4%时，遇明火容易发生爆

炸，这个体积分数称为甲烷的爆验纯

炸极限。因此我们在做甲烷的点注意通风、严禁烟火

燃实验之前应注意？而我们工根据已有知识点给

人在煤矿井下工作应该注意？

出可行方案。

以甲烷燃烧产物作为提示，找到正确证明甲烷思考2.基于甲烷的燃烧反应，如

何用实验证明甲烷中含有C、H

两种元素？（让学生先独立思考

后，再分组讨论并给出各组的意

见，学生答完以后给予评价）

【甲烷的取代反应】

中C、H元素的存在的合理实验方法。也建立一般化合物中所含元素确立的实验方法。

过渡：甲烷作为有机物，会有些

什么特殊反应呢？我们一起观观看视频

看一个视频。（播放实验视频）

请同学们描述一下你所看到的描述实验现象

实验现象？

追问1：实验中用了黑暗和光照说明甲烷与氯气的

下的对比实验，目的是？

追问2：油状液体说明？

反应需要光照。

让学生自己描述实验现甲烷与氯气发生化象，并且根据实验现象的推敲，逐步揭开甲烷追问3：光照过的烧瓶中注入水学反应。

后，注射器的活塞向发生明显移可能甲烷与氯气反与氯气反应的本质。

动，可以得出怎么样的结论？

应产生了易溶于水

通过动画让学生清晰看到甲烷与氯气反应过程追问4：反应物是甲烷与氯气，的气体。

那产生易溶于水的气体可能氯化氢

是？

追问5:那氯化氢是如何产生的

呢？我们一起观察一个动画过

程。（播放动画）

追问6：有没有哪位同学愿意根

中，氯化氢是如何产生据动画阐述一下氯化氢是如何根据动画用自己的的，并且在用自己的语产生的？（学生答完以后给予评语言进行描述。

价）

言的描述下，加深对该反应的理解。

【过渡】请用化学方程式表达该写出相应化学方程

过程。

式。

通过老师的讲解让学生进一步了解取代反应的本质。

通过教材阐述让学生知道何为取代反应，再回顾该反应谁取代谁。

【陈述】氯气在光照条件下，氯

气中氯氯共价键发生断裂，形成

两个自由的氯原子，氯原子不稳

定，能量极高，在氯原子的作用

下，甲烷中一条碳氢键断裂，于

是其中一个氯原子趁虚而入和

碳原子相互结对形成碳氯键，另认真听

外一个和氢原子和氯原子相互

结合形成氯化氢。（边讲边写出

相应的方程式）。这样的反应在

有机中叫做取代反应，请大家看

到教材62页阅读取代反应的定阅读取代反应

义。

追问：这个反应中谁取代了谁？

氯原子取代了氢原

陈述：一甲烷中一个氢原子被一子。

个氯原子取代得到的物质叫做

一氯甲烷，常温下为是一种气态

有机物。

让学生根据第一个反应和了解到的取代反应的

追问7：可是视频中明明有油状

液体产生，说明甲烷与氯气的反

应并未停留在这一步，后续可能一氯甲烷中剩余的特点，尝试模拟后续取发生怎么样的反应？

氢原子继续被氯气代的动画过程和以及书相应方程式的书写，对甲烷的取代反应特点有追问8：而且理论上还可以取代取代。

几次？

3次

要求:下面请以一桌为一个小组，按照要求感受去取较为清晰的认识，为后其中一个同学模拟一氯甲烷后代反应的过程并且面烷烃的学习奠定基续的取代过程，另外一个同学书写相应的方程式。

础。

书写方程式。（此过程观察学

生的完成情况，可给与适当的

指导，并且让学生上讲台展

示）

陈述：同理，甲烷分子中其余

氢原子被氯原子取代以后产二氯甲烷、三氯甲

物分别叫？，

烷、四氯甲烷（也称

了解甲烷的四种取代物的基本性质和一些必要了解的用途。

后三种取代物常温下都是液体，为四氯化碳）

三氯甲烷又名氯仿，曾用作麻醉

剂，后因毒性较大被禁用，四氯

化碳是实验中常用的萃取剂，工

业上常做灭火剂。并且甲烷与氯

气的反应是连锁反应，只要有一

氯甲烷生成，一氯甲烷马上就会

和氯气取代生生二氯甲烷，继而

就会产生三氯甲烷、四氯甲烷，

仿佛多米诺骨牌般无法控制。都

是1mol甲烷要完全被取代为四

氯化碳理论上需要几mol氯4mol 气？

思考3：那么甲烷与氯气物质的

量1：1反应时有多少种产物？根据模拟实验得出

哪种最多？

补充：其实甲烷与氯气的取代反应除了光照条件，在250℃以上温度下也可以发生，只是高中阶段我们主要掌握光照条件下的反应。其次甲烷的稳定性也是相对而言，甲烷在1000℃以上高温下也会发生分解，得到碳和氢气。

【小结】对甲烷的认识为我们整个有机化合物的学习拉开了帷结论:5种、HCl最多

加深学生对甲烷相对稳定性的了解。

幕，也奠定了一定的理论基础，其他有机物的风采我们后面再一一领略。