第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计(第二课时)

天然气的利用

甲烷

徐州三十五中

魏景

教学目标: 1.认识综合利用化石燃料在充分利用自然资源,防止污染等方面的意义

2.掌握甲烷的结构及物理性质、化学性质

3.理解甲烷与氯气的反应原理及取代反应的定义

4.了解烃、烷烃的概念及烷烃的通式

教学重点:甲烷的分子结构、取代反应

教学难点:甲烷的取代反应

教学方法:实验探究、讨论

教学过程

幻灯片: 西气东输

引入 : 这幅图片是我国目前一项巨大工程的示意图—西气东输,输送的气体就是天然气,天然气的主要成分是甲烷,目前,农村普遍使用的沼气的主要成分也是甲烷,而且,科学家从海底发现了一种新能源—“可燃冰”,实际上是甲烷的水合物,据估计,可燃冰的贮存量能提供人类社会1000年的能源使用.所以,为了合理开发并利用这些新能源,我们今天要来研究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质. 板书 : 天然气的利用 甲烷

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) 学生活动: 观察并叙述物理性质

板书 : 一.甲烷

1.物理性质

幻灯片: 无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水

过渡 : 现在我要点燃这瓶纯净的甲烷气体,并且检验它的燃烧产物,请大家仔细观察实验现象,推断甲烷中含有哪些元素？

演示实验: 点燃集气瓶中的甲烷气体,用一个干燥的烧杯罩在火焰上方,然后在集气瓶中加入澄清石灰水

学生活动: 观察现象并总结:火焰颜色是蓝色,烧杯壁上有水雾,澄清石灰水变浑浊,说明产物是H2O和CO2 .所以甲烷中一定含有C元素和H元素. 讲述 : 经过定量测定,甲烷中确实只有C元素和H元素.请同学们根据幻灯片的题目计算出甲烷的化学式. 幻灯片: 已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/l,含碳元素的质量分数是75%,含氢元素25%.利用这些数据怎样确定甲烷的分子式? 学生活动: 计算甲烷分子式并叙述计算过程

板书: 2.分子组成及结构

提问: 为什么一个碳原子只能结合四个氢原子

学生回答: 略

板书: 甲烷分子式、电子式、结构式

设问: 如果甲烷分子中四个氢原子是等效的,一样的,那么甲烷分子可能是什么构型? 学生活动: 讨论并发言:可能是平面正四边形的对称结构,或者是空间对称结构

学生活动: 用教师准备的小球和细棍组合甲烷分子模型. 教师总结: 甲烷分子是正四面体结构,四个氢原子在正四面体的四个顶点上,碳原子在正四面体的中心.

板书: 正四面体结构

幻灯片展示: 甲烷分子构型

过渡: 物质的结构决定了物质的性质,下面我们就来研究甲烷的化学性质

板书: 3.化学性质

(1)可燃性: CH4 + 2O2

→ CO2 + 2H2O 讲解: 有机化学的反应中往往发生副反应,所以在有机化学方程式中用箭号来代替等号

设问: 甲烷还能与哪些物质反应呢? 演示实验: 将甲烷通入高锰酸钾溶液中(做对比实验) 小结: 实验证明,常温下甲烷不能被高锰酸钾溶液氧化,也不能和强酸、强碱、溴水等物

质反应.但是在特殊条件下,甲烷能和某些物质反应. 演示实验: 在配有双孔橡皮塞的锥形瓶中装满饱和食盐水,两个孔分别装上长玻璃导管和短玻璃导管,将长管浸没在盛有饱和食盐水的烧杯中,先从短管通入4/5体积的氯气,再通入1/5体积的甲烷,将锥形瓶中的饱和食盐水全部排出,打开光源照射锥形瓶. 学生活动: 观察现象:液面上升,锥形瓶壁上出现油状液滴,气体颜色变浅

讲述: 上述现象说明甲烷和氯气发生了反应

幻灯片: 甲烷和氯气的第一步取代反应

学生活动: 观察方程式特点,并用分子模型演示反应机理,然后归纳取代反应定义. 幻灯片: 取代反应定义

启发: 甲烷分子中的四个氢原子是完全一样的,一个氢原子被氯原子取代后,剩下三个氢原子还能不能被取代? 学生活动: 写出后三步反应

幻灯片: 甲烷与氯气取代的后三步反应

讲解: 在常温下,一氯甲烷是气体,其余三种氯代物都是液态,所以在锥形瓶壁上出现了油状液滴,所谓取代就是取而代之,是原子或原子团之间一对一的的交换,所以每一步反应中甲烷分子里的一个氢原子只能被一个氯原子所取代. 提问: 请同学们思考一个问题,这四步反应的条件都一样,那么这些反应是如何进行的

教师总结: 第一步生成的一氯甲烷会迅速和氯气发生第二步取代反应,所以这四个反应是连续发生的链式反应。

讲述: 将甲烷在隔绝空气加热到1000度以上,甲烷会发生分解反应

板书: 3.热分解反应

CH4

→ C + 2H2

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,了解甲烷有哪些用途? 讲解: 甲烷中只含有碳元素和氢元素,我们把类似于甲烷的这一类物质称为“烃”,这个字取用了碳中的“火”,和氢中的下半部分,另外还取用了碳的声母及氢的韵母,这样就构成了“烃”. 板书： 二.烷烃

学生活动： 观察甲烷、乙烷、丙烷的结构模型，总结烷烃的特点

幻灯片： 烷烃的定义

学生活动： 根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式，归纳烷烃的通式

板书： 通式 CnH2n+2 (n≥1) 总结： 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。