第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计实例

第1课时

天然气的利用

甲烷

[学习目标定位] 1.认识甲烷的结构特点并会书写甲烷的分子式、结构式、电子式。

2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。

3.认识甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。

一、甲烷的存在、用途及结构

1．甲烷的存在与用途

(1)甲烷的存在

甲烷是____________、________、____________和________________的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。

(2)甲烷的主要用途

通常状况下，1 mol甲烷完全燃烧放出890 kJ能量。因此以甲烷为主要成分的____________和________都是理想的清洁能源。甲烷还可用作________________。

2．甲烷的组成与结构

分子式

电子式

结构式

空间构型

________结构，________原子位于

正四面体中心，________原子位于四个顶点上

1.结构式：用一条短线来表示一对共用电子的图式叫做结构式。

2．一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时：

(1)如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。

(2)如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。

(3)无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。

二、甲烷的性质

1．甲烷的物理性质

甲烷是一种________色、________味、________溶于水、密度比空气________的气体。

2．甲烷的化学性质

(1)氧化反应

将甲烷在空气中点燃观察现象：

燃烧现象

检验产物

方法

在火焰上方罩一个干燥的烧杯

在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯

现象

结论

甲烷的分子模型

①甲烷燃烧的化学方程式为________________________________________。

甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源。

特别提醒

点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在5%～15.4%(体积)范围内时，遇火花将发生爆炸；煤矿中的瓦斯爆炸多数是甲烷气体爆炸引发的。

②将CH4通入酸性KMnO4溶液中，观察现象，试解释其原因。

(2)取代反应

按要求完成下列实验，并填写下表：

实验操作

A装置：①试管内气体黄绿色逐渐________，

②试管内壁有________________出现，

实验现象

③试管中有________________生成，

④试管内液面________，

⑤水槽中有________________；

B装置：________________ 实验结论

CH4与Cl2在____________时才能发生化学反应

①上述实验A中发生反应的化学方程式为

________________________________；________________________________；

________________________________；________________________________。

②取代反应是指________________________的反应。

③CH4和Cl2反应的四种取代产物都________溶于水，除____________常温下是气体外，其他三种都是____________。

④问题讨论

a．若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子变成一氯甲烷，还是正四面体结构吗？

b．CH4与Cl2发生取代反应时，有机取代产物的总物质的量与CH4的物质的量有何关系？

c．CH3Cl、CCl4只有一种结构，能说明CH4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吗？

d．CH2Cl2只有一种结构，能说明CH4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吗？

甲烷的化学性质

(1)CH4的特征反应是能与卤素单质在光照条件下发生取代反应，但有机产物一般有多种。

(2)CH4能发生的氧化反应就是燃烧，但其化学性质稳定，不能与强氧化剂如酸性KMnO4溶液反应，也不能与强酸、强碱反应。