第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计实例

天然气的利用

甲烷

一、教学目标

知识与技能：

1.通过甲烷分子式的教学，使学生初步学会确定气态烃分子式的计算方法。

2.掌握甲烷的电子式、结构式的写法、甲烷的正四面体构型。

3.掌握甲烷的性质。

过程与方法：

通过观察分析、合作讨论等开放的问题情境，从中体验科学探究的乐趣，形成探究、合作的学习方式；

情感态度与价值观：

掌握甲烷的重要化学性质，提高学生关心社会、能源等问题的意识。

二、教学重点及难点

甲烷分子式的确定；甲烷分子的空间构型；甲烷的取代反应

三、教学过程

[阅读]课本P58：了解天然气、石油和煤等化石燃料。

[讲解]1、有机物:含有碳元素的化合物为有机物。

但CO、CO2、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、CN-、SCN-等看作无机物。

2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等

3、烃：仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，又称为烃。

[板书]天然气的利用

甲烷

[讲述]今天共同探讨这个最简单的有机物—甲烷。要认识一个有机物必须先从分子式开始，然后是结构式及性质。

[板书]一、甲烷的分子组成和结构

[交流与讨论：]1、已知在标准状况下甲烷的密度是0.717g/L，含碳75%，含氢25%，利用这些数据怎样确定甲烷中碳、氢元素的质量比、原子个数比和分子式？

2、写出甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点。

[总结归纳并板书]：一、甲烷的分子组成和结构

1、

有机物分子确定的方法：

⑴计算出摩尔质量

⑵计算实验式（或称最简式，即取分子中各原子的最简整数比）

⑶计算分子式

2、甲烷的分子式：CH4

电子式：

结构式：

空间构型：正四面体型结构

[展示]甲烷分子的比例模型、球棍模型。

[思考]1、媒体经常报道某某煤矿发生瓦斯爆炸事故，瓦斯的主要成分是什么？为什么在事故前很难被人们发觉。

2、

生活中那些地方会产生甲烷。

[板书]二、甲烷的存在和物理性质

1、存在：甲烷是沼气、坑气、天然气的主要成分。

2、物理性质：

无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水。

[提问]甲烷的化学性质如何？

[视频]甲烷通入高锰酸钾溶液

[板书]三、甲烷的化学性质

1．稳定性：通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。

2．氧化反应：CH4 + 2O2燃烧现象

检验产物

方

法

用干燥的小烧甲烷安静燃烧，产生淡蓝色火焰

杯罩在火焰上

用内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上

现

象

烧杯内壁有液珠生成

烧杯内壁有白色悬浊液生成

结

论

有水生成

有二氧化碳生成

CO2 + 2H2O

注意：点燃甲烷前要纯验，否则易发生爆炸。

[设问]甲烷还有什么化学性质呢？

[观察与思考]视频

“甲烷与氯气反应”

[学生回答]量筒内气体黄绿色褪去，水位不断上升、内壁有油状物质生成。

[讲述]这说明甲烷与氯气发生了反应。

上述反应中生成的一氯甲烷可与氯气继续进一步反应，依次有生成了难溶于水的油状液体：二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷（四氯化碳）

[思考]如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的：正四面体型与平面正方形？

[讲述]为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究二氯甲烷有几种来确定。——若甲烷分子呈正四面体型，则其二氯代物只可能有一种。而若甲烷分子呈平面正四边形，则其二氯代物可以有两种：

所以，根据甲烷的二氯代物只有一种，即可判断甲烷分子的正四面体型。

[学生练习]学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的化学方程式。

[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

[讲述]甲烷与氯气发生了反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢。由于氯化氢极易溶于水，产物中只有一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液体，所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，水位不断上升、内壁有油状物质生成。

[板书]2．取代反应：

定义：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。

[提问]取代反应属于置换反应吗？

[讲述]有机化学中的取代反应与无机化学中的置换反应是不同的

下表是它们之间的一些区别：

[阅读]60页甲烷的利用

[课堂练习]

1．在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是

[

]。

A．氯气与氢气反应

B．氯气与甲烷反应

C．次氯酸分解

D．甲烷与氧气反应

2．甲烷分子的结构是正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是

[

]

A.一氯甲烷只有一种空间结构

B.二氯甲烷只有一种空间结构

C.三氯甲烷只有一种空间结构

D.四氯甲烷只有一种空间结构

3．物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，光照后生成物质的量最多的是

[

] A．

一氯甲烷

B．二氯甲烷

C．三氯甲烷

D．四氯化碳

E．氯化氢

答案

：D A E 4．燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法。现在完全燃烧0.1mol某烃，燃烧产物依次通过下图所示的装置，实验结束后，称得甲装置增重10.8g，乙装置增重22g。求该烃的分子式。

[作业] 教学案后练习