第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计第一课时

《天然气的使用

甲烷》教学设计

莆田第六中学化学组：杨丽君

指导思想与理论依据

甲烷在生活生产中有重要的用途。它作为重要的资源，能够为社会生产生活提供能源保障和物质保障，解决了社会发展的需求问题。人们研究甲烷参与化学变化的规律，从而控制变化实现资源的有效利用。学生在日常生活中也积累了对甲烷的一些感性认识，并且有兴趣进一步了解甲烷的性质与用途，有学习甲烷的内驱力。

甲烷作为高中有机化学的起始课，学生通过对其结构与性质的学习能够迁移到认识有机物分子结构的角度和研究有机物的方法。结合不同的知识特点，组织不同形式的学习活动，让学生在有效的学习活动中掌握基本的知识，体会迁移的方法，帮助学生形成与发展核心观念。

教学背景分析

教学内容：本课是苏教版普通高中课程标准实验教科书·化学·必修《化学2》专题3第一单元《化石燃料与有机化合物》第1课时《天然气的使用

甲烷》。甲烷是高中有机化学的起始课，主要内容是其结构、性质和用途。其中甲烷的结构和取代反应及其特点都是重点。

在学习甲烷结构时，学生第一次接触到了空间结构这一认识有机物分子结构的角度。而空间结构又是认识有机物分子结构的重要方面。所以需要通过甲烷的学习帮助学生建立起这一认识角度。

同样，甲烷的氯代反应也是学生第一次接触到典型的有机反应。此反应很好地体现出有机反应的一般特点。学生学习甲烷的氯代反应，从分子结构上形成对氯代反应的认识。

学生情况：在学习本课时，学生已经具备了基本原子结构、化学键的知识和研究物质的过程与方法的经验，思维具有定独立性和主动性。但还是以感性认识为主，理性认识还有待提高。 设计思路

： 本节课设计了4个环节来学习甲烷的结构、性质和用途。从2个角度来证明

“甲烷的正四面体结构”。

1

四个环节：

1、先复习甲烷的电子式和结构式，让学生用橡皮泥和牙签搭建出甲烷的空间模型，并从甲烷分子结构的研究史上得出甲烷的正四面体结构的科学事实。

2、实验探究甲烷与氯气的取代反应，得出甲烷取代反应的特点和规律；

3、多个角度探究LNG成为新世纪主要能源的原因

4、课后思考甲烷氯代产物的种类

二个角度

1、甲烷分子结构的研究史上得出甲烷的正四面体结构的科学事实。

2、课后思考题甲烷的二氯代物结构上只有一种进一步证明甲烷的正四面体的结构。

教学目标

知识与技能：

能说出甲烷的空间结构特点；能从宏观、微观、符号三个水平描述甲烷的取代反应。

过程与方法：

基于多方证据证实甲烷的空间构型，建立起甲烷的位、构、性三者的关系，体现化学学科的核心素养。

情感·态度·价值观：

认同研究甲烷的分子结构和反应规律对指导其实际应用的意义。

感受化学研究对人类生产生活的价值。

2

教学过程

引入

新课

教师

活动

【引入】图片展示航天飞船

【讲解】1969年，美国“阿波罗“号登月，阿姆斯特朗在月球上迈出了人类的第一步。我们中国人什么时候能在月球上留下一个大脚印，能在那片神秘的土地上插上五星红旗可能性？今年年出初，中国航天局宣布将在2030年尝试登月。载人登月，待解决的难题还有很多，其中重要的一项就是燃料的问题。

【提出问题并引导学生思考】

①

甲烷中碳原子和氢原子是如何形成甲烷分子的？

学生

活动

观察、思考

设计意图

分析甲烷的学科价值。感受化学研究对人类生产生活的价值

环节一

发展认识

认识有机物分子结构的角度和研究

②

甲烷分子中原子在空间是如何分布

的？

活动1：认【教师讲解】

展示甲烷的比例模型和球棍模型。

识甲烷分

子结

【提出任务】甲烷分子的空间是什么样的构

呢？请用橡皮泥和牙签搭建出你认为的甲烷分子的空间模型。

【分析讨论】分析学生搭建的分甲烷分子的空间模型，总结相同点和不同点。

【讨论、回答】

学生通过书写电子式和结构式从原子结构角度认识碳原子与氢原子的连接方式。

学生利用橡皮泥和牙签搭建出甲烷分子的空间模型

认识甲烷的分子结构特点，发展学生的物质结构观。

证据推

【讲解】肯定学生的总结，图片展示甲烷

分子结构的研究史。

相同点：碳四价规则

不同点：碳氢键之间的夹理，建立模角也称为键角不同。

型，发展化

学学科的核观察思考，得出甲烷正四面体空间结构的结论。

心素养

3

有

机

物

的

方活动法

2：认识甲烷与氯气的取代反应

【思考】含有一个碳原子的有机物有哪【讨论、回答】

些？

【信息展示】

1930年由美国杜邦公司的托马斯·米奇利发明。

它是优良的致冷剂，全世界几乎所有的冰箱、空调都用上了它，为杜邦公司创造了具大利润。

因破坏大气臭氧层，已限制使用。1987年9月《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。

氟利昂包括20多种化合物，

有一种氟利昂的化学式为CHFCl2。

【过渡】像这类含卤素原子的有机物是如何制备的呢？

四氯化碳（CCl4）

氟利昂（CHFCl2）

从宏观、微观和符号表达三个水平整体认识甲烷的氯代反应。

分析氯代反应，形成对有机反应表现出的特点的认识。

【演示实验】甲烷与氯气发生取代反应。

学生观察实验，描述现

象：针筒中气体颜色变浅

内壁出现油状液滴，将针

筒放入装有饱和食盐水【讲解】甲烷氯代反应过程中的四步反应的烧杯中，针筒内液面上及其特点。

升；

【提出任务】从化学键角度分析氯代反应过程中的断键与成键。

初步认识甲烷的氯代反应，体会其过程的复杂性。

【提出问题】通过观察此模拟过程，分析学生能够运用结构式表甲烷氯代反应过程中有机物分子结构变化达他们的观点。

的特点。

学生思考回答

【小结】总结甲烷氯代反应的特点，定义体会取代反应及其取代反应。

特点

4

任务3：

探究

LNG成为新世纪主要能源原因

从多个角度探究LNG成为新世纪主要能源的原因，感受化学研究对人类生产生活的价值。

【提出问题】探究LNG（Liquefied Natural 讨论，计算，倾听，理解

Gas ）成为新世纪主要能源原因

已知甲烷和汽油（主要成份为C8H18 ，相对分子质量为114）的热化学方程式如下

CH4（g）+2O2（g）

=

CO2（g）+2H2O （l）△H=-890kJ/mol

C8H18（l）+12.5O2（g）=

8CO2（g）+9H2O（l）△H=-5472kJ/mol

（1）比较等质量的甲烷和汽油燃烧产生的热量。

（2）比较产生相同热量产生的CO2的物质的量。

（3）已知碳氢化合物中含碳量越高,燃烧越不充分,据此,你能得出什么结论?

（4）根据下表信息，你能得出什么结论？

燃爆炸极限

点

(℃)

密度（气态）

Kg·m-3

0.717

甲烷

650

5%-15%

汽油

427

1.1%-5.9%

5.093

活动4：课后思考题

甲烷氯代产物结构的探究

【课后思考】

（1）甲烷的各种一氯代物有几种结构？

课后思考，讨论

进一步推理验证甲烷的正四面体的空间结构模型。

（2）如果甲烷是平面正方形的结构，其各种一氯代物又有几种结构？

5

小结

共同回忆，小结本节课知促进学生知识结构的形识内容。

成。

板书设计

天然气的使用

甲烷

一、

认识甲烷分子结构

二、

认识甲烷与氯气的取代反应

三、

LNG成为新世纪主要能源原因

四、甲烷氯代产物结构的探究

教学反思

本节课的教学设计内容丰富，课堂教学探究性的问题和环节比较多，尤其是基于证据推理构建理性课堂、问题解决策略，大胆新颖、环环相扣。本节课不仅多处联系前面所学的知识如化学键的形成、反应中的能量变化，而且也把高中课堂上比较难操作的甲烷和氯气的实验巧妙的改进创新后搬进课堂，很好地突破了本节课的重难点。教师还进行了氟利昴等卤代物的的知识拓展，为以后的烃及其衍生物的学习埋下伏笔。本节课不仅多处让学生探究，彰显实验的化学，而且关注社会、生活和工业生产等彰显学真实的化学，还将所学知识应用到实际生活和生产中，彰显学有用的化学，在课堂上很好地践行了学科核心素养的五个方面：宏观辨析与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认知，实验探究与创新意识，科学精神与社会责任。由于本节课的教学内容比较多，思维容量大，涉及角度比较宽，45分钟课堂时间略显紧凑。学生最好能提前做好预习，上课效果会更好一些。

6