第一单元 化石燃料与有机化合物第二课时教学设计

【教学设计】

天然气的利用

甲烷

郝玉书

河北省肥乡县第一中学 057550 15932109445 78047363@qq.com 一、教学目标

（一）知识与技能目标：

1、了解甲烷的存在、物理性质、用途。

2、掌握甲烷分子的化学式、电子式、结构式、空间构型。

3、掌握甲烷的化学性质（通常稳定、取代反应、氧化反应、高温分解）。

4、理解取代反应的概念。

（二）过程与方法目标：

以甲烷的结构为例，认识有机物分子具有立体结构，初步培养学生空间想象能力。运用实验、观察等手段，结合元素周期律，利用分类、比较思想，同化和探究新知识，提高迁移能力。

（三）情感态度与价值观目标：

通过能源危机及可燃冰开发情况的了解，让学生感受到化学科学与生产和社会发展的密切联系，增强社会责任感，并体验科学探究的喜悦。

二、教学重点、难点

重点：甲烷的分子结构、主要化学性质

难点：甲烷的分子结构、取代反应

三、教学策略与方法

以计算机多媒体辅助模拟实验和学生讨论为主，教师串联讲解为辅的启发式教学。

1、

采用图文并茂的多媒体展示，激发学生学习兴趣，层层推进；

2、创设问题情境，学生分组组装模型，吸引学生有意注意；

3、通过展示模拟实验，组织学生进行实验观察、对比、分析、讨论、归纳。

四、学情分析

在初中化学中学生已经接触过甲烷，对甲烷的分子式、存在和应用有了一定的了解，高中重点是学生甲烷的化学性质，鉴于甲烷是最简单的有机物，便于学生从结构角度认识甲烷的性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模

式。培养学生把所学的知识与生产、生活有机的结合起来，使学生感到既熟悉又有新知识可以学，因为这部分知识与生活息息相关，从而可以激发学生的学习热情。

五、设计意图

新课程强调教学设计要从生产生活中的应用实例和学生的已有知识出发，通过实验探究，组织教学内容，使学生在初中知识的基础上有所提高。因此本节课的教学思路就是由学生日常生活中熟悉的物质入手，列举生活中所接触天然气--甲烷，然后分析它的结构，通过实验探究，认识甲烷的化学性质。在学习过程中让学生“动手做、动眼看、动口议、动笔写、动脑思”，真正理解和掌握知识，实现学生的主体地位，从而达到较好的教学效果。

六、教学过程

﹝展示﹞西气东输相关图片及神奇可燃冰。

[引入]介绍我国天然气资源，“西气东送”工程及其意义。介绍神奇的可燃冰。

西气东输是我国目前一项巨大的工程

，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

[过渡]: 通过刚才的关键词和图片，同学们都知道我们今天要学习的内容是天然气（甲烷），那有没有哪位同学知道，天然气在自然界如何存在的呢？

[投影]一、天然气的存在

（设计意图：拓展学生的知识面，帮助学生积累生产生活方面的知识经验，激发学生的学习兴趣）

[过渡]: 同学们已经了解了天然气在自然界的存在，那同学们想知道甲烷的分子组成和结构吗？

[情境创设]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%（质量分数）。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。

3、已知1 mol甲烷在通常情况下完全燃烧放出890 kJ·mol热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式。

―1

[教师提示]有机物分子确定的方法：

摩尔质量

（相对分子质量)

分子式

分子中各原子的物质的量之比

（各组成原子个数的最简比）

[学生活动]学生通过讨论上得出答案

[教师]将其中几位同学的答案在实物投影上展示出来，对学生的答案进行点评，

（设计意图：通过理论分析、计算证明甲烷的分子式、比较抽象，需要较高的推理能力，适合对化学感兴趣的学生学习。）

[总结归纳并板书]：二、甲烷的分子组成和结构

分子式：CH4 电子式：

结构式：

空间构型：正四面体型结构，呈高度对称状，而且C—H键比较牢固。

[投影展示]甲烷分子的比例模型、球棍模型。

[老师讲解]经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上。

[过渡] 结构决定性质，请根据甲烷的结构及三个关键词，推测甲烷的性质？

[展示]贮存甲烷气体的装置，并结合甲烷的相对分子质量，让学生判断甲烷的部分物理性质。

[学生回答] 预期回答：颜色、状态、水溶性及密度（比空气轻）等。

[板书]三、甲烷的物理性质

无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水。

(设计意图：让学生通过观察，自己得出结论，充分调动学生学习的主动性，让学生感到成功的喜悦，激发学生学习的积极性)

[创设情境]甲烷是最简单的有机化合物，怎样确定它的组成中含有碳、氢二种元素？

[学生活动]学生通过交流讨论，提出实验方案

[实验探究1]甲烷的燃烧

[投影小结]

甲烷燃烧的实验

检验产物

燃烧现象

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

用内壁涂有澄烧杯内壁有清石灰水的小烧杯罩白色悬浊液生成

在火焰上

（设计意图：通过理论分析得出研究方案，进一步进行实践。从理论到实践，大大激发了学生学习的积极性，拓展其思维，同时巩固已有的知识）

[板书]四、化学性质

①可燃性: CH4+2O2

CO2+2H2O

成

有二氧化碳生现

象

烧杯内壁有有水生成

液珠生成

结

论

（强调书写有机化学方程时，要写成“

”

而不是“

==”）

[创设情境]将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，会有什么现象呢？

[实验探究2]把甲烷通入盛有酸性高锰酸钾溶液中，观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色。

现象：紫色的高锰酸钾溶液不褪色。

[小结] 一般情况下，甲烷性质稳定，与强酸、强碱及强氧化剂等不起反应

（设计意图：为下一节课学习乙烯的化学性质，将两者进行对比，有助于学生更好的理解乙烯和甲烷的性质差别原因是分子结构不同）

[过渡]甲烷除了在点燃条件下跟氧气反应外，还能和什么物质发生反应呢？

[创设情境]甲烷与氯气混合后在光照作用下的反应

[实验探究3]甲烷与氯气在光照下反应

现象：液面上升，气体颜色由黄绿色变为无色，液面上有油状物。

[老师讲解]：在室温下，甲烷和氯气的混合物可以在黑暗中长期保存而不起任何反应。但把混合气体放在光亮的地方就会发生反应，黄绿色的氯气就会逐渐变淡，有水上升、有白雾、石蕊试液变红，证明有HCl气体生成，出油滴，证明有不溶于水的有机物生成。

[展示]老师展示给学生甲烷和氯气的球棍模型

[学生活动]请学生根据已有的知识，化学健的断裂和形成，将甲烷与氯气反应过程用模型来演示出来

（设计意图：通过实验现象和学生已有的知识，让学生对甲烷与氯气反应的机理充分理解，从而能理解取代反应的含义）

[板书]②取代反应：

[投影]取代反应的概念

（设计意图：引导学生分析概念部分的关键词，并组织学生讨论取代反应与无机化学中的置换反应的区别）

[板书]有机化合物分子中的某些原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所替代的反应，叫做取代反应。

取代反应与置换反应的比较：

取代反应

可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质

反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大

分步取代，很多反应是可逆的

[提问]CH4与Cl2反应后产物有几种？哪些是有机化合物？哪种产物最多？

[学生回答] 一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷

[[老师补充]常温下，一氯甲烷(CH3Cl)是气体，其它三种是液体，三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工业上重要的溶剂，四氯甲烷(CCl4)还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。最多的是HCl。

[讲解]将甲烷在隔绝空气加热到1000度以上,甲烷会发生分解反应。

反应一般单向进行

在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序。

置换反应

反应物生成物中一定有单质

[板书]③热分解：

CH4[投影]甲烷的三点利用及图片

1

制氟利昂、三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂。

2

氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶和染料的工业原料。

3

合成甲醇

（设计意图：通过结合贴近学生生活实际和国民经济建设实际，激发学生学习有机化学的兴趣，让学生体验到学习有机化学“有趣、实用”的思想情感）

[过渡]从石油炼制的产品中，可以获得许多化合物，如：乙烷、丙烷、丁烷等

[投影]乙烷、丙烷、丁烷、戊烷的球棍模型

[提问] 以上分子结构有什么特点？

[学生回答] 碳碳单键、链状、C原子剩余价键全部和氢结合

[提问] 比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，丙烷与丁烷，在分子组成上的差异。

[学生回答]相差一个CH2

[老师补充讲解]它们结构相似（键型相同，形状相似），但是碳原子数不同，相差n个CH2原子团

（设计意图：分析甲烷、乙烷、丙烷的分子组成，引出同系物的概念。）

[板书]三、烃

烷烃

1、烷烃：

①定义：每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃。

②通式：

CnH2n+2

(n≥1)

2、同系物：结构相似，分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物的互称

[课堂练习]

1、甲烷分子是以C原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（

）

A.CH3Cl只代表一种物质

B.CH2Cl2只代表一种物质

C.CHCl3只代表一种物质

D.CCl4是非极性分子

C+2H2

2、若要使0.500 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，且生成的四种氯代物的物质的量相同，试求所需Cl2的物质的量。

[课堂小结]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。

[布置作业]

1、预习P61-64《石油炼制

乙烯》

2、“可燃冰”是深藏在海底的新能源，是外观像冰的甲烷水合物。我国南海海底有极其丰富的“可燃冰”资源。

（1）设想把它从海底取出拿到地面上会发生什么变化？

（2）已知每立方米这种固体释放164 m的甲烷气体，试计算这种固体中水与甲烷的物质的量之比（设该固体的密度为1 g·cm，且气体体积已换算为标准状况）。

―33七、教后反思

这节课的大量多媒体展示图片、模拟实验等的环节设置，问题形式会让多数学生的思维十分活跃，觉得很有劲，但需要注意的是在课堂中会有一部分学生思维能力较差,对知识的理解运用能力不强，因此本节课教学设计中的一些学生观看模拟实验自己分析、解决问题的教学方式，容易使不同层次学生间之间的差异增大。

八、板书设计

天然气的利用

甲烷

一、甲烷的分子组成和结构

1、

有机物分子确定的方法：

摩尔质量

（相对分子质量)

分子式

分子中各原子的物质的量之比

（各组成原子个数的最简比） 2、分子结构

分子式：CH4

电子式：

结构式:

3、分子结构特点：正四面体型结构，呈高度对称状，而且C—H键比较牢固。

二、甲烷的性质和用途

1、物理性质

无色、无味的气体,密度比空气小,难溶于水。

2、化学性质

①可燃性:

CH4+2O2

②取代反应：

CO2+2H2O

③热分解：

CH43、用途

三、烃

烷烃

1、烷烃

①

定义

②通式：CnH2n+2

(n≥1)

2、同系物

①

结构相似

②分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团

参考文献：

1、王祖浩 王云生，《高中化学教学参考书》化学2（必修2），江苏：江苏教育出版社，2007

C+2H2