第一单元 化石燃料与有机化合物精品学案

第一单元

化石燃料与有机化合物

第一节 天然气的利用—甲烷

第1课时

教学目标：1、了解自然界中甲烷的存在及储量情况

2、通过实践活动掌握甲烷的结构式和甲烷的正四面体结构

3、通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理

4、了解甲烷及其取代反应产物的主要用途

5、培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，培养学生的实验操作能力

重点、难点：甲烷的结构和甲烷的取代反应

教学过程：

通过简单计算确定甲烷的分子式

画出碳原子的原子结构示意图，推测甲烷分子的结构。

一、甲烷的分子结构

H电子式：H:C:H H化学式：CH4

H|结构式：HCH

|H

二：甲烷的性质

1：物理性质：无色、无味的气体，不溶于水，比空气轻，是天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分（天然气中按体积计，CH4占80%~97%）。

2：化学性质：甲烷性质稳定，不与强酸强碱反应，在一定条件下能发生以下

- 1 -

反应：

（1）可燃性（甲烷的氧化反应）

燃 CH4气2O2气点CO2气H2O气890千焦

学生实验： ①CH4通入酸性KMnO4溶液中 观察实验现象：不褪色 证明甲烷不能使酸性高锰酸溶液褪色。

结论：

一般情况下，性质稳定,与强酸、强碱及强氧化剂等不起反应

（2）取代反应：

②

取代反应实验

观察现象：色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红。

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。

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取代反应。

CH4

Cl2ClClCl CH3Cl 2 CH2Cl2

2 CHCl3

2 CCl4 均不溶于水

光光光光

化学式

名称（俗

名）

CH3Cl

CH2Cl2

- 2 - CHCl3

CCl4

溶解性

常温状态

用途

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

3、用途：

甲烷是一种很好的气体燃料，可用于生产种类繁多的化工产品。

［第2课时］

教学目标：1、掌握烷烃、同系物、同分异构体、同分异构现象等概念

2、了解常温下常见烷烃的状态

3、通过探究了解烷烃与甲烷结构上的相似性和差异性

4、培养学生的探究精神及探究能力

重点、难点：同分异构体的写法

教学过程：

一：烷烃：结构特点和通式：

烃的分子里碳原子间都以单键互相连接成链状，碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。所以这类型的烃又叫饱和烃。由于C-C连成链状，所以又叫饱和链烃，或叫烷烃。（若C-C连成环状，称为环烷烃。）

分别书写甲烷、乙烷、丙烷等烷烃的结构式。 同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。

- 3 - 置换反应

反应物生成物中一定有单质

在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序。

反应一般单向进行

甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。

关于烷烃的知识，可以概括如下：

①

烷烃的分子中原子全部以单键相结合，它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。

②

这一类物质成为一个系统，同系物之间彼此相差一个或若干个CH2原子团。

③

同系物之间具有相似的分子结构，因此化学性质相似，物理性质则随分子量的增大而逐渐变化。

（烃基：烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基，用“R-”表示；烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基，如-CH3叫甲基、-CH2CH3叫乙基；一价烷基通式为 CnH2n+1- ）

二：同分异构现象和同分异构体

定义：化合物具有相同的化学式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。如正丁烷与异丁烷就是丁烷的两种同分异构体，属于两种化合物。

正丁烷 异丁烷

熔点（℃） -138.4 -159.6 沸点（℃） -0.5 -11.7 我们以戊烷（C5H12）为例，看看烷烃的同分异构体的写法：

先写出最长的碳链：C-C-C-C-C 正戊烷 （氢原子及其个数省略了）

然后写少一个碳原子的直链：4C3C2C|C1C（1C2C|C3C4C）

然后再写少两个碳原子的直链：把剩下的两个碳原子当作一个支链加在主链上：

121234CCC （即CCCC）

|C3||CC4

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探究C6H14的同分异构体有几种？

第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料（3课时）

【教学目标】

1、知识与技能

掌握乙烯、苯分子的组成、结构式；理解乙烯以及苯的氧化和加成反应。

2、过程与方法：

通过乙烯和苯分子结构的有序推理过程，培养学生的抽象思维和逻辑思维能力；利用乙烯烷烃之间的比较，培养学生的思辨能力；对乙烯、苯的微观结构有一定的三维想象能力。

3、情感态度与价值观：

通过对乙烯、苯分子结构的推理过程，使学生从中体会到严谨求实的科学态度；通过乙烯和苯用途学习，感受化学学科的对社会生产生活的重要作用；通过分子结构模型，意识到化学世界的外在美。

【教学重点】乙烯的加成反应、苯的取代与加成反应。让学生通过实验初步了解有机基本反应类型，形成对有机反应特殊性的正确认识，并能从结构上认识其反应特点。

【教学难点】

1、乙烯结构与性质的关系；

2、苯的结构与性质的关系；

3、苯的取代反应与烷烃取代反应的区别。

【课时安排】

第一课时：乙烯的结构和性质

第二课时：苯的结构和性质

第三课时：习题课

一、乙烯的结构和性质

1．乙烯的分子结构

HCCHH分子式：C2H4，电子式：，结构式：H，结构简式：CH2

=CH2

2．乙烯的物理性质

无色、稍有气味的气体，难溶于水，密度比空气小。

3．乙烯的化学性质

⑴氧化反应

①燃烧：（火焰明亮，有黑烟）

②使酸性KMnO4溶液褪色（可用此鉴别烯烃和烷烃）。

⑵加成反应

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有机化合物分子中双键上的碳原子与其他原子（或原子团）直接结合生成新的化合物分子的反应，叫加成反应。

（可用此鉴别烯烃和烷烃）

（工业制造酒精）

4．乙烯的用途：化工原料，植物生长调节剂。

二、苯的有关知识

1．分子组成和结构

分子式C6H6，最简式：CH，结构简式：

分子的空间构型：平面正六边形。

2．物理性质

无色液体，有特殊的气味，熔点5.5℃，沸点80.1℃，易挥发，不溶于水，密度比水小，易溶于酒精等有机溶剂，有毒。

3．化学性质

⑴常温下不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而褪色。

⑵一定条件下可以和液溴、硝酸等发生取代反应：

⑶加成反应：

Ni +3H2

⑷燃烧

（明亮火焰，有浓烟）

4．苯的用途

重要的有机化工原料，用于合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料、香料，是一种常用的有机溶剂。

三、乙烷、乙烯和苯的比较

分子式

C2H6

C2H4

C6H6

结构简式

CH3—CH3

CH2=CH2

结构特点

C—C可以旋转

①C=C不能旋转

②双键中一个键易断裂

主要化学取代、氧化（燃烧）

加成、氧化

- 6 - ①苯环很稳定

②介于单、双键之间的独特的键

取代、加成、氧化（燃

性质

烧）

（本节的重点和难点是乙烯和苯的分子结构与性质的关系和加成反应的特点）

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