归纳与整理教案公开课一等奖

1教学目标

了解甲烷的分子结构和主要性质，认识取代反应，初步体会有机物分子结构的特点及其对性质的影响。通过实验探究甲烷和氯气的化学反应，初步学会进行科学探究的基本思路和方法，培养学生思维的缜密性。让学生体会到结构与性质有内在的联系和变化规律，并学会主动去发现和掌握这些规律，认识有机化学结构的内在美。

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2学情分析

学生在九年级化学学习中，已经学习了甲烷的物理性质和甲烷能燃烧的化学性质，在学习这一章有机化合物之前，又较系统地学习了无机化合物，初步了解了学习元素化合物的一般方法，初步建立物质性质和用途间的关系，为学习有机化合物奠定了一定基础。有机化合物学习和无机化合物学习的不同点是：有机化合物更强调从结构角度认识机化合物的性质，建立有机物“（组成）结构——性质——用途”的认识关系，使学生了解学习和研究有机物的一般方法，形成一定的分析和解决问题的能力。本课教学内容起点低，强调知识与应用的融合，让学生在已有知识的基础上，一方面通过同学动手搭建甲烷结构模型，进一步深化认识甲烷的立体结构，促使学生积极地参与到课堂学习中来。另一方面从科学探究甲烷和氯气的化学反应入手，充分利用实验研究物质的性质，并从结构角度提升学生对取代反应的认识，符合学生认知螺旋式上升的特点。

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3

重点：甲烷分子的结构特点、甲烷的取代反应

难点：甲烷分子的结构特点、甲烷的取代反应

4教学过程

4.1第一学时

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1教学活动

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活动1【导入】课堂导入

【师】我们知道，有机化合物是指含有碳元素的化合物。它在我们身边随处可见，也与我们的生活息息相关。下面请大家看一个新闻视频。

【视频】2014 年

5月21日中俄两国签署了30年天然气“供气框架协议”。

【师】这份协议总额高达4000 亿美元（约合

2.5万亿元人民币）的

“世纪大单”足以震惊世界。天然气的主要成分是——

【生】甲烷。

【师】它是最简单的有机化合物。今天，我们就一起来进一步学习这种最简单的有机化合物——甲烷。

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活动2【讲授】甲烷的存在及分子组成

【师】除了天然气以外，你知道甲烷在自然界中的其他存在形式吗？

【生】沼气、油田气、煤矿坑道气、可燃冰等。

【投影】图片展示：农村沼气池、煤矿坑道气、油田气、可燃冰、“西气东输”工程建设示

意图。

【师】沼气、煤矿坑道气、油田气，煤矿瓦斯爆炸多数与甲烷气体爆炸有关。

可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”储量较大，预计总量超过煤、石油、天然气等化石燃料的总和，因此可燃冰将成为最理想替代能源。

新华网报道，德国已成功制造深海机器人，能潜入

6000m 深的海底探寻可燃冰。

我国西气东输工程的主角也是天然气。

【师】我们在初中时已经对甲烷有了初步的认识，知道甲烷的分子式是CH4，那么他的电子式和结构式如何书写呢？下面请大家写出甲烷的电子式和结构式。

【生】

一位学生上黑板书写甲烷的电子式。

【师】

在化学上，常用一根短线表示一对共用电子，这种形式叫做结构式。请写出甲烷的结构式。

【师】甲烷分子的空间结构到底是怎样的呢？

早在1804年，“近代化学之父”道尔顿就开始甲烷分子结构的研究。科学家们提出了一些甲烷分子结构的猜想。1874年，第一位诺贝尔化学奖的获得者——范特霍夫提出了碳原子具有四面体结构的假说。

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活动3【活动】正四面体结构的搭建与感知

【师】正四面体是怎样一个结构呢？现在就请你用硬纸板来搭建正四面体结构。

【活动】四人一组，用硬纸板搭建正四面体。

【师】正四面体四个顶点是甲烷中4个H原子的位置，C原子位于正四面体正中心，C原子与每一个H原子之间有一个共价键。既然这样，你能否用牙签和泡沫球搭建甲烷分子的结构模型呢？

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活动4【活动】甲烷分子模型的制作

【活动】四人一组，制作甲烷分子的结构模型。

【师】展示球棍模型。这是甲烷分子的球棍模型，橘色球和黑色的球分别代表C原子、H原子，短棍代表C-H共价键，可以看到C原子位于正四面体的中心，4个H原子位于正四

面体的四个顶点，将每三个H原子连成一个面，就是一个正四面体。其中 4 个 C-H 键的长度和强度相同；每两个C-H键夹角相等，为109°28′。

这是甲烷分子的比例模型。比例模型反映了构成分子各原子间的体积比。

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活动5【讲授】甲烷的物理性质和化学性质

【师】展示注射器收集的甲烷。这是我课前用排水法收集的甲烷气体，大家可以看到，他是一种无色无味的气体，他的密度比空气小，并且极难溶于水。由此可知，我们可以采用什么方法来收集甲烷气体？排水法和向下排空法。

【师】那么甲烷的化学性质如何呢？我们知道结构决定性质，结构与性质的关系在有机化学中表现得更加明显。甲烷要参加反应的话，肯定要断裂C-H共价键。那么C-H键是否容易断裂呢？我们来看一组实验。

【实验】1、2、3号试管中分别装的是酸性高锰酸钾溶液、滴加了石蕊的盐酸以及滴加了酚酞的NaOH溶液。分别将甲烷通入3个试管中。我们知道酸性高锰酸钾具有强氧化性，甲烷能不能与它反应呢？哎，没有褪色，那么甲烷能否与强酸、强碱反应呢？

通入甲烷三个试管都没有褪色，说明甲烷不能与强氧化剂、强酸、强碱反应，化学性质比较稳定。

【师】但是稳定往往是相对的，比如我们知道天然气是一种重要的化石能源，这是利用了甲烷与氧气的反应。甲烷燃烧生成了什么呢？（同步板书方程式）这里要注意有机反应化学方程式的书写用“→”不用“=”。甲烷燃烧火焰呈明亮的淡蓝色，并且放出大量的热。常温常压下，1mol甲烷完全燃烧，可以放出890KJ的热量。因此，甲烷是一种非常受欢迎的高效、低耗、污染小的清洁能源。煤矿中瓦斯爆炸告诉我们，空气中甲烷含量达到一定范围，遇火花将发生爆炸，因此在点燃甲烷之前必须先检验纯度。

【师】甲烷除了能跟O2反应以外，还能跟氯气发生反应。由于这个反应耗时比较长，因此我在课前对实验进行了录制。

【视频】向两个100ml的硬质量筒中，用排饱和食盐水的方法分别收集80mlCl2和20mlCH4，其中量筒口贴有标签的编号为1，另一组编号为2；将2号量筒用黑色塑料袋遮光放置，1号量筒进行光照处理，同学们请仔细观察实验现象。现在我们可以清晰的看到量筒内液面高度位于100ml刻度线处。有没有观察到实验现象？说明这个反应是比较缓慢的，事实上大部分有机反应速率都比较慢。我们把镜头拉近，有没有看到液面的细微变化？看到液面在缓缓上升。大约20分钟后可以看到液面已经明显上升。同学们仔细观察量筒内还有什么实验现象？量筒内壁有油状液体生成，试管内感觉蒙上了一层淡淡的白雾。对比2号量筒，可以看到怎么样？没有明显变化。

量筒内产生了一层白雾，这个现象是不是似曾相识啊？H2在Cl2中燃烧，看到瓶口有白雾，是因为生成了HCl，产生了小液滴。因此我们推测反应可能生成了HCl。除此之外，我们还看到了什么现象？液面上升(液面为什么上升呢?可能是生成HCl溶于水使压强减小)、试管壁出现油状液滴

、黄绿色逐渐变浅。说明甲烷和氯气在光照条件下发生了反应。

【师】那么，除了氯化氢以外，还有什么物质生成？HCl中Cl应该是来自于Cl2，H来自于哪里呢？甲烷。也就是说Cl-Cl键断开，甲烷中C-H键断开，H、Cl结合为HCl，那么剩下的Cl应该与C结合，取代原来H的位置，生成一氯甲烷。

取代反应定义。这是有机化学中一种重要的反应类型。

已知一氯甲烷是无色气体，那么还有什么实验现象没有得到解释？

【生】管壁还有油状小液滴。

【师】

说明甲烷与氯气反应除了有一氯甲烷生成以外，还有其他产物生成。你们认为生成物还有怎样的可能？为什么？

【生】甲烷分子中的

4 个氢原子完全相同，除了生成一氯甲烷外，应该还能进一步发生取代反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷或四氯甲烷。

【师】分析的有理有据。请大家写出其他几个反应的化学方程式。

【投影】一氯甲烷与氯气反应生成二氯甲烷和氯化氢；二氯甲烷与氯气反应生成三氯甲烷和氯化氢；三氯甲烷与氯气反应生成四氯甲烷和氯化氢。

【师】

甲烷氯代的产物可能有4 种，其中只有一氯甲烷是气体，其他都是不溶于水的油状液体。三氯甲烷又名氯仿，四氯甲烷又名四氯化碳。

【师】

取代1molH消耗1molCl2，生成1molHCl；由甲烷每生成1molCH2Cl2需要消耗2molCl2，生成2molHCl；因此反应方程式也可以写成：CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl 、CH4 + 2Cl2 → CH2Cl2 + 2HCl、CH4 + 3Cl2 → CHCl3 + 3HCl、CH4 + 4Cl2 → CCl4 + 4HCl。

那么1molCH4与2molCl2反应是不是只生成1mol CH2Cl2呢？不是，甲烷与氯气取代反应为连锁反应，反应一旦生成CH3Cl，紧接着就会发生第2、3、4步反应，生成物为各种四种有机取代物和HCl的混合物，其中生成物物质的量最多的是HCl。该反应的实验条件为：光照、与氯气单质反应，当然其他卤素单质也是可以的。

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活动6【练习】课堂练习

1、在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应后，得到的产物的物质的量最多的是（ ）

A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl 2、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、氧气与甲烷反应

D、次氯酸的分解

3、1mol甲烷完全与氯气发生取代反应,若要制得等物质的量的4种卤代产物，需氯气多少摩尔？

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活动7【讲授】课堂小结

【师】通过这节课你学到了什么？

【生】总结

【投影】

有机化学杂志《tetrahedron》的封面。

【师】这是国际上一本权威的有机化学杂志，有没有同学知道这本杂志的名称？

【生】四面体。

【师】

四面体是有机化合物的一种基本结构，正是它的发现揭开了其他复杂有机物结构的神奇面纱！今天我们打开了有机化学学***门，今后的学习让我们慢慢体会有机化学的无穷魅力！

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活动8【作业】课后作业

完成练习册《最简单的有机化合物——甲烷》练习题