第一单元 化石燃料与有机化合物第一课时教学设计

专题三 有机化合物的获得与应用

第一单元 化石燃料与有机化合物

学习目标

1．认识化石燃料与有机物的关系。

2．认识化石燃料的综合利用对于合理利用自然资源、防止污染、保障国民经济可持续发展的意义。

3．了解甲烷、乙烯、乙炔、苯等物质的主要性质和用途，认识取代反应和加成反应。

4．引导学生关注人类面临的与化学相关的能源短缺、环境保护等社会问题，培养学生的社会责任感。

[第一课时

天然气的利用 甲烷] 知识目标：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；复习碳原子结构和共价键的知识，掌握甲烷的电子式、结构式的写法、甲烷的正四面体构型；掌握甲烷的重要化学性质。

德育目标：认识物质结构本质，能透过现象看本质；关心社会、能源等问题；合作学习的精神养成。

能力目标：观察能力、计算过程的逻辑思维能力训练；动手能力、空间想象能力的培养。

重点、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。

教学用具：实验、多媒体、实物投影

教学过程设计

[录像]: 西气东输

[引入] : 西气东输是我国目前一项巨大工程的示意图,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

【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

【思考】历史上人们是怎样知道甲烷的分子式为CH4的？

【讨论】甲烷的分子式。

【讨论】（1）哪些实验事实说明，甲烷中含有氢元素？碳元素？你能设计一个实验吗？

（2）甲烷的燃烧实验现象能否说明甲烷分子中不含有氧元素？

【实验设计】 点燃集气瓶中的甲烷气体,用一个干燥的烧杯罩在火焰上方,然后在集气瓶中加入澄清石灰水

【学生活动】观察现象并总结:火焰颜色是蓝色,烧杯壁上有水雾,澄清石灰水变浑浊,说明产物是H2O和CO2 .所以甲烷中一定含有C元素和H元素. 【提示】要测定分子式不仅要做定性实验，更要做定量实验。

【交流与讨论】根据课本55页数据计算甲烷的分子式

【投影】学生计算甲烷分子式的方法。

【设问】甲烷的结构又如何？

【提问】1．画出碳原子的结构示意图，碳原子有几个价电子，通常与别的原子形成几个共价键？

2．写出甲烷的电子式。

3．若用“—”代表一对共用电子，写出甲烷的结构式。

【投影】学生书写的甲烷电子式、结构式。

【说明】甲烷分子的结构式仅表明甲烷分子中碳原子、氢原子的连结情况,不能表示甲烷分子中碳、氢原子在空间的分布，甲烷分子的空间结构是什么样的？尝试用橡皮泥与牙签摆出甲烷分子的空间构型。

【思考】历史上，科学家们在测定了甲烷分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：正四面体型与平面正方形，科学家如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的？

【演示】分别用2个第三种颜色小球替换两个代表氢原子的小球，思考得到的构型分别有几种。

【讲述】为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究二氯甲烷是否存在同分异构体确定。——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，只要看一下甲烷的二氯代物的种数，即可判断甲烷分子的空间构型。

【多媒体】甲烷分子的正四面体的空间结构及键参数。

【板书小结】：甲烷的分子式、电子式、结构式。

【展示】一瓶用排水集气法收集的纯净的甲烷气体(集气瓶倒放)观察甲烷的物理性质。

【板书】二、甲烷的物理物质

无色无味气体，难溶于水，比空气轻。

【提问】甲烷的化学性质如何？

【讨论】结构决定性质，但我们对碳氢键性质不了解，可以先从熟悉氢化物或从化合价角度提出一些假设，再用实验验证。也可先查阅资料，对它有大概的了解。

【学生讨论】甲烷可能的化学性质及验证实验。

【实验】1．甲烷的燃烧实验，

【提问】1．点燃甲烷前要进行什么操作? 2．火焰的颜色如何? 3．燃烧后的产物如何检验? 【讲述】2005年煤矿爆炸事故从发生的事故类型看,主要是瓦斯爆炸事故,瓦斯爆炸事故665起，死亡2439人。

【板书】三、甲烷的化学性质

1．

氧化反应：CH4 + 2O2【设问】甲烷还有什么化学性质呢？

【观察与思考】2、甲烷与氯气反应

【提醒】重点观察部位：量筒内气体颜色的变化，量筒水面上升情况，量筒内壁的变化。

CO2 + 2H2O

【回答】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。

【讲述】这说明甲烷与氯气发生了反应。

【多媒体动画、板书、讲述】

【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。

【投影】学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的方程式。

【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。

【讲述】这种反应类型叫取代反应。

【板书】2．取代反应：

【强调】该反应的历程并归纳反应特点。在这些反应里，甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所代替而生成了四种取代产物。

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。

【介绍】四种取代产物的性质和用途

【讲述】甲烷是一种重要的化工原料，利用甲烷可以制取许多化工原料。

【阅读】56页甲烷的利用

【讲解】甲烷中只含有碳元素和氢元素,我们把类似于甲烷的这一类物质称为“烃”,这个字

取用了碳中的“火”,和氢中的下半部分,另外还取用了碳的声母及氢的韵母,这样就构成了“烃”. 【多媒体】展示乙烷、丙烷、丁烷的结构式

【提问】1．乙烷、丙烷、丁烷的组成元素是什么？

2．乙烷、丙烷、丁烷的结构式有什么相同点？

【讲述】烃、烷烃的概念，烷烃通式及名称。

【板书】四.烷烃

【学生活动】根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式，归纳烷烃的通式

【板书】通式：CnH2n+2 (n≥1) 【提问】结构决定物质的性质，乙烷有什么化学性质？十八烷呢？

【强调】学好有机物要学好典型的、有代表性的物质，就可以学好成百上千种物质。

【实验】

(1)在蒸发皿内滴入3滴己烷，然后把盛己烷的试剂瓶放在远离火源的地方。

(2)用燃着的木条点燃己烷，观察并记录观察现象。

(3)把2 mL己烷分别倒入两支试管内，并分别滴入2滴液溴。

(4)用铝箔包住其中一支试管，避免光线照射。

(5)把两支试管并排放在试管架上，置于强光下5～6 min。

(6)观察并记录两支试管内液体颜色的变化。

【观察结果】

【讨论小结】

(1)写出己烷完全燃烧的化学方程式：

(2)己烷在什么情况下会与溴发生反应?这一反应属于哪一类型? (3)己烷与溴反应生成的无机化合物是什么?试举出在反应中可能生成的两种有机物。

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：

【小结】甲烷是我们接触有机化学的第一种物质。学习有机化学首先要掌握有机物中碳原子呈四价(即构成四个共价键)，再理解有机物的结构和性质。甲烷的分子结构是正四面体，它的主要化学性质是能发生取代反应。对甲烷的学习是我们打开有机化学的金钥匙，请大家体会这节课的探究方法。

【作业】书写甲烷化学性质的方程式。

[巩固练习] 1、“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观象冰。1体积“可燃冰”可贮载100～200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是

A

“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源

B

“可燃冰”是一种比较洁净的能源

C

“可燃冰”提供了水可能变成油的例证

D

“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷

2、已知天然气的主要成份CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的

A 是①、②、③ B 只有① C 是①和② D 只有③

3、1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，则消耗氯气的物质的量为

A

1mol

B

2mol

C

2.5mol

D

4mol 4、等物质量的甲烷和氯气组成的混和气体，经较长时间的光照，最后得到的有机物是

①CH3Cl

②CH2Cl2

③CHCl3

④CCl4

A

只有①

B

只有②

C

只有①②③

D

①②③④

5、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，CaCl2固体增重25.2g，原混合气体中CO2的质量为

A

12.5g

B

13.2g

C

19.7g

D

24.4g 6、乙烷在光照的条件下与氯气混和，最多可以生成几种物质

A

6种

B

7种

C

9种

D

10种

7、把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是：

①_______________；②_______________；③_______________；④_______________。

8、甲烷的电子式为

，结构式为

。1g甲烷含

个甲烷分子，4g 甲烷与

g水分子数相等，与

gCO原子数相等。