第一单元 化石燃料与有机化合物优秀获奖教案

《天然气的利用

甲烷》

教案

江苏省睢宁高级中学南校

孙艳

【教学目标】

1、

知识与技能

通过本节教学让学生掌握甲烷的结构特点，通过探究使学生掌

握甲烷的化学性质，了解取代反应的原理。同时培养学生设计

一些简单实验的能力。

2、

过程与方法

本课时主要采用的是实验探究法。

3、

情感态度与价值观

通过学习使学生了解化石燃料开发利用在现代化建设中的作

用，培养学生的社会责任感。

【教学重点】

甲烷的分子结构和化学性质

【教学难点】

甲烷的取代反应

【学习过程】

【知识回顾】：什么是有机物？组成有机物的元素主要有哪几种？

一、在自然界里的存在

植物残体

可燃冰的主要成分（天然气中按体积计，CH4占80%~97%）。

隔绝空气

甲烷，是天然气、沼气、坑气瓦斯气、

二、物理性质

无色无味的气体，密度小于空气，难溶于水。

三、分子组成和结构

1．组成

例1

经定量分析得甲烷中含C 75％、H 25％(质量分数)，标准状况下密度为0.717 g／L，求甲烷的分子式。

[解题过程]：摩尔质量：22.4L/molx0.717g/L=16g/mol

1mol该烃中C的物质的量: 16gx75%=1mol

12g/mol

16gx25%1mol该烃中H的物质的量: =4mol

1g/mol ℅

℅

分子式：CH4

2．结构

分子式: CH4

电子式: 结构式: 空间结构: 正四面体

四、化学性质

【实验探究】CH4通入酸性KMnO4溶液中

观察实验现象：酸性KMnO4溶液不褪色

证明：CH4不能被酸性KMnO4溶液氧化

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

1、

可燃性（甲烷的氧化反应）

【实验探究】甲烷燃烧的实验

实验现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热。

燃烧方程式：

【思考与交流】：(1)如何检验甲烷燃烧产物中的CO2和H2O? CH42O2点燃CO22H2O

(2) 通过这个实验，说明甲烷由什么元素组成？你是如何推知的？组成里有没有氧？上述实验能肯定或否定吗？

注意：点燃甲烷要先验纯

【科普知识】海底“可燃冰”

2．取代反应

(特征反应) 【实验探究】甲烷与氯气的反应

现象：气体的颜色逐渐褪去，烧瓶内壁有油状液滴生成，烧瓶内水面上升。

【思考与交流】写出甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的化学方程式：

光

①

CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

光

②

CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl ③

④

取代反应定义：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。

注意：①反应条件——光照（室温下在暗处不发生反应）。

②反应物质——纯卤素单质，例如甲烷与氯水、溴水不反应，与氯气、溴蒸气光照条件下发生取代反应。

③甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。

【讨论】取代反应和置换反应的区别

3、甲烷的受热分解

温CH4高C2H2

五、甲烷的用途

①做气体燃料——西气东输。②甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。

③从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。④甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。

六、烃

烷烃

1、烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃2、烷烃：在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价鍵全部跟氢原子相结合，使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，又叫烷烃。

（1）、烷烃通式：CnH2n+2 (n≥1) （2）、烷烃简单命名： 10个碳以下：用天干表示

10个碳以上：用数字表示

3、同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

烷烃的结构相似是指：

①通式相同 ②是同一类物质:碳、碳以单键形成链状③化学式量相差14n；④化学性质相似。

如：CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3

【随堂反馈】

1、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

2、某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1:1，由此可得出的结论是

（ ）

A．该有机物分子中碳、氢、氧原子个数比为1:2:3

B．分子中碳、氢原子个数比为1:2

C．有机物中必定含有氧元素

D．无法判断有机物中是否含有氧元素

3、下列反应属于取代反应的是

（ ） A、甲烷燃烧 B、由甲烷制取氯仿

C、由甲烷制炭黑 D、钠与水反应制得H2

4、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是

（ ） A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl

5、氯仿可作麻醉剂，但常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒物质光气（COCl），反应式为2CHCl3+O2 2COCl2+2HCl。为防止事故，在使用前检验氯仿是否变质，应用的试剂是（ ） A．NaOH溶液 B．AgNO3溶液 C．HCl溶液 D．H2O

6、下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在下表中。

①

和 ；

②和

； ③CH4和CH3CH2CH3；④金刚石与石墨；⑤氕、氘与氚；⑥16O、17O和18O；⑦乙醇（CH3CH2OH）和甲醚（CH3OCH3）；⑧氧气（O2）与臭氧（O3） 类别

同位素

同素异形体

同分异构体

组号

7、我国的煤炭产量位居世界第一，由于煤炭作为燃料对环境会造成污染，因此我国近几年在限制煤炭产量。由于利益的驱动，一些小煤窑仍不顾矿工的安全，盲目开采，使矿内瓦斯（以CH4为主）积聚超标，造成严重的伤害事故。当空气中含甲烷的体积比为5%~15%时，点燃会发生爆炸，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积比是

A.5% B.9.5% C.12% D.15%

【板书设计】

一、在自然界里的存在

二、物理性质

无色无味的气体，密度小于空气，难溶于水。

三、分子组成和结构

四、化学性质

1.

可燃性（甲烷的氧化反应）

2．取代反应

(特征反应) 3、甲烷的受热分解

温CH4高C2H2

五、甲烷的用途

六、烃

烷烃

1、烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃2、烷烃：

（1）、烷烃通式：CnH2n+2 (n≥1) （2）、烷烃简单命名： 10个碳以下：用天干表示

10个碳以上：用数字表示

2、

同系物

【教学反思】

本章节学生第一次接触有机物，如何让学生有一个明确认识，可以借助球棍模型及比例模型让学生对甲烷的结构从抽象到实际的过度。而取代反应是学生接触的有机反应的重要反应类型，可借助动画演示使学生认识其反应的本质。这样学生能够对有机物有新的认识。

案

教学课题：

授课日期：

授课教师：

天然气的利用

甲烷

２０１１年３月

孙

艳

教