最简单的有机化合物甲烷——教学设计

甲烷——教学设计

教学目标 1.知识与技能

（1） 通过原子结构的分析和空间模型的展示，形成对甲烷组成和结构的正确认识。

（2） 从探究实验入手，正确归纳甲烷的物理性质和化学性质（重点是甲烷的取代反应）。

（3） 了解甲烷的存在和用途。 2.过程与方法

（1） 联系前后知识，通过解决环环相扣的问题，形成对甲烷结构和性质的全面认识。

（2） 通过模型的观摩与制作过程，亲身体会有机物空间结构和取代反应的反应实质。 3.情感态度与价值观

（1） 从甲烷的结构与性质的学习形成对有机化学学习的一般思路，体会结构决定性质的化学学习思想。

（2） 从甲烷在生产生活中的存在和用途，形成化学与生活关系的正确认识。 教学重难点

重点：甲烷的空间结构和取代反应 难点：甲烷的取代反应 教学准备

甲烷的剪纸模型﹑球棍模型﹑比例模型，多媒体课件

教学过程

【PPT投影】本节课需要解决的三个核心问题，教师对三个问题进行简单的介绍。 【激趣引题】我想问一下大家：“冰可不可以燃烧？” 【学生讨论与交流】部分学生可能想到“可燃冰”

【教师引导】冰不可以燃烧，但在自然界却存在一种叫“可燃冰”的物质，由此引出本节学习的主题——甲烷。 根据我们的生活经验和课前的预习，请大家归纳一下甲烷具有那些物理性质？我请一位同学归纳一下

生1：甲烷的物理性质主要有：

① 无色无味的气体 ② 密度比空气小 ③ 极难溶于水

师：根据甲烷的物理性质，我们可以用哪些方法对甲烷进行收集？ 生：向下排空气法和排水集气法

师：在了解了甲烷的物理性质之后，我们对甲烷已经有了一定的认识，但是要深入甲烷，我们就必须先来学习它的结构。首先请大家写出甲烷的分子式﹑结构式和电子式。（并请一位学生到黑板上进行板书） 生：书写甲烷的三种组成式 【板书】

H分子式：CH

4电子式：H:C:HHH|结构式：HCH

|H

师：根据我们同学书写的情况，我们一起分析一下。CH4只由氢和氧元素构成，由于碳原子最外层为4个电子，氢原子最外层1个电子，因此形成化合物时一个碳原子与4个氢原子结合，形成四对共用电子对，如果用短线代表一对共用电子的话我们就可以写出CH4的结构式。

【设问】如果从甲烷的结构式来看，每两个相邻的C—H之间的夹角为90度，但实际上甲烷的空间结构是这样的？ 生：不是

师：那么甲烷真实的空间结构应该是怎样的？我们将甲烷的真是结构做成下面的模型，通过下面的模型我们能更直观地认识甲烷的空间结构。 【展示CH4的球棍模型和比例模型】

师：通过甲烷的球棍模型我们可以看出甲烷分子中碳原子与氢原子并不都在同一个平面上，每三个氢原子之间形成一个正三角形，这样的正三角形总共有四个，因此甲烷在空间的构型我们称之为正四面体结构。 师：下面请大家拿出课前准备的关于实践活动部分的剪纸模型，并与其它组的同学进行分享和交流。 生：展示课前准备的模型

【CH4空间结构分析】在甲烷的正四面体结构中，碳原子处在四面体中心，而四个氢原子位于正四面体的四个顶点，相邻化学键之间的键角为109度28分。该节相对来说较为稳定。

师：学习化学我们知道，结构往往决定性质，那么甲烷这样的空间结构可能会有怎样的化学性质？ 生：化学性质稳定。

师：为了搞清甲烷的化学性质如何，我们将甲烷分别通入高锰酸钾，氢氧化钾和硫酸溶液，但是我们发现甲烷不能与这些物质反应，你能从这里得出什么结论？ 生：甲烷化学性质不活泼，不能高锰酸钾等强氧化剂反应，也不能与强酸和强碱发生反应。

师:甲烷不活泼，那么是不是与其他的物质都不反应？ 生：不是，甲烷可以在氧气中燃烧

师：大家能否写出这个方程式，注意书写反应式时与我们以往的反应式进行比较，该反应有何不同之处？

【学生活动】书写甲烷与氧气的反应 生：该反应式没有使用等号而是用箭头表示

师：很好，这主要是由于大部分有机反应都具有较多的副反应，所以在表示的时候我们用箭头代替等号。那么我们知道该反应的产物是CO2和H2O，你能否设计实验验证反应的产物呢？

生1:可以用一块能玻璃片置于点燃的甲烷上方，观察是否有水珠生成

生2：将一个内壁涂有澄清石灰水的小烧杯倒扣在点燃的甲烷上方，观察石灰水是否变浑浊。

师：而且从这两个实验我们还可以证明甲烷的组成中含有碳和氢两种元素。这里我们还需要注意一点，甲烷是一种易燃易爆的气体，因此使用时必须注意防止泄漏。

【甲烷的取代反应】多媒体投影演示实验 师：请大家阅读课本61页科学探究部分内容，认真观察实验现象，实验结束后与大家分享你的结论。 生：观看视频，并在小组内交流

师：下面请同学们和大家分享你们的结论 生：实验中主要可以观察到下面这些现象：

① 试管内气体颜色逐渐变浅 ② 试管内壁出现油状液滴 ③ 反应后试管中液面上升

结论：甲烷与氯气发生反应生成了新物质，该反应过程中气体体积减少，可能是生成液态的产物所致。

师：很好，大家观察得很仔细，对现象的分析也比较到位。在甲烷与氯气的反应中发生的反应是怎样进行的呢？下面大家请看PPT 【投影】甲烷取代反应过程的模型图

师：在该反应中，一个甲烷分子上的一个氢原子先被氯气中的氯原子代替，形成一氯甲烷和氯化氢；产物一氯甲烷继续与氯气反应生成二氯甲烷和氯化氢，类似的得到三氯甲烷和四氯甲烷。上面的这几个反应我们称之为——取代反应，那么你能否归纳一下什么叫取代反应？

生：有机物分子中原子（原子团）被其他原子或原子团代替的反应叫做取代反应。 师：下面请大家根据取代反应的原理写出一氯甲烷，二氯甲烷和三氯甲烷与氯气的取代反应。 生：书写化学方程式

师：在四种产物中，只有一氯甲烷是气态，其他三种都是液体。认识了取代反应之后，我们会发现，它与我们以前学过的哪种反应比较类似？ 生：置换反应

师：那么取代反应与置换反应有何异同？

生：①反应物方面：置换反应的反应物一般为无机物主要是活泼金属，而取代反应的反应物中部分为有机化合物。

②反应条件：置换反应一般在溶液中进行，而取代反应需要光照或者催化剂 师：最后，在学习了甲烷的结构与性质之后，你知道哪些地方有甲烷的存在？甲烷具有那些用途？

生：甲烷是天然气﹑沼气﹑油田气和煤矿坑道气的主要成分。甲烷是一种优良的气体燃料，还是一种常见的化工材料。 【课堂小结】

本节课我们主要学习了甲烷的结构和性质，其中我们重点学习了甲烷的空间结构，甲烷空间结构为正四面体；另外我们重点讲解了甲烷的与氯气的反应，认识了一种新的反应——取代反应；并通过甲烷的结构和性质，介绍甲烷在生活中的存在和用途。

板书设计

甲烷

一、甲烷的物理性质

无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水

二、甲烷的结构

H分子式：CH

4电子式：H:C:HHH|结构式：HCH

|H

结构式 ：用短线来表示一对共用电子的图式叫结构式

立体结构：正四面体型

三、甲烷的化学性质

1、化学性质稳定

2、氧化反应

CH4（g） + 2O2（g）

CO2（g） + 2H2O（l）

3、取代反应：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替代的反应

四、甲烷的存在和用途

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