最简单的有机化合物—甲烷（高一化学教案）

发布时间：2019-11-07 22:02:33

最简单的有机化合物—甲烷

（第一课时）

[教材分析]：《甲烷》内容选择于人教版高一化学（必修2）第三章第一节，这一节是学生在中学阶段第一次接触有机物结构和性质的有关内容，有机化学是化学学科的重要分支，烃是一切有机物的主体，而甲烷作为烷烃的第一个最简单的分子，学生对他的理解将直接影响到今后对各种有机物的理解，因此本节内容对帮助学生树立正确的学习有机物的学习方法有重要的作用。

[学情分析]：本章教材作为高中有机化学的第一章,起着连接初中有机化学和高中有机化学的“纽带”作用。对于学生而言，一切都是新的，兴趣是最好的老师。学习有机化学时，学生没有任何框架，因此我们可以在开始时不断提高学生的学习兴趣，而不要一味追求难度，当学生慢慢进入状态时，再增加不迟。

[知识与技能]：1、掌握甲烷分子的空间结构特征，能够书写甲烷分子的结构式、电子式。

2、掌握甲烷的化学性质，了解取代反应的特征。

3、了解甲烷的存在和甲烷的用途等。

[过程与方法]：1、通过甲烷分子模型分析，学会根据比例模型、球棍模型分析分子结构的方法。

2、通过对甲烷的正四面体结构的认识，掌握分析四氯化碳、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷分析结构的方法。

[情感与价值观]：以甲烷的存在和用途等为素材，增强化学在人类重要作用的认识。

[教学重点]：甲烷的结构特点和甲烷的取代反应

[教学难点]：甲烷的结构特点，具体体现在如何将甲烷的结构特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。

[教学方法]：讲授法、讨论法、学生制作、比较法、模型、类比法等。

[教学过程]

【引入】从今天起，我们将学习有机化合物的知识。有机化合物与人类的生活有密切的关系，在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。

[指导阅读]：阅读课文第58页的彩图学生讨论并回答下列问题

1、什么是有机物？举例常见的有机物？

世界上绝大多数含碳的化合物。糖、醋、酒精、食油、塑料、橡胶、纤维、动植物的有机体等等（因二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等具有无机化合物的性质，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐外，绝大多数含碳的化合物都是有机化合物。）

2、什么是烃？烃是仅含碳和氢的有机物

[典型例题]:1、下列物质属于烃的是（ BE ）

A、H2S B、C2H2 C、CH3CL D、C2H5OH E、CH4 F、H2 H、CH3COOH J、CO

[导入新课]:今天我们来学习最简单的有机化合物也是最简单的烃—甲烷

[板书]：第一节最简单的有机化合物—甲烷

[指导阅读]：阅读课本60页，了解西气东输工程。

[归纳小结]：甲烷是天然气、沼气、油田气和煤道坑气的主要成分

[过渡]：学习一种有机物应该知道这种物质的三种式子，即分子式、电子式和结构式。还要有一定的空间结构思维。下面我们就来研究甲烷的结构.

【典型例题】例1、已知甲烷仅由碳、氢两种元素组成，其中质量分数C%=75%，H%=25%。请同学们推出甲烷的化学式。（提示：可以根据共价键理论和C、H原子比例判断甲烷分子式。）

教师根据学生的回答，总结、归纳，进行板书。

【板书】甲烷的化学式：CH4

[提问]：碳原子最外层有几个电子？通常情况与别的原子形成什么化学键？请写出甲烷的电子式。

[学生回答]：有4个电子，四个共价键。

[归纳小结]：1、甲烷的电子式

2、结构式（用“—”代表一对共用电子）：

[教师精讲]：结构式仅用来表示分子中原子的连结顺序,不能表示分子中原子在空间的分布

[实践活动]：按课本60页要求动手实验：引导观察图3－1所示的C与H的相对位置关系。

[结论]：4、甲烷的分子结构和分子模型：

正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，顶点都是氢原子，键角都是109028′

[展示]：球棍模型及比例模型：借助球棍子模型讲解人们是如何确定甲烷是正四面体空间结构，而不是平面正方形结构。

[强调]：结构式实际是分子球棍模型在平面上的投影

[板书]：一、甲烷的性质

[复习]：初中所学甲烷的物理性质。

[归纳小结]：（一）、物理性质：无色无味气体，比空气轻，难溶于水，是天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分

[实验探究]：将甲烷分别通入加了酸碱指示剂的盐酸、氢氧化钠、高猛酸钾溶液中。

[学生回答]：溶液颜色均无变化。

[归纳小结]：（二）、化学性质：一般情况下性质稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不反应。

[教师精讲]：甲烷的稳定性是相对的，在特定的条件下，也会发生某些反应，咱们都知道甲烷是一种重要的燃料，请同学们写出甲烷燃烧的化学方程式。

[板书]：１、可燃性（甲烷的氧化反应）

CH4(g)＋2Ｏ２(g) CO2(g)+2H2O(l)

[设问]：这个化学方程式和我们以前学过的方程式比较有何不同？

[学生回答]：（1）用结构式代替分子式；（2）用箭号（→）代替等号（=）。

[教师精讲]：这是因为有机化合物参加的化学反应往往比较复杂，常有副反应发生等。因此，这类反应的化学方程式通常不用等号，而是用箭号（→）表示，且常常用结构式代替分子式。

[问题探究]：①、点燃甲烷前要进行什么操作?[验纯]

②、火焰的颜色是什么?[淡蓝色]

③、燃烧时火焰是淡蓝色的气体还有哪些?[CO、H2、H2S、(CH4)]

④、燃烧后的产物如何检验?[用冷烧杯罩住火焰,再向烧杯中加入澄清石灰水]

[讲述]：甲烷是一种很好的气体燃料。但是必须注意，如点燃甲烷跟氧气或空气的混合物，会立即发生爆炸。在煤矿的矿井里，如果空气中甲烷的含量达到一定比例时，遇到火花就会发生爆炸，所以必须采取安全措施，如严禁烟火、注意通风等，以防止爆炸事故发生。

[过渡]：甲烷在常温下稳定，但当条件改变时，是否可以同其他物质发生反应？

[板书]：2、甲烷的取代反应

[科学探究]：:实验条件控制1：将收集有甲烷和氯气的试管用黑纸包好。

实验条件控制2：将收集有甲烷和氯气的试管放在光亮处。

[设问]：结合课本P61从两个对比实验得到什么信息？获得哪些启示？

通过学生讨论对反应原理探究：

①光是反应发生的主要原因。

②黄绿色逐渐褪去，瓶壁出现油状液滴，说明产生了不溶于水的物质。

③瓶口有白雾，使试纸变红，推断有氯化氢生成。

[结论]：甲烷与氯气在光照条件下可以反应。即：

[设问]：实验现象说明甲烷跟氯气在光照下直接起反应生成了新物质，这一反应发生的过程是怎样的呢？这个反应是什么类型的反应呢？

[教师精讲]：从反应过程可以看出，在光照的条件下甲烷分子中的氢原子可被氯气中的氯原子所取代而生成一氯甲烷和氯化氢，但是反应并没有终止，生成的一氯甲烷仍继续跟氯气作用，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，

[设问]：同学们能否将生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的化学方程式表示出来？

[讲解分析]：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取代反应。

[归纳小结]：取代反应：

① 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

② 取代反应与置换反应区别：

类别区别	取代反应	置换反应
定义
反应物、生成物	可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质	反应物生成物中一定有单质
反应中电子得失
反应是否可逆	分步取代，很多反应是可逆的	反应一般单向进行

[设问]：那么甲烷的四种氯的取代产物的都有什么性质和用途呢？

化学式	CH3Cl	CH2Cl2	CHCl3	CCl4
名称（俗名）
溶解性
常温状态
用途

[典型例题]：下列反应不属于取代反应的是（）

A. C2H4+Cl2→C2H4Cl2

B. 2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O

C. C2H5Cl+H2O→C2H5OH+HCl

D. CH4+4Cl2→CCl4+4HCl

[讲述]：在隔绝空气的条件下加热到1000℃左右，甲烷就开始分解；当温度再升高时，分解比较完全，生成炭和氢气。

[板书]：3、热解反应：

CH4 C+2H2↑

[课堂小结]：这节课我们学习了甲烷的性质，要求重点掌握甲烷的性质、特别是化学性质，理解有机物取代反应含义，注意将所学知识运用于生产生活实际。

[板书设计]：第三章有机化合物

第一节最简单的有机化合物—甲烷

一、甲烷的分子组成和结构

1、分子组成CH4

2、结构电子式：结构式：

二、甲烷的性质

（一）、物理性质：无色无味气体，比空气轻，难溶于水。

（二）、化学性质：一般情况下，性质稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不起反应。

１、甲烷的氧化反应

CH4(g)＋2Ｏ２(g) CO2(g)+2H2O(l)

2．甲烷的取代反应

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。

3、热解反应： CH4 C+2H2↑

巩固练习

1．下列有关甲烷的说法中错误的是 ( )

A．采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的

B．天然气的主要成分是甲烷

C．甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水

D．甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂

3、可燃冰又称天然气水合物，它是海底的高压、低温条件下形成的，外观像冰。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

3．下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是 ( )

A．氯气 B．溴水 C．氧气 D．酸性KMnO4溶液

4．将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在光的照射下充分反应，所得产物中物质的量最大的是（） A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CCl4 D．HCl

5．下列气体在氧气中充分燃烧后，其产物既可使无水硫酸铜变蓝，又可使澄清石灰水变浑浊的是（） A．H2S B．CH4 C．H2 D．CO

6．甲烷的电子式为________，结构式为________。1 g甲烷含_______个甲烷分子，4 g 甲烷与____________ g水分子数相等，与___________g一氧化碳原子数相等。

7．甲烷和氯气发生的一系列反应都是________反应，生成的有机物中常用作溶剂的____________，可用作灭火剂的是_____________，氯仿的化学式是___________。参照此反

应，试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸汽反应的化学方程式。

（第二课时）

[学情分析]：通过第一章的学习，学生已经具有了有关物质结构（化学键、影响物质物理性质的结构因素）的知识，再通过甲烷的结构和性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度认识并学习有机物性质的有机化学学习模式（典型到一般、结构决定性质）是本节的学习重点和难点。因此，本节教学应遵循认识的渐进发展性原则；紧紧抓住结构与性质的关系展开本节的教学。帮助学生逐步建立有机物学习的立体结构模型（思维模型）。

[知识与技能]：1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。

2.了解烷烃的物理性质和化学性质。

3.理解同系物、同分异构现象和同分异构体的概念.

[过程与方法]：1、基本学会烷烃同分异构体的分析方法，能够书写5个碳原子以下烷烃的同分异构体结构简式。

2、从甲烷的性质推导到烷烃的性质的过程中，学会从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法。

[情感与价值观]：通过实践活动、探究实验和多媒体动画等，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望。

[教学重点]：烷烃的结构特点。

[教学难点]：主要是学生有机物立体结构模型的建立，具体体现在如何将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。

[教学过程]：

【复习】叙述取代反应的特征，写出甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式。

（强调：有机物应用结构式或结构简式，连接号用“→”）

【问题】观察课本62页的图3---4 几种烃的结构式和球棍模型，试归纳出它们的分子结构的特点。

【小结】（1）组成元素相同；（2）都是由单键形成的“饱和烃”

（3）碳链呈“锯齿”状；（4）C—C、C—H键可以旋转

烷烃-------碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余的价键均与氢原子结合，每个碳原子的化合价都达到“饱和”这样的烃叫做饱和烃，也叫烷烃。

一、烷烃的结构特点

物质	分子式	结构式	结构简式
甲烷	CH4
乙烷	C2H6
丙烷	C3H8
丁烷	C4H10
戊烷	C5H12

（学生完成）

【问题】根据上述操作所得符合通式CnH2n+2的系列化合物有什么异、同点？

A．不同点表现在组成上：①分子式不同、相对分子质量不同②相差一个或多个CH2基团

B．相同点表现在结构上：①单键（只有2种键型，C—C、C—H）； ②链状（锯齿形，即链状而非直线）；③“饱和”——每个碳原子都形成四个单键；④通式：CnH2n+2(n≥1)。

二、同系物及其特点（烷烃）

【问题】在甲烷分子的任意一个C—H上，插入一个CH2基团，得到物质A，再在A末端的C—H键中插入一个CH2，得C，依次类推……，得到的系列物质在组成上和结构上具有什么特点？将操作结果填入下表（ppt演示）

比例模型	结构式	操作	分子式
			CH4
		CH4+1×CH2	C2H6
		CH4+2×CH2	C3H8
		CH4+3×CH2	C4H10
		CH4+4×CH2	C5H12
		CH4+m×CH2	CnH2n+2
CH4+m(CH2)==CH2·2H·(CH2)m==(CH2)m+1·2H ==C(m+1)H2(m+1)+2 设n==m+1,有CnH2n+2