高二化学甲烷备课资料

用心爱心专心121号编辑1高二化学甲烷备课资料〖教学目的要求〗1、通过确定甲烷分子式的教学，使学生初步掌握确定气态分子式的方法。2、在复习碳原子的原子结构和共价键知识的基础上，要求学生掌握甲烷的电子式、结构式的写法，并了解甲烷分子式的正四面体结构。3、掌握甲烷的重要化学性质，并学习甲烷的实验室制法和收集方法。〖教学重点〗甲烷的化学性质和取代反应〖课时分配〗2课时〖教学过程〗第1课时【复习提问】1、什么叫有机物，组成有机物的元素主要有哪几种？2、大多数有机物分子里碳原子以几个什么键与其他原子相结合？这些原子聚集时成何种类型的晶体？【新课】烃——仅由C、H两种元素组成的有机物叫烃，也叫碳氢化合物甲烷是烃类里分子组成最简单的物质。一、甲烷的物理性质及存在1、物理性质【展示】一瓶已收集的甲烷气体]⑴无色、无味气体⑵在标准状况下，ρ=0.717g·L-1⑶极难溶于水2、存在⑴在池沼底部和煤矿的坑道里的植物残体在隔绝空气的条件，经过微生物的发酵作用能产生甲烷，所以甲烷也叫沼气和坑气⑵某些地方的地下深处蕴藏着大量的天然气中含有80-90%（体积比）的甲烷。二、甲烷的分子组成和结构1、甲烷的分子组成通过实验测定甲烷由C、H两种元素组成，在标准状况下测得其ρ=0.717g·L-1，通过定量分析，甲烷中质量分数为：C%=75%，H%=25%。那么1mol甲烷分子中含几摩尔C、H原子呢？M=0.717g·L-1×22.4L·mol-1=16g·mol-11mol甲烷分子中含C原子的物质的量：1×16×75%÷12=1(mol)1mol甲烷分子中含H原子的物质的量：1×16×25%÷1=4(mol)所以甲烷分子式为：CH4即1个甲烷分子中含有1碳原子和4个氢原子，那么这几个原子又如何结合成分子呢？其结构如何？2、甲烷的分子结构我们知道由于碳原子最外电子层有4个电子，常以4个共价键与其他原子相结合形成分子。所以甲烷中1个C原子可与4个H原子形成4对共用电子对，形成4个共价键。【练习】书写甲烷的电子式⑴电子式：HH:C:HH用心爱心专心121号编辑2⑵结构式：——用短线来代表一对共用电子对的图式HH—C—HH⑶键参数以上甲烷结构式是甲烷分子平面结构式，它虽然可以初步说明C、H各原子间的结合情况，但并不能够说明分子里各原子在空间分布的实际情况。【展示】甲烷的分子球棍模型CH4分子中1个C与4个H形成一个四面体，C在正四面体中心，4个H在正四面体的4个顶点。①键角：109°28ˊ正四面体②键长：C-H键键长：1.09×10-10m③键能：413KJ·mol-1但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。三、甲烷的制法1、原料：无水CH3COONa和干燥的碱石灰（NaOH和CaO）。2、反应原理：CH3-C-ONa+NaOH△→Na2CO3+CH4↑CaO的作用①干燥剂（吸收反应中的水分产生）②疏松剂（使生产的CH4易于外逸）③防止试管破裂（防止NaOH在高温下与玻璃反应）3、装置【提问】制氧气、氨气的发生装置如何？反应原料有何特点？条件如何？⑴发生装置制甲烷的原料与制氧气、氨气相似，反应物均为固态，而且反应都需要加热，所以可用同样的发生装置（S+S→△）。【提问】制甲烷装置中试管口为何要略向下倾斜？⑵收集装置【提问】实验室收集气体时根据什么来选择收集装置？——在通常情况下，不与空气反应且密度比空气大的气体可用“向上排空气法”，密度比空气小的可用“向下排空气法”；难溶于水的气体“可用排水法”。CH4难溶于水，密度比空气小，所以可用排水法或向下排空气法，但用向下排空气法收集CH4时难于验满。故一般采用排水法4、副反应如反应加热过猛，则2分子的CH3COONa发生分解并生成丙酮：2CH3COONa△→(CH3)2C=O+Na2CO3【小结】甲烷的结构和实验室制法。〖布置作业〗P73——习题3、4。第二课时【复习提问】1、写出制取甲烷的反应原理。2、写出甲烷的结构式，怎样理解甲烷分子是正四面体结构，分子是否具有极性？【新课】用心爱心专心121号编辑3四、甲烷的化学性质及用途【演示实验4-1】甲烷的实验室制法。【演示实验4-2】甲烷与高锰酸钾酸性溶液、滴有酚酞的氢氧化钠溶液和滴有石蕊的稀硫酸反应。——实验4-2中无明显现象发生，证明：1、在通常情况下甲烷比较稳定。跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不反应。但甲烷的稳定性是相对的，在特殊条件下，也会发生某些反应。2、氧化反应——燃烧【演示实验4-4】甲烷在空气中燃烧——火焰呈淡蓝色，烧杯内部有水蒸气凝结，石灰水变浑浊，同时放出大量的热。证明：甲烷燃烧时有二氧化碳和水生成（其他烃类的燃烧产物也如此）CH4+2O2点燃→CO2+2H2OCxHy+(x+y/4)O2点燃→xCO2+y/2H2O用途：甲烷燃烧时要放出大量的热，故甲烷可用作燃料。注意：如果点燃甲烷和氧气（或空气）的混和物，它立即发生爆炸，爆炸极限为：空气中含甲烷：5—15%氧气中含甲烷：5.4—59.2%。因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。3、加热分解在隔绝空气的条件下，加热到1000℃以上，甲烷就会分解生成炭黑和氢气。CH4高温→C+2H2用途：分解生成的炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨、油漆等。4、取代反应【阅读】P69—71——⑴取代反应⑴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。甲烷分子里H原子在一定条件下可被其他某些原子逐步取代而发生取代反应。【演示实验4-3】甲烷与氯气的取代反应实验结果表明：在室温下甲烷氯气混和物可以在黑暗中长期保存而不起反应。但在光照的条件下就会发生反应，黄绿色的氯气就会逐渐变淡，出现油状小液滴，再加滴有紫色石蕊试液的水溶液少许，溶液呈红色，证明有酸生成。H光HH-C-H+Cl-Cl—→H-C-H+H-ClHH（一氯甲烷）生成一氯甲烷，但反应并没有停止，生成的一氯甲烷仍然继续跟氯气作用依次生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷。【练习】（幻灯）写出一氯甲烷与氯气依次反应的化学方程式。H光HH-C-Cl+Cl-Cl—→Cl-C-Cl+H-ClHH（二氯甲烷）H光ClCl-C-Cl+Cl-Cl—→Cl-C-Cl+H-Cl用心爱心专心121号编辑4HH（三氯甲烷）Cl光ClCl-C-Cl+Cl-Cl—→Cl-C-Cl+H-ClHCl（四氯甲烷）⑵甲烷氯化物的比较（幻灯）一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷俗名————氯仿四氯化碳分子式CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态气态液态液态液态用途局部麻醉剂溶剂溶剂、防腐剂溶剂、灭火剂象这种烃分子H原子被卤素原子取代的化合物叫做卤代烃。⑶取代反应与置换反应的比较（幻灯）取代反应置换反应反应中物质的特征一般生成物无单质，反应物中可有可无。反应物、生成物中必有一者为单质。条件反应受催化剂、光等影响较大。在水溶液中进行，遵循金属和非金属活动性顺序。反应特点逐步取代，很多反应是可逆的。反应一般不可逆。【小结】甲烷的化学性质和取代反应的概念。〖布置作业〗P73——习题5、6。高二化学甲烷教学目标知识技能：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；知道甲烷的正四面体构型；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。能力培养：观察能力、计算过程的逻辑思维能力训练；自学和阅读能力的培养。科学思想：认识物质结构本质，能透过现象看本质；关心社会、环境、能源等问题。科学品质：利用有机化学的入门学习，提高学生学习化学的兴趣；主动参与学习，成为学习的主人；体会计算过程的严谨，培养有序、认真的学习态度。科学方法：准确地观察实物、模型；初步学会处理数据和资料；利用模型法帮助思维，理论联系实际，建立具体和抽象的联系。重点、难点甲烷的分子结构；气态烃分子式的确定方法和步骤。教学过程设计教师活动学生活动设计意图【复习】课堂练习1．什么是有机物？组成有机物的元素主要是哪几种？H2CO3、CO2、CO是有机物吗？思考，一人回答问题，辨别概念，及时纠正。回忆上节内容，为提出烃概念作铺垫。辩证地理解概念内涵与外延。【强调】有机物是含碳元素的化合物，但不是所有领悟。进一步理解有机物和有机化用心爱心专心121号编辑5的含碳元素的化合物都是有机物。学的概念。【引入】有机物有很多种类，其中一类叫作烃。今天我们共同来学习烃。倾听。提出本节学习内容，明确学习目标。【板书】第二节甲烷【指导阅读】请同学阅读课本第65页正文第一段，熟悉烃的概念，并画出其中的关键词。阅读课文，画出重点字词。指导阅读，找重点，体会概念的严谨。培养阅读的能力。【板书】烃——有机物；仅含碳、氢学生加深概念理解。【投影】课堂练习2．下列物质属于烃的是：A．H2S，B．C2H2，C．CH3Cl，D．C2H5OH，E．CH4，F．H2，G．金刚石，H．CH3COOH，I．CO2，J．C2H4观看投影，辨别概念，直接应用，一人回答，其余补充。及时应用，感知概念，回忆初中学习的有机物的简单知识。续表教师活动学生活动设计意图【说明】烃读音tīng，碳的声母和氢的韵母的组合。朗读，动口。学会正确读音。【软件演示】观看多媒体演示，面露喜色，体会文字之妙处。激发学习兴趣，有助记忆，为后续学习打下基础。【设问】有机物中最简单的是什么？（学生总结）回答：有机物中必含碳，则还需另一种元素，最简单的为氢，故烃是有机物中最简单的。揭示事物之间的内在联系和本质。启发学生思考、回答。【设问】烃中最简单的是什么呢？回答：在C、H化合物中，含一个碳原子时最简单，则甲烷为最简单的烃。启发思考，为引出甲烷教学打下认识基础。【板书】甲烷是最简单的烃一、甲烷的存在（自然界）记笔记。用心爱心专心121号编辑6【指导阅读】课本第65～66页知道甲烷存在和俗名的来源。阅读、归纳、总结，学会概括，完成笔记。培养学生的读书自学的能力。【投影】看投影，记忆俗名。介绍俗名来源，说明事物的联系性。【设问】甲烷有什么用途呢？有什么优点呢？同学们总结。总结得出：能源，对空气无污染。科学与社会的关系，渗透环保、能源问题。关心社会。【展示】展示一瓶纯净甲烷的气体，让学生观察气体的色、态，指导学生闻气体气味的方法。观察甲烷的颜色、状态、闻气味。熟悉甲烷的物理性质。续表教师活动学生活动设计意图【指导阅读】课本第65页。要求学生从色、态、气味、溶解性、密度等方面去认识。归纳甲烷的物理性质，记笔记，或在书上划重点。学习粗读和精读，培养自学能力。【强调】学生简要记忆甲烷的物理性质。总结物理性质：无色，无气味，气体，密度约为空气的一半，极难溶，易燃烧。记忆重点词句，学会精读，养成良好读书习惯。【设问】那么甲烷分子具有什么样的结构呢？思考。提出新问题，引起学生注意。【板书】二、甲烷分子的组成和结构1．分子组成的推导【投影】课堂练习3．已知：甲烷的气体密度在标准状况下为0.717g/L，其中含碳的质量分数为75％，含氢质量分数为25％，求甲烷的分子式。计算、推导。题目设疑，引出甲烷分子式，体会计算步骤。【板书】解：1．计算甲烷的摩尔质量因为摩尔质量=气体摩尔体积对照板书，完成解题过程，进行修改，进行自我评价。给出清晰的解题步骤，为后续解题提供样用心爱心专心121号编辑7×密度=22.4L/mol×O.7179/L=16g/mol所以甲烷的分子量为16。2．按分子量和质量分数计算一个甲烷分子中C、H原子的个数C原子数：16×75％÷12=1H原子数：16×25％÷1=4所以甲烷的分子式为CH4。板、示范。培养学生的有序思维，感悟求知历程。【讨论】指导学生共同讨论完成气态烃分子式求法的基本解题步骤，形成基本解题方法。归纳，完成下列解题步骤。气态烃化学式的推导：气体密度（标准状况）↓×22.4L／mol摩尔质量（g／mol）（式量）↓×各元素质量分数烃分子内各元素质量↓÷各原子相对原子质量引路，点拨。培养严谨的科学态度和逻辑思维能力。续表教师活动学生活动设计意图一个分子内原子的数目↓分子式【课堂练习】4．课本第65页习题4。计算，3