第一节最简单的有机化合物甲烷第1课时教案

第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的性质课时教案教学目标知识与技能1.使学生知道甲烷的结构式、电子式和甲烷分子为正四面体结构。2.使学生通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理。过程与方法1.使学生初步体会有机物分子结构的特点及其对性质的影响。2.通过甲烷取代反应的探究，使学生初步学会化学中对有机物进行科学探究的基本思路和方法。情感、态度与价值观1.通过甲烷性质的学习，让学生体会有机物跟无机物的区别和联系，初步形成对有机化学领域的学习兴趣，体会有机物在生活、生产中的重要研究价值。2.通过能源危机及可燃冰开发情况的了解，让学生感受到化学科学与生产和社会发展的密切联系，增强社会责任感和使命感，并体验科学探究的喜悦。重点难点教学重点甲烷的结构特点和取代反应。教学难点建立甲烷的立体结构模型，从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。教具准备教具内容主要用途收集有甲烷和氯气的试管、水槽、烧杯、铁架台、润湿的蓝色石蕊试纸、酸性KMnO4溶液、澄清石灰水、甲烷的球棍模型、甲烷的比例模型教师演示实验使用多媒体课件、投影仪多媒体教学课内探究案学生课堂学习使用教学过程教学环节教师活动学生活动导入新课方案一播放视频——有机化合物从今天起，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各领域中都起着重要作用。有机化合物有两个基本特点：数量众多、分布极广。其中仅含碳和氢两种元素的有机物称为烃。人们熟悉的甲烷就是最简单的烃，也是最简单的有机物。今天我们就来学习甲烷。观看。聆听。方案二猜一猜：它是一种最简单的有机化合物；它由植物的残体在隔绝空气的情况下发酵分解而得；它是三大化石燃料之一；近年来频发的煤矿瓦斯爆炸就与它有关，它是谁?思考、回答。新知学习学习探究一、甲烷的性质展示装有甲烷气体的储气瓶(瓶中留有少量水)。通过观察，甲烷的物理性质都有哪些？思考、交流。回答。归纳整理1.甲烷的物理性质：无色、无味、密度比空气小，极难溶于水。学习探究播放视频——甲烷来源我国是世界上最早发现和利用天然气的国家，比西方要早1300年。现在我国天然气利用发展很快，常与石油和煤炭伴生，在油田和煤矿附近往往有天然气，是“清洁”的燃料，无毒并且热能高。很多城市由烧煤改烧天然气后，酸雨的危害明显减弱。我国的天然气已探明观看。聆听。储量为1.37万亿立方米，居世界第19位。主要分布在中西部的四川、重庆、甘肃、青海、新疆等地区及海底。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，它还是一种重要的化工原料。“西气东输”就是将新疆等地的天然气，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。归纳整理2.甲烷的存在：天然气田、煤矿坑道、池沼等。问题探究3.甲烷的分子组成和结构已知甲烷的分子式为CH4，请同学们写出：①甲烷的电子式；②甲烷的结构式。书写。归纳整理分子式：CH4电子式：结构式：新知学习实践活动我们知道了甲烷的分子式和结构式，只能表示甲烷分子中碳、氢原子的结合方式，但不能表示甲烷分子中原子在空间的排布情况。那么甲烷分子的结构是什么样的呢？按课本要求进行活动：图3-1-9甲烷分子结构示意图参与活动。归纳整理经过科学实验证明，甲烷分子具有正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上，4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等。图3-1-10甲烷分子的空间构型：正四面体结构结构式表示分子内各原子的成键情况；球棍模型能表示分子内各原子在空间的相对位置和立体构型；比例模型能表示分子内各成键原子的相对大小和在空间的相对位置。学习探究4.甲烷的化学性质我们知道了甲烷的分子结构，那么由这种结构决定的甲烷的化学性质是什么样的呢？阅读课本第61页相关内容。归纳整理通常情况下，甲烷性质稳定。但在特定条件下，甲烷也能与某些物质发生化学反应。问题(1)甲烷的氧化反应甲烷是一种优良的气体燃料，通常情况下甲烷在空气中燃烧，放出热量，火焰呈淡蓝色。请同学们设计一套检验甲烷燃烧产物的思考、归纳。探究装置，同时思考以下问题：点燃甲烷前应进行何种操作？燃烧的产物是什么？怎么检验？归纳整理点燃甲烷前应该验纯，燃烧产物是二氧化碳和水，可以通过将冷而干燥的烧杯罩在甲烷的火焰上方，之后倒转烧杯，迅速倒入澄清石灰水来检验。现象：火焰呈淡蓝色，烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊。化学方程式：CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)注意：①有机化学反应一般用“→”而不用“═”表示。这是因为有机化合物参加的化学反应往往比较复杂，常伴有副反应发生，且常常用结构式或结构简式代替分子式。②若点燃甲烷跟氧气或空气的混合物，可能会立即发生爆炸。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。实验探究我们知道酸性KMnO4溶液具有很强的氧化性，若遇到一般的还原性物质时常常会发生氧化还原反应，自身被还原而使溶液褪色。CH4可以在点燃时被氧气氧化，那么，甲烷能否被酸性KMnO4溶液氧化呢？【探究实验】将CH4通入盛有酸性KMnO4溶液的试管中，观察紫色的酸性KMnO4溶液是否褪色？观察现象，得出结论。归纳整理实验现象：溶液颜色无变化，即不褪色。通常情况下，甲烷很稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，即不与酸性KMnO4溶液反应。新知学习实验探究(2)甲烷的取代反应甲烷在常温下性质稳定，但当条件改变时，还是可以与其他物质发生反应的。【演示实验】课本第61页“科学探究”取2支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定好(如图3-1-11所示)。其中1支试管用预先准备好的黑色纸套套上，另1支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸)。片刻后，比较2支试管中的物质，二者是否出现了区别？图3-1-11甲烷与氯气的反应①你从实验中得到哪些信息？②从所得信息中你能获得哪些启示？观察实验现象。思考。归纳整理①没有光照的试管无变化；光照后的试管内气体颜色变浅，试管壁出现油状液滴，试管内的液面上升，试管中有少量白雾(颜色变浅、出现油滴、水面上升、产生白雾)。②说明CH4和Cl2的混合气体在光照下发生了化学反应，试管壁出现油状液滴说明反应中生成了新的油状物质；试管内液面上升，说明随着反应的进行试管内的压强在减小，即气体总体积在减小。播放视频——甲烷的取代反应在反应中，CH4分子里的一个氢原子被氯分子里的1个氯原子所代替，但是反应并没有停止，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(氯仿)和四氯甲烷(四氯化碳)。化学反应过程：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叫取代反应。注意：①四个反应同时进行，五种产物同时存在，1molH被取代需要1molCl2。②反应条件：光照(在室温暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸)。③由于CH4是正四面体结构，C到H的距离相同，C—H键相同，说明四个H等效。Cl取代等效H中的任意一个几率相同，无顺序可言。学习探究例1在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应后，得到的产物的物质的量最多的是()A.CH3ClB.CH2Cl2C.CCl4D.HCl思考、交流。解析：等物质的量的CH4和Cl2充分反应，有如下反应发生：CH4+Cl2CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl每一个反应都产生HCl，所以产物的物质的量最多的是HCl。答案：D新知学习学习探究例2下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是()A.CH3Cl只代表一种物质B.CH2Cl2只代表一种物质C.CHCl3只代表一种物质D.CCl4只代表一种物质思考、交流。解析：甲烷分子中有4个等同的C—H键，在空间上可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构。本题主要考查学生的空间想象能力和逆向思维能力。本题用“反证法”解答，假设甲烷是平面正方形结构，则CH2Cl2分子里的5个原子必在同一平面上，应有两种结构：和，即代表两种物质，故CH2Cl2只代表一种物质证明甲烷分子不是平面正方形结构，而是正四面体结构。而CH3Cl、CHCl3、CCl4无论是平面结构还是正四面体结构，都只有一种结构。答案：B播放视频——二氯甲烷的分子结构我们学习了取代反应，同学们可不可以把取代反应与四种基本反应类型中的置换反应进行一下比较呢？思考、回答。归纳整理取代反应与置换反应的区别取代反应置换反应反应物和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条件反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性顺序反应程度分步取代，很多反应是可逆的反应一般单向进行反应归属有机反应无机反应巩固练习练习题目见本课时的课时学案。课堂小结本节课我们开始了对有机物的学习，认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质：氧化反应、取代反应。学习中应重点对甲烷和氯气的取代反应加以理解，当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。布置作业作业具体内容见本课时的课时学案。