高中化学必修二甲烷教学设计教案

甲烷一、教材分析《甲烷》内容选自于人教版高中化学必修二第三章第一节。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，而甲烷作为烷烃的最简单分子，学生通过对甲烷的学习能够理解烷烃的通性。该章节对简单有机物的学习也是在为选修五《有机化学基础》做铺垫，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。教材首先从甲烷分子的组成引入，逐步给出分子的结构式，然后利用球棍模型和比例模型介绍空间结构，使学生对甲烷的四面体结构有一个比较清楚的认识，在介绍完甲烷结构之后再分析甲烷的性质。二、学情分析学生在初中化学中已经了解了甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，在必修二第二章的学习中也掌握了化学键与物质结构理论的基本知识，所以学生可以在老师指导下，写出甲烷的电子式和结构式。但学生的空间想象思维还相对较差，并且对比较抽象的原子结构和化学键知识理解不够透彻，因此要让学生在三维空间中对有机物分子真正了解，进而学习其化学性质，最终掌握有机化合物的学习方法。本节课将主要介绍以甲烷为代表的烃的分子结构、性质和主要用途，以及它们的性质与分子结构的关系，让学生掌握好甲烷这一节的知识，能为学生学习烃及烃的衍生物等有机内容奠定良好的基础。三、教学目标（一）宏观辨识与微观辨析1、通过观察辨识甲烷的形态及化学变化的宏观现象。2、能从甲烷的微观层面理解其组成、结构和性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念3、能够从宏观和微观两个角度分析取代反应的过程。（二）证据推理与模型认知基于证据对甲烷的结构进行分析推理，利用实物构建模型（三）实验探究与创新意识1、发现和提出有价值的化学问题，对观察记录的实验信息进行加工得出结论。2、能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究的设想。（四）科学态度与社会责任1、关注与化学有关的社会热点问题，认识资源开发的重要性，培养学生可持续发展意识2、深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系四、教学重难点教学重点：甲烷的结构探究，甲烷与氯气的反应教学难点：甲烷的结构探究五、教学方法实验探究法、讲述法、演示法六、教学准备教学试剂：甲烷，高锰酸钾溶液，溴水教师仪器：试管教学材料：牙签，小番茄，毛豆，ppt七、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图新课导入【多媒体播放“地狱之门”视频】地狱之门之所以会持以自然科学引入课堂，吸引学生注意续不停的燃烧是因为其中含有大量的天然气，那天然气的主要成分是什么呢？【引入】那甲烷是一种什么样的气体呢，今天就让我们一起来学习。观察视频，根据生活常识回答：甲烷力，激发学生学习兴趣。甲烷物理性质和结构探究【展示甲烷气体】老师这里有一瓶甲烷，根据观察以及闻它的气味请同学们总结出甲烷的物理性质。【补充】在收集甲烷的时候可以采用向下排空气法和排水法，这又说明甲烷还有什么物理性质？【提问】生活中大家知道的甲烷主要存在于哪些地方呢？【板书】甲烷一、物理性质和自然界的存在1、物理性质：无色无味气体，难溶于水2、存在：天然气田、煤矿坑道、池沼等【提问】甲烷在标况下的密度是0.717g/L，实验已证实甲烷仅由碳、氢两种元素组成，其中质量分数C%=75%，H%=25%。请同学们推导出甲烷的化学式。根据甲烷的分子式写出其电子式【板书】二、组成与结构1、分子式：CH42、电子式：【引导】在化合物的结构表示中，我们通常将用短线来表示一对共用电子的图示叫做结构式。请同学们书写甲烷的结构式【板书】观察甲烷的形态，扇闻甲烷气味，总结甲烷物理性质：无色无味气体根据排水方法判断甲烷不溶于水，密度小于空气。小组讨论回答：天然气田、煤矿坑道、池沼等小组讨论计算甲烷的分子式为：CH4书写电子式：根据结构式概念书写甲烷结构式：宏观辨识甲烷的物理性质，培养学生的观察总结能力依据生活经验回答问题，体现化学与生活的联系。给出实际数据推导分子式，锻炼学生的信息获取能力和计算能力。利用化学键知识书写分子的电子式，检验学生学习成果，同时帮助学生复习旧知识。3、结构式：【引导甲烷的空间结构探究】甲烷分子中的C原子通过四个单键分别和四个H原子相连，那这五个原子的空间结构是怎样的呢？早在1874年，荷兰物理化学家范霍夫也在思考这个问题。他查阅资料发现在自然界中一切稳定的结构都趋向于最小能量状态。在这种情况下，只有当H原子均匀的分布在碳原子周围的空间时才能达到。如果你是范霍夫，你觉得甲烷有哪些结构？用实物搭建出甲烷可能得空间结构。（小番茄代表碳原子，毛豆代表氢原子，牙签代表共用电子对）【总结学生搭建的模型】同学们搭建的模型大概有两种：一种是平面型，一种是正四面体。那到底哪种才是正确的呢？老师给大家一点提示：实验测得甲烷分子中4个C-H键完全相同，每两个相邻的C-H键之间的键角、键长、键能均相等。【板书】4、空间构型：正四面体【ppt展示甲烷的球棍模型和比例模型】球棍模型表示分子内各原子在空间内的相对位置，比例模型表示各原子的相对大小和相对位置。猜测甲烷中碳原子和氢原子的空间结构。根据教师给出的信息，小组讨论猜想甲烷的空间结构并利用实物搭建模型。根据教师给出的信息修改模型，发现甲烷的空间结构是正四面体。观察球棍模型和比例模型的不同。引入化学史，吸引学生的化学兴趣，有利于培养学生的化学素养。利用实物实际搭建模型，培养学生的空间构想能力，将微观的物质宏观化，帮助学生理解。给予学生提示，降低思考难度，帮助学生更好的判断甲烷的空间结构。甲烷化学性质探究【引入】都说结构决定性质，那甲烷具有什么样的化学性质呢？下面我们就一起来探究【板书】三、化学性质【引导】在课堂最开始我们知识层层递进，帮助学生形成结构决定性质的思维路径。看到“地狱之门”不停的燃烧，这也就说明甲烷能够燃烧，下面我们来看甲烷燃烧的实验视频，请同学们观察并总结记录实验现象。【播放甲烷燃烧实验视频】甲烷的燃烧实际上就是甲烷与氧气的反应，即甲烷的氧化反应。请同学们试着写出反应方程式。【板书】1、氧化反应CH4+2O2→CO2+2H2O【总结讲解甲烷燃烧现象】在书写有机反应方程式时我们一般使用的是“→”。甲烷在空气中燃烧应该是淡蓝色火焰，但由于我们使用的是玻璃导管，其中含有钠元素，所以我们看到火焰是黄色。同时我们看到在点燃甲烷之前有一个验纯的操作。为什么会进行这样的操作呢？我们来看一则新闻（ppt投放新闻图片）【讲述新闻】2020年1月浙江某个施工现场发生爆炸，爆炸的源头是一个厌氧罐，那为什么厌氧罐会发生爆炸呢？调查发现，在厌氧处理过程中会产生大量的沼气，沼气中的甲烷是一种易燃气体，可燃性气体混入空气和氧气点燃都有可能发生爆炸。所以甲烷在点燃前会进行验纯。【提问】那既然甲烷能被氧气氧化，它是否能与高锰酸钾和溴水发生反应呢？我们用实验来验证一下。【总结】甲烷的结构比较稳定，结构决定性质，所以它与高锰酸钾等强氧化剂、强酸、强碱都不会发生反应。观察并记录实验现象：甲烷安静燃烧，产生淡蓝色火焰，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。根据现象判断甲烷燃烧产物中有二氧化碳。书写甲烷燃烧的化学反应方程式。通过沼气爆炸的新闻理解甲烷验纯的目的。猜测甲烷与高锰酸钾和溴水会（不会）发生反应。小组实验：将甲烷通入高锰酸钾和溴水。根据实验现象判断甲烷不与高锰酸钾和溴水反应观察并总结实验现象，培养学生的观察能力和总结能力。对于实验中的异常现象进行解释，引导学生形成求真务实的科学态度。从生活中新闻引出知识点，深刻体会化学与社会生活之间的联系。问题层层递进，引发学生思考，通过实验验证猜想，体现科学探究的正确方法。点燃但是甲烷却能在光照条件下与卤素单质反应。下面我们一起来探究甲烷与氯气的反应。请同学们观看氯气和甲烷反应的实验视频，总结并记录实验现象。【过渡】这是宏观上我们看到的实验现象，下面我们从微观角度分析甲烷与氯气的反应。（播放甲烷与氯气微观反应动画）【讲解取代反应】在反应过程中甲烷分子上的氢原子被氯原子逐一取代，产生了四种不同的取代产物。这种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。请同学们模仿生成CH3Cl的化学方程式写出CH3Cl与氯气进一步反应的化学方程式。（请一位同学上台书写）【板书】2、取代反应CH4+Cl2→CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2→CHCl3+HClCHCl3+Cl2→CCl4+HCl【补充】常温下产生的CH3Cl是气体，CH2Cl2，CHCl3，CCl4都是液体。其中CHCl3，CCl4都是很重要的溶剂。总结实验现象：氯气和甲烷混合后放在光亮处的量筒壁出现液状油滴，量筒内液面上升；套上黑色纸套的量筒无变化。观看甲烷与氯气的反应模拟动画，理解取代反应过程。根据取代反应的概念书写化学反应方程式：CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2→CHCl3+HClCHCl3+Cl2→CCl4+HCl利用动画动态模拟微观现象，变微观为宏观帮助学生理解取代反应过程。甲烷的用途【过渡】结构决定性质，性质决定用途，那大家根据甲烷的性质觉得甲烷有什么用途呢？【板书】四、甲烷的用途【补充】除作燃料和制备溶剂外，甲烷还可大量用于合成氨、尿素和炭黑，生产甲醇、氨、乙炔、乙烯、甲醛等物质。自然界中有一种高效洁净的新能源：可燃冰，结合甲烷性质小组讨论甲烷的用途，回答：燃料，制备溶剂。关注与化学有关的社会热点问题，认识资源合理开发的重要性，具有“绿色化学”观念和持续发展意识。它的主要成分就是甲烷。由于它的资源量广，所以它被人们称为“未来最佳替代能源”。课堂总结【总结】今天我们学习了甲烷的物理性质，分子组成与结构，以及它的化学性质和用途，重点是甲烷的结构和甲烷的取代反应。甲烷是最简单的有机化合物，通过对甲烷的学习掌握结构决定性质，性质决定用途的观念。结合教师板书和笔记，回顾课堂所学，体会结构决定性质，性质决定用途的思维过程。总结课堂，强调重难点，升华课堂。八、板书设计甲烷一、物理性质和自然界的存在1、物理性质：无色无味气体，难溶于水2、存在：天然气田、煤矿坑道、池沼等二、组成与结构1、分子式：CH42、电子式：3、结构式：三、化学性质1、氧化反应CH4+2O2→CO2+2H2O2、取代反应CH4+Cl2→CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2→CHCl3+HClCHCl3+Cl2→CCl4+HCl四、甲烷的用途点燃