(公开课)甲烷教学设计

主题：第三章 第一节 最简单的有机化合物——甲烷

第一课时——甲烷的化学性 化学组 王英

一、教学目标：  知识与技能：

1．了解甲烷在自然界中的存在和用途； 2．认识甲烷的正四面体结构； 3．了解甲烷的物理性质和化学性质。  过程与方法：

1．通过观察甲烷分子的空间构型模型、观看甲烷发生取代反应的多媒体模拟反应历程，增强学生对甲烷分子空间构型这类抽象的知识的理解，提高空间思维能力；

2．让学生体会由结构推性质和由性质推结构的过程与方法，形成严谨的学习态度。  情感态度与价值观：

1．使学生初步掌握研究物质的方法—结构解析、推测物质可能的性质，培养学生严谨的科学态度和积极的探索精神；

2．与日常生活紧密结合，了解甲烷对于人类日常生活及身体健康的重要性，形成环保意识及关心能源、社会问题的意识。 二、教学重点、难点：

 重点：甲烷的结构特点和甲烷的化学性质。

 难点: 甲烷的结构和甲烷的取代反应 三、教学方法：

讲授、讨论、实验探究、多媒体辅助、小组合作、类比等教学方法。 四、教学用具：

PPT课件，课本P61“科学探究”中的相关实验仪器及药品 五、教学过程：

➢ 环节一：导入新课（1分钟）

【新闻导入新课】有关2014年7月8日新疆“大黄山”瓦斯爆炸新闻导入课题。

【过渡】新闻中的“气”指什么气体？主要成分是什么？为了合理开发并利用这些新能源,我们今天要来研 究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质. 。 【板书】§3-1 最简单的有机物——甲烷 【介绍】本节课学习目标 及本节课重难点。 ➢ 环节二：自主学习检测

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【讲】现在我们以抽签题号答题方式进行。并讲述答题规则。

【课件】展示7个数字，让点到名字的学生任意选择题号准确答题。（4分钟） 1、甲烷的存在（C层次学生回答） 2、甲烷的物理性质

3、甲烷的组成与结构（C、B层次学生上黑板写）

化学式：____________ 电子式：____________ 结构式：____________空间结构：___________ 4、甲烷的稳定性

5、是一道空题，给学生惊喜，且能加上1分 6、甲烷的氧化性 7、取代反应概念的理解

【学生板书】1.分子式：CH4 2.电子式：

3.结构式：

CH4（g） + 2O2（g）

【评价】教师点评并用课件展示答案。 ➢ 环节三：重点、难点探究 ➢ 1、甲烷的分子构型

【过渡】能不能通过结构式得出甲烷的分子构型就是平面正方形呢？

【合作探究1】探究问题：能不能通过结构式得出甲烷的分子构型就是平面正方形呢？为什么？如果不是，那甲

烷分子中的原子在空间是如何分布的？要求：小组讨论2分钟，展示答案不超过2分钟。 【小组讨论】（2分钟）

【A层次学生展示答案】不能，如果是平面正方形结构，C—H键之间的夹角是90°和180°，再有，甲烷分子中4个C—H键的长度和强度都是相等的，且每两个C—H键之间的夹角，都是109°28′,也相等。不符合客观事实。甲烷应该是正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的顶点。。 【教师点评】分析得很好，本组可以加上3分。

【补充】这样看来甲烷的结构式并不能代表其真实的空间构型，但是为了简便起见，一般只写有机物的平面结构式。

【展示】为了加深同学们理解和记忆，我们再一起来观察甲烷分子的球棍模型和比例模型。 （实物展示）甲烷分子的球棍模型和比例模型：【动画】演示甲烷正四面体结构。

CO2（g） + 2H2O（l）

【小结】甲烷的结构特点：甲烷分子是以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构，其中四个C—H键

的键长都是相等的、键角都是109°28′。 【课件】展示甲烷的结构特点。 ➢ 小试牛刀

【课堂练习】能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是（D ） A.甲烷的四个碳氢键的键能相等

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B.甲烷的四个碳氢键的键长相等 C.甲烷的一氯代物（CH3Cl）只有一种 D.甲烷的二氯代物（CH2Cl2）只有一种

➢ 2、甲烷的性质

【过渡】我们知道，物质的结构决定其性质，那么甲烷的正四面体型结构决定其具有哪些化学性质？ 【板书】性质

1. 甲烷的物理性质略（自学测试环节已经讲述不再重复）

2、甲烷化学性质 【板书】

【过渡】同学们都知道酸性高锰酸钾溶液氧化性很强，那甲烷能否也一样能使酸性高锰酸钾溶液褪色？现在我们

就一起来观看这个实验现象。

【实验视频】把甲烷通入盛有酸性高锰酸钾溶液中，观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色。 【实验现象】酸性高锰酸钾溶液没有褪色。

【结论】不仅仅是酸性高锰酸钾，把甲烷通入溴水中、强酸强碱也都不发生反应。

【引导】我们知道，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。甲烷与强酸强碱强氧化剂不发生反应，说明什

么？

【学生答】甲烷分子中的C—H键比较牢固，不易断裂，所以通常条件下，甲烷性质稳定。 【板书】（1）.通常条件下，性质稳定。

【过渡】我们都知道一般有机物都可以燃烧生成CO2和H2O，同样最简单的有机物——甲烷也可以与氧气在点

燃条件下反应生成CO2和H2O。

【板书】（2）.氧化反应

CH42O2点燃CO22H2O

【引导】现在请同学们注意观察甲烷气体燃烧时的想象，并思考如何检验其燃烧产物。 【实验视频】甲烷的燃烧。

【合作探究2】如何验证甲烷的燃烧产物？（1分钟）

【学生展示】在火焰的正上方罩一冷而干燥的烧杯，看到烧杯内壁上有水滴生产，将烧杯快速倒过来， 往烧杯中加入澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。说明产物有水、二氧化碳 。 【学生点评】说出该学生的观点。

【师点评】两个小组同学都很认真，回答正确，给他们都加上3分。

【讲】甲烷燃烧产物是CO2和H2O，无污染，且放出大量热，是很好的气体燃料，现在有很多出租车用的就是

天然气，经济又环保。可以造福于人类。但必须注意，如果空气中甲烷含量达到5%-15%时，遇到火花就会立即爆炸，所以煤矿矿井里必须采取安全措施，如通风、严禁烟火等，以防止甲烷与空气混合物的爆炸事故发生。 因此，甲烷气体在点燃前需要验纯。

【设疑]】请大家观察这个化学反应方程式与我们以前学习的有什么不同？是什么原因呢？

【学生回答】化学方程式中间用（箭头）而不是用（等号），这主要因为有机物参加的化学反应往往比较复杂，副反应比较多，我们写出来的是其主要反应。

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【过渡】甲烷除了能在点燃条件下与氧气发生氧化反应外，还能在光照条件下，与氯气发生反应。 【板书】3.甲烷的取代反应

【讲】在看这个实验视频前，交给同学们两个任务：一、观察并描述实验现象；二、思考产生现象的原因。 【实验视频】甲烷和氯气在光照条件下的取代反应。

【描述】现象： 氯气的黄绿色逐渐变浅；量筒内壁产生油状液滴 ；量筒内液面上升 ； 量筒内有少量白雾。 【课件】展示实验条件：光照；

实验现象：1.氯气的黄绿色逐渐变浅；2.量筒内壁产生油状液滴 ；3.量筒内液面上升 ；4量筒内有少量白雾。 【合作探究3】分析产生这些实验现象的原因。（2分钟）

【展示答案】颜色变浅，说明CH4和Cl2的混合气体在光照下发生了化学反应；量筒壁上出现油滴，说明反应中 生成了新油状物质；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； 量筒内有少量白雾，说明有HCl生成。 【学生点评】说出该学生的观点。

【师点评】两个小组同学都很认真，回答正确，给他们都加上3分。

（动画模拟）学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学动画，教师一边解释反应原理。

【讲】上述反应没有到此终止，CH3Cl与Cl2继续依次反应。现在请同学们试写出其余方程式。

光

光

光

【学生板书】 CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl

止，那甲烷与氯气的产物应该有几种？哪一种物质最多？

【答】五种，生成了四种有机物，一种无机物氯化氢，氯化氢最多。

【讲】这四种取代产物都难溶于水，常温下，一氯甲烷是气体，另外三种都是油状液体。

【讲】甲烷与氯气的取代反应是一种连琐反应，第一步反应一开始，后续反应立即进行，且前面的反应也没有停

【过渡】刚才我们用方程式分析了甲烷与氯气的取代反应，再通过动画来模拟这个反应，请同学们归纳取代反应

的概念。

【动画演示】甲烷与氯气的四步取代反应

【学生】像这样，有机物分子里的原子或原子团被其它原子或原子团替代的反应，被称为——取代反应。。 【课件】判断下列反应属于取代反应的是（ ） 高温

A．CH4――→C＋2H2 B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2 点燃

C．CH4＋2O2――→CO2＋2H2O 光

D．CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl

【小结】从以上几个取代反应，我们可以看出，取代反应的反应物可以有单质，也可以没有单质，生成物一般没

有单质,而置换反应的反应物和生成物都有单质，取代反应和置换反应是不同的。

【强调】甲烷发生取代反应常注意的问题。

【课件】甲烷取代反应注意：反应条件是光照，暗处不发生反应，日光直射会爆炸；反应物是纯卤素；取代产物

4

是4中卤代物的混合物。

【过渡】性质决定用途，甲烷燃烧放出大量热，可以做燃料，甲烷的取代反应有什么应用吗?

【讲】反应生成的一氯甲烷可做局部麻醉剂，三氯甲烷，四氯甲烷都是重要的有机溶剂，四氯化碳还可做灭火剂。

所以说甲烷是化工生产的重要原料。

【合作探究4】学生总结本节主要内容。 【板书】四、用途

1.清洁能源 2.化工原料

【讲】甲烷的用途还不止这些，同学们有兴趣的话，可以在网上收集整理甲烷的更多用途。 【总结】总结本节课所讲的相关内容。 【布置作业】《化学固学案》P129相应习题。 【板书设计】

第一节：最简单的有机化合物——甲烷

一、甲烷的结构

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 二、甲烷的物理性质

无色、无味，密度比空气小，极难溶于水，容易燃烧的气体。 三、甲烷的化学性质 1、氧化反应

CH4（g） + 2O2（g）

CO2（g） + 2H2O（l）

2、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、甲烷的用途

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