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1、第一节最简单的有机化合物甲烷（教案）第第 1 1 课时课时甲烷人教版必修 2 化学第三章第一节第一部分系最简单的有机化合物甲烷的教学内容。必修模块的有机化学具有双重功能，一方面为满足公民基本科学素养的要求，提供有机化学中最核心的知识；更重要的一方面则是为学生进一步进行有机化学的学习打下坚实的基础。甲烷作为高中化学教材中首次涉及的最简单、最基础的有机物，无疑是一把开启有机物大门的钥匙。因此，本节教学的设计，要在学生初中知识的基础上，建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式。设计思想设计思想传统课堂教学模式中，学生处于被动接受信息的地位，不利于学生学习主动性的发挥、探究能力的培养。采用科学探
2、究式课堂教学模式可以提高学生学习的主动性和主体意识，有利于学生自学能力、科学探究能力以及学习习惯的养成。学生可以在科学探究的过程中掌握研究物质的基本方法。本文以甲烷为主题，设计了一堂科学探究形式的教学活动。教学目标教学目标1通过实践活动掌握甲烷的组成和正四面体结构，理解并初步掌握甲烷的取代反应原理。2通过对甲烷性质的学习，初步体会有机物分子的结构特点及其对性质的影响，初步形成对有机化学领域的学习兴趣。3经历对甲烷结构和性质进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力。4发展学习有机化学的兴趣，乐于探究有机化学变化的奥妙，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受有机
3、化学世界的奇妙与和谐。教学重点教学重点甲烷的结构和性质教学难点教学难点甲烷的取代反应教学方法教学方法学案导学法，实验探究法，合作学习法，多媒体辅助教学法。教学准备教学准备1教学用品：多媒体、多媒体课件(自制 PowerPoint 课件、自制 Flash 课件)。2学生学习用品：学案，实验用品(甲烷、KMnO4、浓盐酸等)。教学设计1新课导入播放常见的有机化合物图片，介绍有机化合物与人类生活的密切关系，诸如在衣、食、住、行、医疗、能源及工农业生产等领域所起的重要作用，引出新课的主题甲烷。新课导入顺序：有机化合物图片有机化合物用途引入新课(板书：第一节最简单的有机化合物甲烷)设计意图：通过生产、生
4、活中的实例，使学生切身感受到有机化学就在自己身边，与大家的日常生活息息相关，从而充分激发学生学习有机化学的兴趣。2探究活动 1(探究甲烷的组成及分子式)(1)提出问题：英国科学家道尔顿在 1804 年在沼泽中收集到甲烷并测得甲烷的组成。途径是：电炉加热生成气体通入浓硫酸(测水)碱液吸收(测 CO2)。取 16 g 甲烷燃烧完全后，产物中有 44 g CO2和 36 g H2O。又测得甲烷的相对分子质量为 16，请推断甲烷的组成。1根据题目信息，定性判断出甲烷的元素组成；2如何确定甲烷的分子式？3用一条短线表示一对共用电子对的图示叫做结构式，请表示出甲烷的电子式和结构式。(2)师生活动学生思考并
5、展开讨论。引导学生根据有机物燃烧生成二氧化碳和水，判断一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。引导学生分析甲烷的相对分子质量，计算得出甲烷中没有氧元素。学生汇报甲烷的电子式。引导学生根据甲烷的电子式推出甲烷的结构式。学生自己建立正确而系统的甲烷表示方式。设计意图：通过探究活动，首先使学生了解科学意义上测定有机物的组成通常采用燃烧法；其次，通过一系列的探究引导，使学生确定定量测定是研究有机物组成的一般方法，为学生后续学习奠定科学基础。3探究活动 2(探究甲烷的结构)师生活动(建立甲烷的空间构型)已知甲烷分子中四个 CH 键的长度以及彼此之间的夹角完全相同，预测甲烷分子可能具有的结构。学生汇报可能的两
6、种结构平面正方形或正四面体。引导学生利用二氯取代产物的种类分析甲烷的空间构型。学生自己建立甲烷正确的空间构型。设计意图：根据所给信息引导学生发散思维，大胆猜想，首先可培养学生逻辑推理的能力；其次由于甲烷空间构型的建立，遵循了学生的认知规律，使学生在探究过程中获得成就感，从而更进一步激发了学生的探究欲望。4探究活动 3(探究甲烷的物理性质)(1)学生实验：观察集气瓶中的甲烷气体。将集气瓶倒置于水槽中，观察现象。(2)学生汇报实验结果。(3)师生活动 1：引导学生根据实验现象，总结得出甲烷是无色、无味的气体，不溶于水，比空气轻。(4)师生活动 2：引导学生根据甲烷的物理性质推测甲烷的收集方法排水法
7、或向下排空气法。设计意图：探究甲烷的物理性质不仅可以培养学生观察问题、解决问题的能力，同时为甲烷完整性质的建立提供丰富的感性材料。5探究活动 4(探究甲烷的化学性质)(1)师生活动 1：引导学生根据甲烷的组成元素将甲烷划分为非金属气态氢化物，回顾非金属气态氢化物的通性。(2)学生总结得出a.水溶液既可呈酸性，也可呈碱性。b.一般具有还原性，能跟活泼的非金属单质和一些强氧化剂(如酸性 KMnO4溶液、浓硫酸、浓硝酸等)反应。c.元素的非金属性越弱，气态氢化物越不稳定。(3)师生活动 2：引导学生根据已有知识大胆猜想甲烷的化学性质。(4)学生交流：1.CH4的水溶液可能呈酸性、也可能呈碱性。2.C
8、H4可能有强的还原性(可能与比碳活泼的非金属单质及其他强氧化剂反应)。3.CH4可能具有不稳定性(受热易分解)。(5)学生实验：1.用湿润的 pH 试纸，检验 CH4气体。2.将 CH4通入酸性 KMnO4溶液中，观察现象。3.将 CH4通入溴水溶液中，观察现象。4.把 CH4通过灼热的硬质玻璃管，观察现象。(6)学生汇报实验结果：上述实验均无明显的实验现象。说明 CH4在化学性质上比较特殊比预测要稳定得多。(7)引导学生解释实验结果：CH4中 CH 键比较牢固；CH4具有较稳定的结构；CH4在水中难溶解，更不能发生电离及与水反应，CH4不会表现出酸碱性。设计意图：学生新知识体系的形成是建立在
9、已有经验的基础上，所谓温故才能知新。而从旧知识体系到新知识体系的迁移，更容易引起学生的共鸣，激发学生的学习兴趣。尤其当实验结果和猜想产生较大距离时，更加激发了学生强烈的探究欲，最终使学生的认知结构发生了从同化到顺应的转变。6探究活动 5(1)教师实验：向 2 支盛有甲烷的试管中(其中一支用黑纸包好)，分别快速加入 0.5 gKMnO4和 1 mL 浓盐酸，然后迅速地轻轻塞上胶塞，放在试管架上；没有包黑纸的试管在室内光线下照射；等待片刻，观察现象。(2)学生汇报观察结果：室温时，混合气体无光照时，不发生反应；光照时，瓶内气体颜色逐渐变浅，瓶壁出现油状液滴，瓶中有少量白雾。(3)师生活动 1：引导
10、学生根据所观察到的现象，总结得出CH4在光照条件下能与卤素单质发生取代反应。(4)师生活动 2：引导学生分步分析甲烷与氯气反应的化学方程式，得出取代反应的概念，并与置换反应的概念作对比。(5)师生活动 3：引导学生分析甲烷与氯气发生取代反应的产物一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的结构以及性质对比。(6)师生活动 4：引导学生了解事物总是一分为二的，甲烷的稳定性也是相对的：在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应；CH4可燃；CH4在高温下能分解。设计意图：学生在解疑释惑的同时构建新知识体系，同时对结构讨论过程中涉及的甲烷的性质进行小结，使学生初步掌握学习有机的思维方法。7课堂小结(1)总结甲
11、烷的结构和性质。(2)谈谈本节课所获得的学习有机物的知识和方法。点评：让学生学会观察、学会分析、学会总结。8拓展延伸(1)请写出 C2H6的电子式和结构式，并通过与 CH4结构和性质比较分析其化学性质，写出有关的化学方程式。(2)上网查询，进一步了解甲烷与工农业生产及日常生活的联系。(3)结束语。设计意图：将布置作业改为拓展延伸，不仅说法上有新意，而且在内容上也有创新(将学习任务富有了课堂探究活动向课后延伸的意味)。课堂结束语简练、优美，意在进一步激发学生学习的兴趣。参考练习1实验室里可按下图所示的装置干燥、储存气体 R，多余的气体可用水吸收，则 R 是()ANO2BHClCCH4DNH32将
12、 O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中，在 150 时，电火花引发反应后，容器中的压强为零，将残留物溶于水，无气体逸出，由此作出的正确结论()A残留物中含有 NaOH、Na2CO3、NaHCO3B残留物中只含有 Na2CO3C残留物中只含有 NaOH 和 Na2CO4D原混合物中甲烷和氧气体积比为 213在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后，得到产物物质的量最大的是()ACH3ClBCHCl3CCCl4DHCl4下列叙述错误的是()A点燃甲烷前不一定要事先验纯B甲烷点燃能放出大量的热，所以是一种气体燃料C煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以免发生爆炸事故D甲烷可用来制炭黑和氢气
13、5由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种，下列判断正确的是()A将气体通入 KMnO4溶液，溶液颜色无变化，该气体一定是甲烷B在导管口点燃该气体，火焰呈浅蓝色，用干燥的冷烧杯罩在火焰上方，杯壁有水滴产生，该气体一定是甲烷C点燃该气体，火焰呈浅蓝色，用沾有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方，烧杯壁上有白色物质产生，该气体一定是甲烷D若上述 B、C 的现象均能出现，则可判断该气体一定是甲烷6煤矿的开采过程中，有时会溢出瓦斯(主要成分是甲烷)，当空气中甲烷的体积分数达到 5%15.4%时，遇到明火就会发生爆炸，因此矿井中需要不断地通风换气，以预防瓦斯爆炸。当甲烷与空气中的氧气恰好完全反
14、应时，产生的爆炸最为强烈，此时甲烷的体积分数约为(空气中约含有 1/5 体积的 O2)()A2.5%B7.5%C9.1%D10%7 用 于 制 造 隐 形 飞 机 的 某 种 物 质 具 有 吸 收 微 波 的 功 能，其 主 要 成 分 为，它属于()A无机物B烃C离子化合物D有机物8如下图，某气体 X 可能由 H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将 X 气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过 A、B 两个洗气瓶。试回答下列问题：(1)若 A 洗气瓶的质量增加，B 洗气瓶的质量不变，则气体 X 是_。(2)若 A 洗气瓶的质量不变，B 洗气瓶的质量增加，则气体 X 是_。(3)若 A、B 两个洗
15、气瓶的质量都增加，则气体 X 可能是_。9甲烷在一定量的氧气中不完全燃烧时，除了生成 CO2和 H2O 外，还有 CO 生成。现有 0.1 mol CH4，在一定量 O2中不完全燃烧，将反应后所得物质通过足量 Na2O2，并在电火花持续作用下不断反应，最终得到标准状况下的气体 2.464 L。求反应中生成 CO 和 CO2的物质的量之比。参考答案1D2.CD3.D4.A5.D6.C7.D8(1)H2(2)CO(3)CH4(或 H2、CO 的混合物，或 H2、CH4的混合物，或 CO、CH4的混合物，或 H2、CO、CH4的混合物)9设反应生成 CO2的物质的量为 x，则生成 CO 的物质的量为 0.1 molx。2CO2O22H2OO21Xx0.2 mol0.1 mol2在该条件下 CO 全部被吸收，无气体放出。1所以有：x0.1 mol2.464 L/22.4 Lmol1x0.02 mol2n(CO)0.1 mol0.02 mol0.08 moln(CO)n(CO2)0.08 mol0.02 mol41