天然气的利用 甲烷  教学设计

天然气的利用  甲烷

教学设计

一、学习目标

1.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，培养学生计算过程的逻辑思维能力训练；

2．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、甲烷的正四面体构型。认识物质结构本质，能透过现象看本质。培养空间想象能力。

3．掌握甲烷的重要化学性质，提高学生关心社会、能源等问题的意识。

二、教学重点及难点

甲烷分子式的确定；甲烷分子的空间构型；甲烷的取代反应，其中取代反应是教学难点

三、设计思路

本节是有机化学入门，甲烷是有机化学中接触到的第一种物质，对于有机物立体结构多变的特性。宜使用直观教学道具以及多媒体．增强学生的空问想象能力。通过创设问题情境，激发学生学习的强烈愿望，采用直观道具和多媒体动画的演示，带给学生深刻的感性体验，打开有机学习的大门。重视了解学生已有的“学习经验”－如何认识物质的结构和性质，激发学生学习的“自主性”，把外界施加的信息通过主动建构变成学生自身的知识。

四、教学过程

[视频播放] 西气东输

[引入] 西气东输是我国目前一项巨大工程的示意图,输送的气体就是天然气,天然气的主要成分是甲烷,目前,农村普遍使用的沼气的主要成分也是甲烷,而且,科学家从海底发现了一种新能源—“可燃冰”,实际上是甲烷的水合物,据估计,可燃冰的贮存量能提供人类社会1000年的能源使用.所以,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】天然气的利用  甲烷

【讲述】今天共同探讨这个最简单的有机物—甲烷。要认识一个有机物必须先从分子式开始，然后是结构式及性质。

【板书】一、甲烷的分子组成和结构

【思考】历史上人们是怎样知道甲烷的分子式为CH4的？

【讨论】甲烷的分子式。（PPT5，6）

【讨论】（1）哪些实验事实说明，甲烷中含有氢元素？碳元素？你能设计一个实验吗？

（2）甲烷的燃烧实验现象能否说明甲烷分子中不含有氧元素？

【实验设计】  点燃集气瓶中的甲烷气体,用一个干燥的烧杯罩在火焰上方,然后在集气瓶中加入澄清石灰水

【学生活动】观察现象并总结:火焰颜色是蓝色,烧杯壁上有水雾,澄清石灰水变浑浊,说明产物是H2O和CO2 .所以甲烷中一定含有C元素和H元素.

【提示】要测定分子式不仅要做定性实验，更要做定量实验。

【交流与讨论】根据课本59页数据计算甲烷的分子式

【投影】学生计算甲烷分子式的方法。

【设问】甲烷的结构又如何？

【提问】1．画出碳原子的结构示意图，碳原子有几个价电子，通常与别的原子形成几个共价键？

2．写出甲烷的电子式。

3．若用“—”代表一对共用电子，写出甲烷的结构式

【投影】学生书写的甲烷电子式、结构式。

【说明】甲烷分子的结构式仅表明甲烷分子中碳原子、氢原子的连结情况,不能表示甲烷分子中碳、氢原子在空间的分布，甲烷分子的空间结构是什么样的？

【展示】甲烷的球棍模型和比例模型

【甲烷的结构特点】正四面体型结构,C在中心,4H在顶点.

【网络资源链接】历史上，科学家们在测定了甲烷分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：正四面体型与平面正方形，科学家如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的？

【演示】分别用2个第三种颜色小球替换两个代表氢原子的小球，思考得到的构型分别有几种。

【讲述】为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究二氯甲烷有几种来确定。——若甲烷分子呈正四面体型，则其二氯代物只可能有一种。而若甲烷分子呈平面正四边形，则其二氯代物可以有两种：

所以，根据甲烷的二氯代物只有一种，即可判断甲烷分子的正四面体型。

【多媒体】甲烷分子的正四面体的空间结构及键参数。

【板书小结】甲烷的分子式、电子式、结构式。

【展示】一瓶用排水集气法收集的纯净的甲烷气体(集气瓶倒放)观察甲烷的物理性质。

【板书】二、甲烷的物理物质（PPT6，7）

无色无味气体，难溶于水，比空气轻。

【提问】甲烷的化学性质如何？

【学生讨论】甲烷的燃烧实验

【提问】1．点燃甲烷前要进行什么操作?

2．火焰的颜色如何?

3．燃烧后的产物如何检验?

【资料链接】瓦斯爆炸事故

【板书】三、甲烷的化学性质（PPT7）

1
氧化反应：CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

【设问】甲烷还有什么化学性质呢？

【观察与思考】2、甲烷与氯气反应（PPT8，9，10）

【提醒】重点观察部位：量筒内气体颜色的变化，量筒水面上升情况，量筒内壁的变化。

【回答】量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，水位不断上升、内壁有油状物质生成。

【讲述】这说明甲烷与氯气发生了反应。

【多媒体动画展示取代反应过程】

讲述反应中生成的一氯甲烷可与氯气继续进一步反应，依次有生成了难溶于水的油状液体：二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷（四氯化碳）

【学生练习】学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的化学方程式。

【学生书写二氯甲烷、三氯甲烷与氯气反应的方程式，教师利用希沃助手上传学生代表答案，集体点评。】

【讲解】有机化学的反应中往往发生副反应,所以在有机化学方程式中用箭号来代替等号

【讲述】甲烷与氯气发生了反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氢。由于氯化氢极易溶于水，产物中只有一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液体，所以量筒内气体黄绿色褪去、有白雾，水位不断上升、内壁有油状物质生成。

【讲述】这种反应类型叫取代反应。

【板书】2．取代反应：

【强调】该反应的历程并归纳反应特点。在这些反应里，甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所代替而生成了四种取代产物。 有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。

【介绍】四种取代产物的性质和用途

【提问】取代反应属于置换反应吗？

【讲述】有机化学中的取代反应与无机化学中的置换反应是不同的，下表是它们之间的一些区别：

【投影】（PPT11）

【讲述】甲烷是一种重要的化工原料，利用甲烷可以制取许多化工原料。

【阅读】60页甲烷的利用

【讲解】甲烷中只含有碳元素和氢元素,我们把类似于甲烷的这一类物质称为“烃”,这个字取用了碳中的“火”,和氢中的下半部分,另外还取用了碳的声母及氢的韵母,这样就构成了“烃”.

【多媒体展示】乙烷、丙烷、丁烷的结构式

【提问】1．乙烷、丙烷、丁烷的组成元素是什么？

2．乙烷、丙烷、丁烷的结构式有什么相同点？

【讲述】烃、烷烃的概念，烷烃通式及名称。

【板书】四.烷烃（PPT12，13）

【学生活动】根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式，归纳烷烃的通式

【板书】通式：CnH2n+2  (n≥1)

【提问】结构决定物质的性质，乙烷有什么化学性质？十八烷呢？

【强调】学好有机物要学好典型的、有代表性的物质，就可以学好成百上千种物质。

【小结】甲烷是我们接触有机化学的第一种物质。学习有机化学首先要掌握有机物中碳原子呈四价(即构成四个共价键)，再理解有机物的结构和性质。甲烷的分子结构是正四面体，它的主要化学性质是能发生取代反应。对甲烷的学习是我们打开有机化学的金钥匙，请大家体会这节课的探究方法。

【课堂练习】（PPT14）

1．在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是 [    ]。

A．氯气与氢气反应                     B．氯气与甲烷反应  

C．次氯酸分解                         D．甲烷与氧气反应

2．下列分子中呈正四面体结构的是[   ]

A．甲烷        B．二氯甲烷     C．三氯甲烷       D．四氯化碳

3．物质的量相同的甲烷和氯气的混合气体，光照后生成物质的量最多的是 [   ]

A． 一氯甲烷         B．二氯甲烷            C．三氯甲烷  

D．四氯化碳          E．氯化氢

答案 ：D A E

【作业】   1.本节 1～3题

         2.实践活动：用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棍等自制甲烷的分子模型

附：板书设计

最简单的有机化合物——甲烷

1
甲烷的结构

分子式  CH4                  

电子式      

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（无色无味气体，难溶于水，比空气轻）

三、甲烷的化学性质

1．氧化反应：CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

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、烷烃

通式：CnH2n+2  (n≥1)

【作业】校本练习《天然气的利用  甲烷》