第一节 甲烷

教学设计方案

第一节 甲烷

教学重点：

　　①使学生掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四面体结构；

　　②掌握甲烷的化学性质，了解有关实验的结论，了解取代反应；

　　③培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。

教学难点：

　　甲烷的结构和甲烷的化学性质。

教学过程：

【引言】

　　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领域中都起着重要作用。

　　在有机化学中我们将学习烃、烃的衍生物、糖类、油脂、蛋白质及合成材料等。

　　最早，人类只能从动植物体中取得一些有机物。后来，人类能通过非动植物体制取有机物。如今，人类不但可以合成自然界里已有的许多有机物，而且还能合成出自然界里原来没有的多种多样性能良好的有机物。

　　因二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等具有无机化合物的性质，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐外，绝大多数含碳的化合物都是有机化合物。

　　目前，人类从自然界发现和人工合成的有机物已经超过二千万种，这个数字已远远超过无机化合物。

　　有机化合物种类和数目繁多的主要原因是碳原子的结构所决定的。

【新课】： §5-1 甲烷

一、甲烷的结构

　　通过全体学生的探究练习引入甲烷的结构。

[课堂探究练习1] 碳原子和氢原子的结构示意图。

答案：

　　

[课堂探究练习2] 已知甲烷仅由碳、氢两种元素组成，其中质量分数C%=75%，H%=25%。请同学们推出甲烷的化学式。

解题过程：

　　因为C摩尔质量是12g/mol，H摩尔质量是1g/mol。

　　设取甲烷100g，则C的质量是100×75%=75g，H的质量是100×25%=25g

　　所以

　　又因为碳原子有四个价电子，欲形成八个电子的稳定结构，需要形成四对共用电子对才能达到八个电子的稳定结构；氢原子核外有一个电子，欲形成两个电子的稳定结构，需要形成一对共用电子对才能达到两个电子的稳定结构。

　　所以甲烷的化学式：CH₄

[课堂探究练习3]已知甲烷的分子式为CH₄，①写出甲烷的电子式；②经实验测定它是非极性分子。讨论分子里各原子在空间的分布情况？

　　①甲烷的电子式：

　　②讨论结果：可能有两种结构——平面正方形结构和正四面体结构，如图

[总结]

　　甲烷分子的比例模型：

　　甲烷分子的球棍模型

　　经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，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（键角是109°28^/）。

二、甲烷的性质

　　物理性质：甲烷是无色、无臭的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。

　　甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。

　　有些地方的地下深处蕴藏着大量叫做天然气的可燃气体，它的主要成分也是甲烷，按体积计算，天然气中一般约含有甲烷80%——97%。

　　通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。

　　1．甲烷的氧化反应

　　[实验]点燃甲烷，燃烧，火焰呈淡蓝色。分别用干燥的小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上，可以发现干燥的小烧杯内有无色液体生成，沾有澄清石灰水的小烧杯罩石灰水变浑浊。

CH₄+2O₂ CO₂+2H₂O

　　[实验]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？

　　从实验中可知溶液颜色没有变化，说明甲烷与高锰酸钾不发生反应。

　　2．甲烷的取代反应

　　[实验]取一个100mL的量筒，用排饱和食盐水的方法收集20mLCH₄和Cl₂，放在光亮的地方，日光不要直射，等待片刻，观察发生的现象。

[由现象讨论后得出结论]

　　现象：量筒壁上出现油滴，量筒内的液面上升，气体颜色略微变浅。

　　结论：（学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学软件）

　　

　　甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成五种物质，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。

　　在常温下，一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷是液体，其中四氯甲烷又叫四氯化碳，三氯甲烷又叫氯仿，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂。

　　3．甲烷的受热分解

　　在隔绝空气的情况下，加热至1000⁰C，甲烷分解生成炭黑和氢气。

          CH₄  C + 2H₂

　　氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶和染料的工业原料。

【总结】[本节课的主要知识点]

【作业】——教材79页：一、二、三题

板书设计：

一、甲烷的结构

二、甲烷的性质

　　物理性质：甲烷是无色、无臭的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。

　　化学性质：通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。

　　1．  甲烷的氧化反应

　　

　　2．甲烷的取代反应

　　

　　3．甲烷的受热分解

　　

北师大实验中学     崔明

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