2014-2015学年万源中学人教版高中化学必修二第三章第一节--甲烷

《甲烷》教学设计
《最简单的有机化合物——甲烷》选自人教版高中化学必修2第三章第一节。

第三章第一节。

一、 教学设计思路分析 1、 教材分析
本节课的地位和作用：以典型有机物甲烷为切入点，从结构的角度适当加以深化，建立有机物“结构—性质—用途”的认识关系。

学生通过初中的化学学习，已经对甲烷的分子式、存在和应用有了一定的了解。

但是本节课是学生在高中阶段首次接触有机物结构与性质方面的内容。

本节课的内容目的是使学生从结构的角度认识甲烷的性质，为以后的有机教学打下一个基础。

本节课的内容既有一定的理性思维和空间想象又有实验的感性认识，同时引入了一个新的反应类型——取代反应。

一个新的反应类型——取代反应。

教材重点：甲烷的结构和取代反应。

：甲烷的结构和取代反应。

教材难点：甲烷分子的空间构型和取代反应发生的实质。

2、 学情分析
所面向的学生是农村高中的平行班学生，学生在初中已经了解了甲烷是天然气、沼气、煤矿坑道气等的主要成分。

在元素周期律这一章中，学生已经有了一些有关物质结构的上位概念，应当在有机化合物的学习中抓住结构与性质的关系，在学生头脑中逐步建立起有机物的立体结构模型，为学生以后进一步学习有机化学打好基础。

的立体结构模型，为学生以后进一步学习有机化学打好基础。

二、教学方案设计 1、 教学目标
①通过情境教学，了解确定有机物分子式的研究思路；①通过情境教学，了解确定有机物分子式的研究思路；
②通过理论假设、实物模型、动画展示，②通过理论假设、实物模型、动画展示，掌握甲烷的正四面体构型，能初步构建有机物的空掌握甲烷的正四面体构型，能初步构建有机物的空间结构；间结构；
③通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理，体会有机反应与无机反应的区别，并树立实事求是的科学态度。

实事求是的科学态度。

2、 教学方法
实验探究法；多媒体展示法等。

实验探究法；多媒体展示法等。

3、 教学过程 教学环节环节
教师活动教师活动
学生活动学生活动
设计意图设计意图
环节一：回顾旧
知，引出新知：推断甲烷分子式【引导】同学们化学是一门实验性的学科，
物质的发现和性质的研究都是通过一系列的
科学实验和科学家们的探索研究找到了物质
的本质和它们的规律。

今天我们将展示一段
化学物质研究的过程，请同学们一起来进行
分析研究，看看你能否总结出它是什么物质，
具有什么样的分子结构？
具有什么样的分子结构？
【思考分析】某科学家团队对一种化合物A
开展了一系列的实验后，他们得出A物质是
由C、H两种元素构成的化合物。

在继后的
研究中他们发现1mol的A与O2完全燃烧后
生成了1molCO2和2molH2O的量化实验结
果。

请同学们思考分析：
果。

请同学们思考分析：
你可否根据化学反应方程式中的物质的
量关系，以及反应物与生成物的mol比与原
子个数关系来确定A物质的化学式构成？
物质的化学式构成？
这就是在初中我们就学过甲烷分子，其
分子式为CH4。

【小结】根据有机化学反应的反应物与产物
的物质的量的关系比例来推断有机物的化学
式是有机化学家推断物质化学式的重要思维
方法。

方法。

今天我们来具体的研究甲烷的结构和性
质。

质。

【板书】第一节
【板书】第一节 《最简单的有机化合物》—
—甲烷
—甲烷
甲烷的分子式：CH4
【过渡提问】同学们，你能否运用已经学过
的化学键理论知识推断出甲烷的化学结构式
呢？
呢？
【思考】学生可能
的结论为：CH4或
CH2
【结论】可能的结
果为：CH4
（生
通过生成物
成物的
的
量出
来推出有机
有机物
物
中的原子个数
比。

）
温故而知新，
通过甲烷燃烧
反应的旧知
识，来解决新
问题，发散学
生思维，构造
知识网络。

知识网络。

学会利用生成
物之间的比例
关系，推断有
机物分子式。

机物分子式。

根据学生接受
新知的能力，
本节课不宜过
早提出最简式
的区别。

的区别。

环节二：猜想，探究CH4的空间结构【提问】我们知道甲烷的分子式为CH4，那
么甲烷中一个C原子与四个H原子是处于什
么样的排列状态呢？请同学们试着自己描
述。

述。

【板书】甲烷的分子式、电子式、结构简式
（从左至右）：
【提问】根据甲烷的结构简式的描述中，我
们可以看出四个H原子围绕在一个C原子周
围，处在同一平面上，请问真实的甲烷分子
【猜想】可能的结
果为：
果为：
猜想一：平面正方
通过猜想，让
学生逐步体会
空间结构的概
中，C 、H 原子会处在同一个平面上吗？原子会处在同一个平面上吗？ 【讲授】自然界有一个基本的原则就是对称——稳定的原则。

也就是说自然界中能稳定存在的物质，一般来说它们都处于一种结构对称的状态。

对称——稳定——美观——持久，就如人体中四肢、五官的对称一样。

甲烷分子也不例外！请同学们从对称的角度（即原子排斥最小的角度）思考甲烷中C 、H 如何排列才是对称的？何排列才是对称的？
【引导】以结构简式中C 原子在中心，四个H 原子与之成键在外围进行分析：原子与之成键在外围进行分析： 1．CH 之间形成了稳定的化学键；之间形成了稳定的化学键； 2．从氢的原子结构出发，外围的H 每个原子核外有着带负电的电子云，它们之间肯定存在一种排斥力。

要使甲烷稳定这种排斥力一定要处于最小状态。

定要处于最小状态。

请同学们思考：是甲烷处于平面正方形结构（键角90o ），还是呈四面体（109o
28’）四个氢原子的电子云之间负电荷排斥力最小？个氢原子的电子云之间负电荷排斥力最小？ 【板画、展示】板画正方形、正四面体图形，并展示正四面体的球棍模型。

并展示正四面体的球棍模型。

1．请观察平面正方形和正四面体各自的夹角，哪种构型氢原子间排斥力大呢？角，哪种构型氢原子间排斥力大呢？ 2．甲烷的空间结构应该是什么构型？．甲烷的空间结构应该是什么构型？
【多媒体放映】多媒体放映甲烷的比例模型与球棍模型。

与球棍模型。

【板书】甲烷的空间构型：正四面体结构。

【板书】甲烷的空间构型：正四面体结构。

形结构；形结构；
猜想二：正四面体结构结构
【回答】甲烷的空
间构型为：正四面
体结构体结构 念。

发展学生的思维能力。

的思维能力。

通过引导、提问、板画、模型展示，让学生清晰地认知甲烷的空间构型，突破本课的难点。

的难点。

环节三：实验
探究CH4的化学性质【提问】自主阅读课本61页，思考：
页，思考：
甲烷与氧气发生燃烧的氧化反应，那么甲烷
会不会与高锰酸钾等强氧化剂反应呢？
会不会与高锰酸钾等强氧化剂反应呢？
【演示实验】教师将甲烷气体通入盛有高锰
酸钾溶液的试管中，让学生观察现象。

酸钾溶液的试管中，让学生观察现象。

【实验装置图】
【实验装置图】
【板书】甲烷是比较稳定的，只与氧气发生
氧化反应，不与高锰酸钾等强氧化剂发生反
应。

应。

【引导】通过书中61页的阅读，
页的阅读，我们可以知
我们可以知
道甲烷会与氯气发生反应。

仔细观察演示实
验，思考以下问题。

验，思考以下问题。

【演示实验】实验装置图：
【演示实验】实验装置图：
实验操作：其中一支试管用预先准备好的黑
色纸套套上，另一支试管放在光亮处。

色纸套套上，另一支试管放在光亮处。

【提问】
【提问】
1.仔细观察与记录试管中的实验现象？为
什么会产生这样的现象？
什么会产生这样的现象？
2.请猜测甲烷与氯气反应的产物应该有哪
些，说出依据。

些，说出依据。

【引导观察、思考】对观察不仔细、不全面
的同学提出指导。

的同学提出指导。

【回答】
【回答】
可能的结果为：
可能的结果为：
通中
过书中介绍
介绍甲
甲
烷比较稳定，不与
高钾
锰酸钾等强
等强氧
氧
化剂反应。

化剂反应。

【回答】
【回答】
可能的结果为：
可能的结果为：
甲能
烷不能使高
使高锰
锰
酸钾溶液褪色。

酸钾溶液褪色。

【观察、
【观察、记录】
记录】
记录】可
可
能观察到：置于光
亮管
处试管中的
中的气
气
体颜色逐渐变浅、
试管中液面上升、
试有
管中有白雾
白雾产
产
通过引导、提
问、自主阅读、
实验验证的教
学方法，让学
生对甲烷与氧
化剂的反应有
了深刻的清晰
的认知。

的认知。

通过教师演示
实验，让学生
逐一探索甲烷
与氯气反应的
化学变化的实
质。

质。

对甲烷与氯气
的化学反应的
现象与实质，
【板书】甲烷与氯气反应实验现象：甲烷与氯气反应实验现象：色变浅、色变浅、水上升、有白雾、出油滴。

水上升、有白雾、出油滴。

【讲述】纯净的氯气是黄绿色气体。

而现在气体颜色变浅了，说明甲烷与氯气发生了化学反应。

试管中液面上升、有白雾产生，在氯气的化学性质中，我们知道HC1的小液滴汇聚就会形成白雾。

由此推出产物中可能有HC1生成。

试管壁有油滴生成，可能生成了不溶于水的有机物。

不溶于水的有机物。

【引导提问】甲烷与氯气反应生成的有机物可能由哪些元素组成？可能由哪些元素组成？
【讲述】根据科学家的实验结果验证，这些油滴是混合物，由一氯甲烷（CH 3Cl ）、二氯甲烷（CH 2Cl 2）、三氯甲烷（CHCl 3）和四氯甲烷（CCl 4）组成。

生成一氯甲烷的化学反应可以写成：应可以写成： 第一步：CH 4 + Cl 2
CH 3Cl + HC1 
【提问】请书写生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的化学反应。

四氯甲烷的化学反应。

【板书】【板书】
第二步：CH 4 +2 Cl 2 CH 2Cl 2 + 2HC1 
第三步：CH 4 +3 Cl 2 CHCl 3 + 3HC1 
第四步：CH 4 +4 Cl 2 
CCl 4 +4HC1 
生，
试管壁有油滴生成。

生成。

【思考】既然生成了HCl ，即Cl 2从CH 4中夺取了H 原子，给出了Cl 原子。

因此生成的油滴可能含有C 、H 、Cl 中的一种或几种元素。

几种元素。

【思考】勾画由反应物CH 4和Cl 2得
到产物CH 3Cl 和
HCl 的过程，体验到“H ”和“Cl ”的互换，并模仿得到其他产物
CH 2Cl 2、CH 3Cl 、CCl 4时经历的过
程。

程。

【可能回答】该反
有了较为充分的认知与理解。

解。

体验原子互换过程。

过程。

为“取代反应”概念构建知识基础。

基础。

“举一反三触类旁通”，逐步学会有机化学反应的书写规
迁移拓展【问题】
【问题】
1．根据化学方程式，
根据化学方程式，你发现该反应有什么特
你发现该反应有什么特
点？
点？
2．能否给这类反应取一个名？能否用自己的
话概括出其定义？
话概括出其定义？
【讲述】取代反应
【讲述】取代反应
【板书】取代反应：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。

的反应。

【问题】取代反应与置换反应是否一样？举
例说明并填写下表。

例说明并填写下表。

【板书】
【板书】
取代反应
取代反应 置换反应
置换反应
实例
实例
定义
定义
反应物
反应物
生成物
生成物
反应中电子得失
反应中电子得失
反应是否可逆
反应是否可逆
【迁移拓展】我们已经知道甲烷与氯气发生
取代反应可能会有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3
和CCl4多种氯代产物，那同学们可否应用开
篇的物质的量关系的方法，对下列实验情况
推知反应生成的氯代产物呢？
推知反应生成的氯代产物呢？
1．假如已知1mol甲烷与1.5mol氯气完全发
生反应，则可能生成的氯代产物有哪些？
生反应，则可能生成的氯代产物有哪些？
2．假如已知1mol甲烷与氯气完全发生反应，
生成了2.5mol氯化氢，则可能生成的氯代产
物有哪些？
物有哪些？
【小结】我们可以从多种角度来分析，如：
从甲烷与氯化氢的物质的量的比例入手；从
甲烷与氯气的物质的量的比例入手，甲烷可
以与多倍的氯气反应。

以与多倍的氯气反应。

应点
的特点是甲
是甲烷
烷
分的
子中的四个
四个氢
氢
原一
子逐一地被
地被氯
氯
原子替代，生成四
种的
不同的氯取
氯取代
代
产物。

产物。

“替换反应、替代
反应、置换反应”
等等可能的词语。

【回答】学生可能
从与
甲烷与氯气
氯气的
的
物量
质的量的比
的比例
例
入手；或是从甲烷
与氢
氯化氢的物
的物质
质
的量的比例入手，
来分析讨论。

来分析讨论。

律。

律。

让学生自己归
纳总结甲烷与
氯气反应的特
点，清晰地认
识取代反应的
实质。

实质。

与旧知的对比
和梳理，构成
知识网络。

知识网络。

通过知识迁移
拓展，让学生
充分地认知与
掌握甲烷与氯
气反应的化学
实质，突破本
课时的重难
点。

同时也让
学生构建了学
习有机化合物
的思维模式，
为以后的学习
奠定基础。

奠定基础。

4、 板书设计
第一节 《最简单的有机化合物》——甲烷
一、一、 甲烷：甲烷：
分子式、电子式、结构简式；结构：正四面体
二、甲烷的化学性质：二、甲烷的化学性质： 1、甲烷的氧化反应：、甲烷的氧化反应：
2、甲烷很稳定：不与强氧化剂反应，不与酸或碱反应。

、甲烷很稳定：不与强氧化剂反应，不与酸或碱反应。

3、甲烷的取代反应：、甲烷的取代反应： 第一步：第一步：CH CH 4 + Cl
2 CH 3Cl + HC 第二步：第二步：CH CH 3Cl + 2Cl 2 CH 2Cl 2 + 2HCl 第三步：第三步：CH CH 2Cl 2 + 3Cl
2 CHCl
3 + 3HCl 第四步：第四步：CHCl CHCl 3 + 4Cl 2
CCl 4 +4 HCl
三、取代反应与置换反应的区别：三、取代反应与置换反应的区别：
取代反应取代反应
置换反应置换反应
CH 4 + Cl 2 CH 3Cl + HC1Cl + HC1
Zn + H 2SO 4 = ZnSO 4 + H 2↑
定义定义 有机物分子里的原子或原子团被其他原
子或原子团取代子或原子团取代
一种单质跟一种化合物反应，生成
另一种化合物的反应另一种化合物的反应
反应物反应物 一种化合物和另一种化合物或单质反应 一种单质和另一种化合物反应 生成物生成物
一般生成两种化合物一般生成两种化合物
生成一种化合物和另一种单质 反应中电子得失反应中电子得失
不一定发生电子偏移，因此不一定是氧化还原反应化还原反应
一定发生电子转移，一定是氧化还原反应原反应
反应是否可逆反应是否可逆 很多反应是可逆的很多反应是可逆的
反应一般是不可逆的反应一般是不可逆的
类 别 实 例
区
别。