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2019-2020年高中化學(xué)《化石燃料與有機(jī)化合物》教案5 蘇教版必修2 【教學(xué)目標(biāo)】 (一)知識(shí)技能： （1）掌握甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)特征，能夠書(shū)寫(xiě)甲烷分子的結(jié)構(gòu)式、電子式。 （2）掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)。了解取代反應(yīng)的特征。 （3）了解甲烷的存在和甲烷的用途等。 （4）了解烴、烷烴的概念及烷烴的通式。 (二)過(guò)程方法： （1）通過(guò)對(duì)甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，掌握分析四氯化碳、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷分析結(jié)構(gòu)的方法。 （2）通過(guò)甲烷分子模型的分析，學(xué)會(huì)根據(jù)比例模型、球棍模型分析分子結(jié)構(gòu)的方法。 (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)、探究實(shí)驗(yàn)等，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心科學(xué)、研究科學(xué)和探索科學(xué)的精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，探索新知識(shí)的欲望。 【教學(xué)難、重點(diǎn)】 重點(diǎn)：甲烷的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì) 難點(diǎn)：甲烷跟氯氣的取代反應(yīng) 【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】 ﹝展示﹞西氣東輸相關(guān)圖片及神奇可燃冰。 【引入】介紹我國(guó)天然氣資源，“西氣東送”工程及其意義。介紹神奇的可燃冰。 西氣東輸是我國(guó)目前一項(xiàng)巨大的工程 ，輸送的氣體就是天然氣,天然氣的主要成分是甲烷,目前,農(nóng)村普遍使用的沼氣的主要成分也是甲烷,而且,科學(xué)家從海底發(fā)現(xiàn)了一種新能源—“可燃冰”,實(shí)際上是甲烷的水合物,據(jù)估計(jì),可燃冰的貯存量能提供人類(lèi)社會(huì)1000年的能源使用.所以,為了合理開(kāi)發(fā)并利用這些新能源,我們今天要來(lái)研究天然氣的利用以及它的主要成分甲烷的性質(zhì). 【板書(shū)】一、甲烷 【展示】一瓶用排水集氣法收集的純凈的甲烷氣體(集氣瓶倒放)。觀察并敘述物理性質(zhì)。 【板書(shū)】1.物理性質(zhì) 無(wú)色、無(wú)味的氣體,密度比空氣小,難溶于水。 【探究活動(dòng)】已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0．717g/L，含碳75％，含氫25％，利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定它的分子式？ 解析：甲烷的Mr=0．717g/L22.4 L/mol=16.06 g/ mol 碳原子與氫原子的個(gè)數(shù)比為：（75％/12）：（25％/1）=1：4 綜合上述分析：可知甲烷的分子式為：CH4 【討論】（1）哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)明，甲烷中含有氫元素？碳元素？你能設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)嗎？ （2）甲烷的燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否說(shuō)明甲烷分子中不含有氧元素？ 【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】 點(diǎn)燃集氣瓶中的甲烷氣體,用一個(gè)冷而干燥的燒杯罩在火焰上方,然后在集氣瓶中加入澄清石灰水。 【學(xué)生活動(dòng)】觀察現(xiàn)象并總結(jié):火焰顏色是藍(lán)色,燒杯壁上有水霧,澄清石灰水變渾濁,說(shuō)明產(chǎn)物是H2O和CO2 .所以甲烷中一定含有C元素和H元素. 【提示】要測(cè)定分子式不僅要做定性實(shí)驗(yàn)，更要做定量實(shí)驗(yàn)。 【課堂練習(xí) 】①寫(xiě)出甲烷的電子式；②寫(xiě)出甲烷的結(jié)構(gòu)式。討論分子里各原子在空間的分布情況？ 分子式：CH4 電子式： 結(jié)構(gòu)式: 【展示】甲烷分子的比例模型、球棍模型。 經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明甲烷分子的結(jié)構(gòu)是正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于正四面體的中心，4個(gè) 氫原子分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)上。 【過(guò)渡】既然我們了解了CH4的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，那么甲烷具有哪些性質(zhì)呢？ 【板書(shū)】2.化學(xué)性質(zhì) 甲烷的穩(wěn)定性 在通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，與強(qiáng)氧化劑（如酸性KMnO4 溶液）、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿均不反應(yīng)。 ①甲烷的氧化反應(yīng)-可燃性 CH4+2O2 CO2+2H2O 甲烷氣體在空氣或氧氣中點(diǎn)燃，完全燃燒時(shí)生成二氧化碳和水，同時(shí)放出大量的熱，還伴有淡藍(lán)色的火焰。 注意： 點(diǎn)燃甲烷與空氣或氧氣的混合氣體時(shí)，容易發(fā)生爆炸。因此，在點(diǎn)燃甲烷氣體前，必須進(jìn)行純度檢驗(yàn)，只有純度符合要求的甲烷氣體才能點(diǎn)燃。 甲烷完全燃燒的生成物是CO2和H2O。查閱資料了解1 mol甲烷在通常狀況下完全燃燒后放出的熱量，寫(xiě)出甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式。 CH4（g）+2O2（g）==CO2（g）+2H2O（l） ΔH =-890 kJ/mol 【探究質(zhì)疑】 1. 在空氣中燃燒時(shí)火焰呈藍(lán)色的物質(zhì)除甲烷還有哪些？ 解析：還有氫氣、硫、酒精、一氧化碳、硫化氫等。 2. 甲烷燃燒時(shí)，若氧氣不充分，可能生成哪些產(chǎn)物？ 解析：除了生成水之外，還可能生成炭黑、CO、，其造成的危害主要是炭黑會(huì)導(dǎo)致管道堵塞、氣流不暢，嚴(yán)重時(shí)可能引起爆炸，生成的CO會(huì)導(dǎo)致人中毒。 3. 家用燃?xì)庠钊粼瓉?lái)燒液化石油氣（主要成分為C3H8）,現(xiàn)要改燒天然氣，應(yīng)如何改造？ 解析：根據(jù)反應(yīng)方程式：C3H8+5O2 3CO2+4H2O和CH4+2O2 CO2+H2O,可知等體積的液化石油氣和天然氣分別完全燃燒時(shí)，液化石油氣消耗氧氣的量多，所以改造的方法是增大燃?xì)膺M(jìn)氣量或減小空氣進(jìn)氣量。 【設(shè)問(wèn)】甲烷還有什么化學(xué)性質(zhì)呢？ 【觀察與思考】 甲烷與氯氣反應(yīng) 【提醒】重點(diǎn)觀察部位：量筒內(nèi)氣體顏色的變化，量筒水面上升情況，量筒內(nèi)壁的變化。 【回答】量筒內(nèi)氣體黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內(nèi)壁有油狀物質(zhì)生成。 【講述】這說(shuō)明甲烷與氯氣發(fā)生了反應(yīng)。 【學(xué)生練習(xí)】學(xué)生書(shū)寫(xiě)二氯甲烷、三氯甲烷與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。 【強(qiáng)調(diào)】有機(jī)化學(xué)的反應(yīng)中往往發(fā)生副反應(yīng),所以在有機(jī)化學(xué)方程式中用箭號(hào)來(lái)代替等號(hào) 【講述】甲烷與氯氣發(fā)生了反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氫。由于氯化氫極易溶于水，產(chǎn)物中只有一氯甲烷是氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液體，所以量筒內(nèi)氣體黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內(nèi)壁有油狀物質(zhì)生成。 【講述】這種反應(yīng)類(lèi)型叫取代反應(yīng)。 【板書(shū)】②取代反應(yīng)： 【強(qiáng)調(diào)】該反應(yīng)的歷程并歸納反應(yīng)特點(diǎn)。在這些反應(yīng)里，甲烷分子里的氫原子逐步被氯原子所代替而生成了四種取代產(chǎn)物。 有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。 【說(shuō)明】 a.甲烷與氯氣的反應(yīng)條件為光照，該光照只能是日光漫射，若是強(qiáng)光直射則會(huì)發(fā)生爆炸。 b.與氯氣相似，其他的鹵素單質(zhì)在氣態(tài)和光照條件下，也可以和甲烷發(fā)生取代反應(yīng)。 【知識(shí)拓展】 【講述】 將甲烷在隔絕空氣加熱到1000度以上,甲烷會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)。 ③熱分解： CH4 —→ C + 2H2 【推論】甲烷分解要求的溫度很高，說(shuō)明甲烷的熱穩(wěn)定性很強(qiáng)。 【歸納】甲烷的三大化學(xué)性質(zhì)。 【過(guò)渡】甲烷的這些性質(zhì)決定了它的用途,請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材56頁(yè)上的資料卡,了解甲烷的用途。 【多媒體】展示乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式 【提問(wèn)】1．乙烷、丙烷、丁烷的組成元素是什么？ 2．乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式有什么相同點(diǎn)？ 【板書(shū)】二、 烷烴 【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)甲烷、乙烷、丙烷的分子式，歸納烷烴的通式 【板書(shū)】通式：CnH2n+2 (n≥1) 【分析】分析甲烷、乙烷、丙烷的分子組成，引出同系物的概念。 【講述】烴、烷烴的概念，烷烴通式及名稱(chēng) 【板書(shū)】同系物：結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)化合物的互稱(chēng)。 【總結(jié)】這節(jié)課我們研究了甲烷的分子結(jié)構(gòu)，物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，了解甲烷的性質(zhì)和用途就能幫助我們合理開(kāi)發(fā)和利用資源，更好地為人類(lèi)社會(huì)的生產(chǎn)和生活服務(wù)。 【鞏固練習(xí)】 1. “可燃冰”又稱(chēng)“天然氣水合物”，它是在海底的高壓、低溫條件下形成的，外觀象冰。1體積“可燃冰”可貯載100～200體積的天然氣。下面關(guān)于“可燃冰”的敘述不正確的是 A “可燃冰”有可能成為人類(lèi)未來(lái)的重要能源 B “可燃冰”是一種比較潔凈的能源 C “可燃冰”提供了水可能變成油的例證 D “可燃冰”的主要可燃成分是甲烷 2. 已知天然氣的主要成份CH4是一種會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，前者大。下面是有關(guān)天然氣的幾種敘述：①天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的 A 是①、②、③ B 只有① C 是①和② D 只有③ 3. 1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，若生成相同物質(zhì)的量的四種取代物，則消耗氯氣的物質(zhì)的量為 A 1mol B 2mol C 2.5mol D 4mol 4. 等物質(zhì)量的甲烷和氯氣組成的混和氣體，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的光照，最后得到的有機(jī)物是 ①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4 A 只有① B 只有② C 只有①②③ D ①②③④ 5. 一定量的甲烷燃燒之后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體重49.6g，當(dāng)其緩緩?fù)ㄟ^(guò)足量無(wú)水氯化鈣時(shí)，CaCl2固體增重25.2g，原混合氣體中CO2的質(zhì)量為 A 12.5g B 13.2g C 19.7g D 24.4g 6. 乙烷在光照的條件下與氯氣混和，最多可以生成幾種物質(zhì) A 6種 B 7種 C 9種 D 10種 7. 下列物質(zhì)：①金剛石②白磷③甲烷④四氯化碳，其中分子具有正四面體型的是（ ） A. ①②③ B. ①③④ C .②③④ D. ①②③④ 8. 把1體積CH4和4體積Cl2組成的混合氣體充入大試管中，將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽里，放在光亮處，試推測(cè)可觀察到的現(xiàn)象是： ①_______________；②_______________；③_______________；④_______________。 參考答案 1C 2C 3.C 4D 5B 6D 7C(說(shuō)明金剛石是原子晶體不是分子晶體) 8.①黃綠色逐漸消失；②試管壁上有黃色油珠；③水位在試管內(nèi)上升；④水槽內(nèi)有少量晶體析出。