学年高中化学 专题三 第一单元《化石燃料与有机化合物》教案 苏教版必修2doc.docx

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学年高中化学专题三第一单元《化石燃料与有机化合物》教案苏教版必修2doc

2019-2020学年高中化学专题三第一单元《化石燃料与有机化合物》教案苏教版必修2

【课时安排】　天然气的利用　甲烷　　　　　　　　　1课时

石油炼制乙烯　　　　　　　　　　　　2课时

煤的综合利用苯1课时

第一课时：

天然气的利用　甲烷（配学案）

【三维目标】

知识与技能目标：

掌握甲烷分子的空间结构特征，能够书写甲烷分子的结构式、电子式；掌握甲烷的化学性质。

了解取代反应的特征；了解甲烷的存在和甲烷的用途等；了解烃、烷烃的概念及烷烃的通式。

过程与方法目标：

运用练习探究法学习甲烷的分子结构；运用实验探究法学习甲烷的化学性质。

情感态度与价值观目标：

通过实践活动、探究实验等，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望。

【教学重点】甲烷的分子结构、化学性质。

【教学难点】甲烷跟氯气的取代反应。

【教学过程】　　　　　

【引入】大家知道我们东部地区日常生活中所用的管道煤气是哪里来的吗？

（从新疆、四川等西部地区通过03年10月完工的“西气东输”工程输送而来）

大家知道输送的气体其主要成分叫什么呢？

（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,近来科学家从海底发现的一种新能源——“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,下面我们就来研究天然气的利用以及它的主要成分甲烷的性质。

【思考】历史上人们是如何求算甲烷的分子式为CH4的？

【组织】教材P59——交流与讨论

（1）、

（2）

①计算甲烷的摩尔质量：

摩尔质量＝气体摩尔体积×密度

M＝22.4ρ（标况）＝22.4L/mol×O.7179/L＝16g/mol　　

②计算1mol甲烷分子中C、H原子的物质的量：

n（C）＝16×75％÷12=1mol　　　　　

n（C）＝16×25％÷1=4mol

所以甲烷的分子式为CH4

③书写甲烷的电子式、结构式：

④展示甲烷的球棍模型和比例模型：

甲烷分子的结构是正四面体型结构。

（C在中心，4H在顶点）

【板书】

一　甲烷的分子式、电子式、结构式、分子结构：

二　物理性质:

无色无味气体，难溶于水，比空气轻。

（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）观察甲烷的物性）

【过渡】根据已有的知识，甲烷有哪些化学性质？

【练习】甲烷燃烧的化学方程式。

（与板书比较不同点）

（认识：

有机反应方程式用箭头不用等号!

）

【板书】

三　甲烷的化学性质：

1燃烧氧化：

CH4+2O2CO2+2H2O

【思考1】如何验证甲烷燃烧的产物？

【动画实验】甲烷的燃烧实验；

现象：

安静燃烧，蓝色火焰。

方法、现象和结论：

在火焰上方罩一只干燥的烧杯，有水雾，证明有水生成；再向集气瓶中加入少量的澄清石灰水，充分振荡，变浑浊，证明有CO2生成。

【思考2】点燃甲烷前要进行什么操作?

（验纯）甲烷的爆炸极限为5%～15.4%。

【过渡】C在周期表的位置如何?

C、N、O的非金属性如何?

CH4、NH3、H2O的稳定性又如何?

分析甲烷受热能否分解?

分解产物是什么?

化学反应方程式?

【板书】　　　　　　　　　

2热分解：

　CH4——→C+2H2　（高温）

【过渡】甲烷还有什么化学性质呢？

了解教材P60——观察与思考2

【动画实验】甲烷与氯气混合后在光照作用下的反应；

现象：

液面上升，气体颜色由黄绿色变为无色，液面上有油状物。

结论：

甲烷与氯气混合后光照下发生了化学反应。

【过渡】如何反应，反应产物是什么？

【动画演示】甲烷与氯气混合后在光照作用下的反应；

【板书】

3取代反应：

①强调该反应的历程并归纳反应特点。

有机化合物分子中的某些原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所替代的反应，叫做取代反应。

②CH3Cl是气体，其余为液体。

③大多数取代反应是可逆的，所以甲烷与氯气的光照产物有那些,主要产物是什么？

【组织】阅读教材P60的资料卡，了解甲烷的用途。

【展示】乙烷、丙烷、正丁烷的球棍模型。

（写出结构式、结构简式、分子式）

【思考】如上有机物从分子式组成上看有何共同点？

①烃的概念（碳氢化合物）：

举几个不属于烃的实例。

【思考】如上烃从结构式来看，碳碳间的连接有何共同点？

（举乙烯、乙炔的结构式和结构简式，对照说明。

）

②烷烃的概念：

分子内碳与碳间的连接全部是单键的烃。

（将乙烷、乙烯、乙炔分子式进行对照说明烷烃的特点：

“饱和”）

③引导归纳烷烃通式：

CnH2n+2（n≥1）

（如分子内有7个碳原子的烷烃分子式）

④同系物：

结构相似，分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。

【练习二】

（1）写出乙烷完全燃烧的化学方程式：

（2）乙烷在什么情况下会与溴发生反应?

这一反应属于哪一类型?

【强调小结】结构决定物质的性质，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。

【练习三】

1等物质的量的甲烷和氯气组成的混和气体，经较长时间光照，最后所得有机物是

①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4

A只有①B只有②C只有①②③D①②③④

2乙烷在光照的条件下与氯气混和，最多可以生成几种物质

A6种B7种C9种D10种

3已知天然气的主要成份CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。

下面是有关天然气的几种叙述：

①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。

其中正确的

A是①、②、③B只有①C是①和②D只有③

第二课时：

石油炼制乙烯（配学案）

【三维目标】

知识与技能目标：

了解饱和烃与不饱和烃概念；掌握乙烯分子的组成和结构式；掌握乙烯的化学性质；掌握加成反应的概念；了解乙炔的性质。

过程与方法目标：

运用球棍模型学习乙烯分子的结构；运用实验探究法学习乙烯的性质。

情感态度与价值观目标：

通过催熟水果等实践活动，了解乙烯在自然的作用；通过对乙烯分子结构的推理过程，使学生从中体会到严谨求实的科学态度。

从而提高学化学、爱化学的自觉性。

【教学重点】乙烯的化学性质。

【教学难点】加成反应的机理。

【教学过程】　　　　　

【引入】石油——工业的血液。

了解石油的基本知识：

①是一种有特殊气味、黑褐色粘稠的油状液体，不溶于水，密度比水小。

②不是一种单纯的物质，成分复杂，由好几百种碳氢化合物所组成，主要是各种烷烃、环烷烃和芳香烃；大部分是液态烃，同时溶有少量的气态烃、固态烃。

③组成元素：

主要为C、H元素（质量分数为97%～98%），还含有少量的O、N、S等。

④石油的化学成分随产地的不同而不同。

⑤由古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。

【过渡】由于石油成分十分复杂，所以直接使用的价值不大；石油的炼制方法有两种：

一为石油的分馏；二为裂化和裂解。

【组织】教材P61——观察与思考（石油的蒸馏）

1该实验用到哪些仪器？

（酒精灯、铁架台石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接液管或牛角管、锥形瓶）

②碎瓷片的目的是什么？

（防止暴沸）

③注意温度计水银球的位置，思考实验中使用温度计的目的是什么？

（略低于蒸馏烧瓶支管口处，以测定蒸出气体的温度）

④冷凝管内冷凝水流向是怎么样的？

这样做有什么好处？

（水流方向与蒸气的流向相反，目的是充分冷却气体。

）

⑤什么是石油的分馏？

石油的分馏原理是什么？

石油的分馏是什么变化？

⑥石油分馏所得的馏分是纯净物吗？

有固定的熔沸点吗？

【过渡】从石油分馏获得的轻质液体燃料产量不高。

为了提高从石油得到的汽油等轻质油的产量和质量，可以将石油分馏所得产品进行裂化和裂解。

（1）石油的催化裂化：

目的：

提高汽油的产量和质量；

原理：

在一定条件下将相对分子质量较大的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程；

原料：

重油或石蜡；

类型：

热裂化（500℃）和催化裂化；

（经裂化所得汽油为裂化汽油，和直馏汽油成分不同。

）

（2）石油的裂解（深度裂化）：

目的：

为了获得更多的短链的不饱和气态烃（主要是乙烯）；

原理：

采用比裂化更高的温度（700℃--1000℃），把具有长链的分子烃断裂成各种短链的气态烃的过程。

裂解气的成分：

主要是乙烯。

还含有丙烯、异丁烯、甲烷、乙烷、异丁烷、硫化氢和碳的氧化物等。

【板书】

一　石油炼制

炼制方法

原理

产品及用途

1石油的分馏

利用加热和冷凝，分成不同沸点范围的产物。

石油气、汽油、煤油、柴油、石蜡油、润滑油、重油

2催化裂化

加热、加压和催化剂作用下，使相对分子质量较大沸点较高的烃断裂成相对分子质量较小的沸点较低的烃

轻质液体燃料（裂化汽油）

3裂解

采用比裂化更高的温度使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃

乙烯（有机化工原料）

【过渡】在石油裂解所得产品中有一种十分重要的化工原料——乙烯，乙烯的产量是衡量一个国家石化工业发展水平的重要标志。

【展示】乙烯的球棍模型和比例模型。

书写结构式、电子式、结构简式、分子式；认识空间结构。

【板书】

二　乙烯的结构

HH

....

分子式C2H4　电子式H:

C:

:

C:

H　结构式

结构简式CH2=CH2　

平面型分子，键角为120˚

【认识】乙烯属于不饱和烃：

（与C2H6比较：

碳原子的连接情况、分子式的异同。

）

三　乙烯的物理性质：

无色、稍有气味、难溶于水、比空气略轻的气体。

【过渡】下面再来学习乙烯的化学性质。

【组织】教材P63——活动与探究

（实验1）把乙烯气体通入酸性高锰酸钾溶液中。

现象：

紫色褪去；结论：

乙烯能被酸性高锰酸钾氧化。

（实验2）把乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液中。

现象：

红棕色褪去；结论：

乙烯能和溴反应。

（实验3）点燃乙烯。

现象：

发出明亮的火焰，并伴有黑烟。

（黑烟是由于乙烯含碳量过高，不完全燃烧导致生成碳粒。

）

【板书】

四　乙烯的化学性质：

1氧化反应：

（1）燃烧氧化：

（燃烧氧化方程式）

（2）与强氧化剂（酸性KmnO4溶液）的氧化：

（如何区别甲烷和乙烯？

）

（动画演示乙烯与Br2的反应机理。

）

2加成反应：

CH2═CH2+Br2→CH2Br-CH2Br，1，2－二溴乙烷（无色）

有机物分子中双键（或叁键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。

【过渡练习】乙烯不仅可以与溴发生反应加成，还可以与H2、Cl2、HCl、H2O等物质发生加成反应。

你能写出有关反应方程式吗？

　（与H2的加成反应中体会“不饱和”的概念）

【小结】认识到C═C中两个共价键不同，其中一个键易断裂。

【过渡】含有两个碳原子的烃除了乙烷和乙烯外，还有一种物质是乙炔。

【展示】乙炔的球棍模型。

　　　　书写结构式、电子式、结构简式、分子式；认识空间结构。

【思考】乙炔是饱和还是不饱和烃，有哪些性质。

【组织】完成教材P64——问题解决。

【小结】

饱和烃—饱和链烃（烷烃）：

甲烷

烃

乙烯

不饱和烃

乙炔

【课堂练习】

1、下列物质不能使溴水退色的是

（A）乙烯（B）二氧化硫（C）丁烯（D）丙烷

2、下列各反应中属于加成反应的是

A．CH4+2O2→CO2+2H2O

B.CH2═CH2+H－OH→CH3—CH2OH乙醇（酒精）

C.CH4+Cl2→CH3Cl+HCl

D.HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3

3、下列物质反应可以制取较为纯净的溴乙烷（C2H5Br）的是

A、乙烷通入溴水中B、乙烯通入溴水中

C、乙烯与HBr一定条件反应D、乙烷与溴蒸气光照下反应

教师：

1864年，美国人发现一件奇怪的事情，煤气灯泄漏出的气体可使附近的树木提前落叶；1892年，在亚速尔群岛，有个木匠在温室中工作时，无意中将美人蕉的碎屑当作垃圾烧了起来，结果美人蕉屑燃烧的烟雾弥漫开来后，温室中的菠萝一齐开了花。

1908年，美国有些康乃馨的培育者将这种名贵的花卉移植到装有石油照明灯的芝加哥温室中，结果花一直未开。

针对上述事实，科学家们进行了大量的研究，结果发现原来这都是一一种神秘的气体捣的鬼：

煤气灯中漏出来的气体，它能使树叶早落。

美人蕉碎屑燃烧后产生气体，它能促使花儿开放。

芝加哥温室中石油照明灯放出的气体，它却抑制了康乃馨花儿的开放；其实植物在生命周期的许多阶段，如发芽、成长、开花、结果、衰老、凋谢等都会产生一种气体。

这种气体可以作为水果的催熟剂。

这种神秘的气体是乙烯。

第三课时：

煤的综合利用苯（配学案）

【三维目标】

知识与技能目标：

了解煤的综合利用方法；认识苯的分子组成和结构特点；了解苯的主要物理性质；掌握苯的主要化学性质；

过程与方法目标：

运用实验探究法学习苯的性质。

情感态度与价值观目标：

引导学生关注人类面临的与化学相关的社会问题，如能源短缺、环境保护等。

培养学生的社会责任感和参与意识。

【教学重点】苯的分子结构、苯的化学性质。

【教学难点】苯的分子结构、苯的化学性质。

【教学过程】　　　　　

【复习】有机物的分类：

饱和烃——烷烃（CH4）：

※取代反应

　　　（C—C）

烃　　　　　　　烯烃（CH2=CH2）

不饱和烃※加成反应；与KmnO4作用。

（C=C、C≡C）

　　　　　炔烃（CH=CH）

①“烃”根据碳与碳间的连接情况分为饱和烃、不饱和烃；举C2H6、C2H4和C2H2强化碳碳间的连接和“饱和”的意义。

②复习中强调碳碳间的连接即结构和性质的关系。

③点评烃类中还有芳香烃，其代表物是苯，苯中碳碳间又是如何连接的呢？

首先来了解工业中苯的主要来源。

【组织】指导阅读教材P65——有关内容

（上一节课我们学习了“工业的血液—--石油”的组成和炼制。

今天来学习被喻为“工业的粮食—--煤”的综合利用的有关知识。

）

①煤的综合利用的主要方法有哪些？

　　　　（煤的气化、液化和干馏）

②利用这些手段可以得到哪些重要的有机物？

有什么重要意义？

（气化可以得到可燃性气体，作为燃料或化工原料气；液化可以得到洁净的燃料油和化工原料；同时可以用水煤气合成液态碳氢化合物和含氧有机物；干馏得到煤焦油，从中可以提取出苯、二甲苯、甲苯等物质，这些都是重要的化工原料。

）

煤的综合利用

干馏

气化

液化

原理

使煤隔绝空气加强热，使其分解的过程

把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程

把煤转化为液体燃料的过程

产品

焦炭、煤焦油、焦炉气

氢气、一氧化碳

液体燃料（甲醇、汽油等）

【小结】煤的干馏是把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，可得到固态的焦碳、液态的煤焦油、气态的焦炉煤气。

它是复杂的物理、化学变化。

【板书】

一　煤的综合利用:

煤的气化、煤的液化、煤的干馏

【过渡】从煤焦油中得到的苯是一种非常重要的化工原料。

19世纪欧洲许多国家都使用煤气照明，煤气通常是压缩在桶里贮运的，人们发现这种桶里总有一种油状液体，但长时间无人问津。

1825年英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚兴趣，他花了整整五年时间提取液体，从中得到了苯——一种无色油状液体。

【组织】教材P66——观察与思考。

（实验1）可用粉笔浸后点燃真实上层是苯。

【板书】

二　苯的物理性质

无色、有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，有毒，易挥发，常见的有机溶剂。

【过渡】经测定，苯的分子式为C6H6　，请写出含6个C原子的饱和烃的分子式？

从分子式判断，苯属于饱和烃吗？

如果属于不饱和烃，即含有碳碳双键或三键，则请预测苯能否使酸性KmnO4溶液褪色。

【组织】教材P66——观察与思考。

（实验2）（可补充向苯中滴加溴水）

现象：

苯不能使溴水褪色，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

结论：

苯分子中不存在碳碳双键或三键。

【思考】分子式来看，远未饱和，性质来看，应该饱和，苯分子到底是一种什么样的结构？

【讲评】苯分子结构是十九世纪化学的一大迷。

根据当时的“有机分子呈链状排列”的有机结构理论，却怎么也写不出符合苯的实际化学性质的链状结构式。

1865年的一个冬夜里，凯库勒坐在桌边一边编写教材，一边想着怎样在教材中写苯的结构这一难题。

他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思，不知不觉进入了梦乡。

朦胧之中，凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己面前跳起舞来，它们排成蛇的形状，一会儿在火焰中翻滚，一会儿卷曲起来，突然。

原子“蛇”的头咬住了自己的尾巴，形成了一个环状，不停地旋转起来。

凯库勒猛然惊醒，根据梦中受到的启示，他迅速画起苯的封闭式结构式来。

经过若干次的修正，最后他决定用六角的环状结构来描述苯的分子结构，这也就是现在我们所说的苯的“凯库勒式”。

【展示】苯分子的球棍模型和比例模型

【板书】

三　苯的组成和结构

分子式　　结构式　结构简式

C6H6

说明：

①在苯分子中，共有6个碳碳键和6个碳氢键，从苯分子的比例模型球棍模型都可以看出这6个碳碳键的键长是一样的，6个碳氢键的键长也是一样的。

②科学家测定了碳碳单键、碳碳双键和苯分子中的碳碳键的键长：

碳碳单键：

1.54×10-10m；碳碳双键：

1.33×10-10m；苯分子中的碳碳键：

1.4×10-10m；

这些数据说明苯分子中的碳碳键既不是单键也不是双键，不存在单双键交替的结构。

苯分子中碳原子间的化学键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键。

③在本分子中，6个碳原子连接成平面正六边形，每个碳原子分别结合一个氢原子，但6个碳原子和6个氢原子完全等价，人们称苯的这种特殊结构为苯环结构。

【组织】教材P67——问题解决。

（是同一种结构。

苯分子中不存在单双键交替的结构，苯分子中碳原子间的化学键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键。

）

（邻二甲苯只有一种结构的事实有力说明了苯分子中无单双键交替的结构）

【过渡】常温下，苯的化学性质稳定，既不能与溴水也不能与酸性高锰酸钾溶液反应。

在一定条件下，苯能发生多种取代反应。

【板书】

四　苯的化学性质

浓H2SO4

1取代反应：

C6H6+HNO3————→C6H5NO2+H2O

50～60℃

（苯发生取代反应得到一系列生成物，如氯苯、溴苯、苯磺酸等，都是重要的有机化工原料。

苯在金属镍做催化剂、加热条件下可以与氢气发生加成反应，生成环已烷。

）

　催化剂

2加成反应：

C6H6+3H2————→C6H12

　　△

【组织】教材P66——观察与思考。

（实验3）

3氧化反应：

①燃烧氧化：

2C6H6+15O2——→12CO2+6H2O　　　（点燃）

②苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。

【追问】苯的化学性质与烷烃、烯烃有何不同？

（烷烃和苯都可以发生取代反应，但苯更容易一些；苯和烯烃都能发生加成反应，但苯比烯烃要难；烷烃、烯烃和苯都可以在空气中燃烧；烯烃可以在高温下被氧化剂氧化，而苯和烷烃却很难被一般的氧化剂氧化。

）

【总结】苯的化学性质：

易取代、能加成、难氧化

【讲述】苯是重要的化工原料，用于生产苯胺、苯酚、尼龙等。

【板书】五　苯的用途

【讲解】信息提示：

介绍有机化合物分子中的基团。

【小结】通过本节课的学习，我们知道了综合利用煤的方法，用实验探究法学习了苯的结构及性质。

苯环中特殊的碳碳键决定了它有与烷烃、烯烃不同的化学性质。

[化学史介绍]

１.19世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，煤炭工业的蒸蒸日上。

２.煤焦油造成严重污染，要想变废为宝，必须对煤焦油进行分离提纯。

３.煤焦油焦臭黑粘，化学家们忍受烧熏蒸，工作在炉前塔旁。

４.1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，发现一种新的碳氢化合物。

５.日拉尔等化学家测定该烃的分子式是C6H6，这种烃就是苯。