高一化学教案第三章 1.docx

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高一化学教案第三章1

普通高中课程标准实验教科书—化学第二册[人教版]

第三章有机化合物

第一节最简单的有机化合物—甲烷

第一课时

教学目标：

1.要求学生掌握甲烷的电子式、结构式的写法，初步认识甲烷分子的空间结构。

2.掌握甲烷的重要化学性质

3.使学生了解烷烃的组成、结构和通式。

使学生了解烷烃性质的递变规律。

4.使学生了解同系物、同分异构现象和同分异构体（碳原子数在5以内）。

教学重点：

甲烷的结构特点和甲烷的取代反应；同分异构体和同系物。

教学难点：

主要是学生有机物立体结构模型的建立，具体体现在如何将甲烷和烷烃的结

构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。

课时：

甲烷的性质1课时、烷烃1课时

教学方法：

讲授、讨论、小组合作、学生制作等教学方法和实验条件控制、比较、类比、模拟、抽象、模型等科学方法与逻辑方法。

教学过程：

[投影]西气东输工程简介；煤矿瓦斯爆炸事故原因。

[讲述]世界20%能源由天然气提供，天然气还是重要的化工原料。

这节课我们就来研究甲烷的结构及物理、化学性质。

[板书]第三章有机化合物

第一节最简单的有机化合物—甲烷

1、分子组成CH4

2、结构

[提问]1、碳原子有几个价电子，通常与别的原子形成几个共价键?

[4个价电子，四个共价键。

2、写出甲烷的电子式。

[板书]电子式：

用“—”代表一对共用电子，结构式：

[讲解]结构式仅用来表示分子中原子原子的连结顺序,不能表示分子中原子在空间的分布。

[实践活动]按课本要求动手实验：

［展示］优秀作品。

引导观察图3－1所示的C与H的相对位置关系。

［结论］甲烷是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，顶点都是氢原子。

［展示］球棍模型及比例模型：

借助球棍子模型讲解人们是如何确定甲烷是正四面体空间结构，而不是平面正方形结构。

［投影］拓展资料：

甲烷分子结构的参数：

1、键角都是109028′

2、键长1．09×10－10m

3、键能是413kJ/mol

［强调］结构式实际是分子球棍模型在平面上的投影。

　　［练习］甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是：

　　A、CH3Cl不存在同分异构体B、CH2Cl2不存在同分异构体

　　C、CHCl3不存在同分异构体D、CH4中四个价键的键长和键角都相等

[讲解]甲烷不论是正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl、CHCl3都无同分异构体，故选项A、C的理由不充分。

若甲烷是平面正方形结构，CH2Cl2存在两种同分异构体：

　　而实际CH2Cl2不存在同分异构体，因此假设不合理。

若甲烷是正四面体结构，此时CH2Cl2不存在同分异构体，故选项B是正确的。

选项D也是错误的，因为甲烷不论是正四面体结构，还是平面正方形结构，CH4中四个价键的键长和键角都相等，故理由不充分。

[过渡］下面我们来研究甲烷的性质

[板书]一、甲烷的性质

[复习]初中所学甲烷的物理性质。

[归纳、板书]物理性质：

无色无味气体，比空气轻，难溶于水。

[演示]将甲烷分别通入加了酸碱指示剂的盐酸、氢氧化钠、高猛酸钾溶液中。

[观察]溶液颜色均无变化（请学生回答）

[归纳、板书]一般情况下，性质稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不起反应。

[讲述]甲烷的稳定性是相对的，在特定的条件下，也会发生某些反应。

[练习］咱们都知道甲烷是一种重要的燃料，请同学们写出甲烷燃烧的化学方程式。

[板书]１、甲烷的氧化反应

CH4（g）＋2Ｏ２（g）

CO2（g）+2H2O（l）

[强调]有机方程式书写用→表示。

[小组探讨]1、点燃甲烷前要进行什么操作?

[验纯]

2、火焰的颜色是什么?

[淡蓝色]

3、燃烧时火焰是淡蓝色的气体还有哪些?

[CO、H2、H2S、（CH4）]

4、燃烧后的产物如何检验?

[用冷烧杯罩住火焰,再向烧杯中加入澄清石灰水]

[讲述]甲烷是一种很好的气体燃料。

但是必须注意，如点燃甲烷跟氧气或空气的混合物，会立即发生爆炸。

在煤矿的矿井里，如果空气中甲烷的含量达到一定比例时，遇到火花就会发生爆炸，所以必须采取安全措施，如严禁烟火、注意通风等，以防止爆炸事故发生。

此例说明，对一个化学反应有充分、全面的认识，才能利用它、控制它，防止其有害的一面。

[过渡]甲烷在常温下稳定，但当条件改变时，是否可以同其他物质发生反应？

[板书]2．甲烷的取代反应

[科学探究］实验条件控制

1：

在收集好甲烷的试管中，迅速加入0.5gKMnO4和1mL盐酸，用黑纸包好。

2：

在收集好甲烷的试管中，迅速加入0.5gKMnO4和1mL盐酸。

距离15cm用燃着的镁条（日光、高压汞灯等其他光源）照射。

实验测试：

用润湿的蓝色石蕊试纸在瓶口检验。

［实验记录］

反应条件

反应物状态

生成物状态

反应中的现象

试纸的变化

实验1

实验2

[反应现象原理探究］

（1）光是反应发生的主要原因。

（2）黄绿色逐渐褪去，瓶壁出现油状液滴，说明产生了不溶于水的物质。

（3）瓶口有白雾，使试纸变红，推断有氯化氢生成。

[结论］甲烷与氯气在光照条件下可以反应。

[讲述]实验现象说明甲烷跟氯气在光照下直接起反应生成了新物质，这一反应发生的过程是怎样的呢？

生成物又是什么呢？

这个反应是什么类型的反应呢？

为了形象、直观地说明这些问题，我们用电脑动画模拟反应过程表示如下。

[演示]电脑动画模拟一氯甲烷的生成过程。

[讲述]从模拟过程可以看出，在光照的条件下甲烷分子中的氢原子可被氯气中的氯原子所取代而生成一氯甲烷和氯化氢，但是反应并没有终止，生成的一氯甲烷仍继续跟氯气作用，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，请看反应模拟过程：

[演示]电脑动画模拟二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷的生成过程。

[讲述]根据反应过程，这个反应生成一氯甲烷、二氯甲烷的化学方程式。

[设问]这两个化学方程式和我们以前学过的方程式比较有何不同？

（1）用结构式代替分子式；

（2）用箭号（→）代替等号（=）。

（请学生回答）

[讲述]为了明显起见，用结构式代替分子式，注意化学方程式箭号（→）表示。

这是因为有机化合物参加的化学反应往往比较复杂，常有副反应发生等。

因此，这类反应的化学方程式通常不用等号，而是用箭号（→）表示，且常常用结构式代替分子式。

[设问]同学们能否将生成三氯甲烷和四氯甲烷的化学方程式表示出来？

[学生板演]（略）

[投影]四个反应的方程式。

[讲述]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取代反应。

[板书]取代反应：

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取代反应。

[演示]电脑动画重复模拟取代反应的全过程，进一步理解取代反应的含义。

[讲述]在隔绝空气的条件下加热到1000℃左右，甲烷就开始分解；当温度再升高时，分解比较完全，生成炭和氢气。

[板书]3、热解反应：

CH4

C+2H2↑

[总结]这节课我们学习了甲烷的性质，要求重点掌握甲烷的性质、特别是化学性质，理解有机物取代反应含义，注意将所学知识运用于生产生活实际。

[思考]1．甲烷的性质与氢气的性质有何区别？

2．取代反应与置换反应有何区别？

[课堂练习]

1、2005年1月21科学家对“惠更斯”号探测器拍摄的土卫六照片分析后发现，“惠更斯”号着陆地带有刚下过甲烷雨的痕迹。

除降雨的痕迹外，还发现了侵蚀、机械摩擦的痕迹以及一些水文活动痕迹。

这些痕迹与地球上的很相像。

已知土卫六大气层主要由氮和甲烷组成，甲烷沸点-161.49℃,下列说法正确的是

A、土卫六表面温度大约为零下180摄氏度B、土卫六上有可能存在生命

C、土卫六可能有氧气存在

D、土卫六大气层与约40亿年前生命诞生前的地球大气层完全不同

2．二氟甲烷是性能优异的环保产品，它可替代某些会破坏臭氧层的“氟里昂”产品，用作空调、冰箱和冷冻库的制冷剂。

试判断二氟甲烷的结构简式有

A、有4种B、有3种C、有2种D、只有1种

3．若要使0.5mol甲烷和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要Cl2的物质的量为

A、2.5molB、2molC、1.25molD、0.5mol

4．28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。

天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离水分子。

根据上述信息，完成

（1）~

（2）题：

（1）下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是

A、两种都是极性分子

B、两种都是非极性分子

C、CH4是极性分子，H2O是非极性分子

D、H2O是极性分子，CH4是非极性分子

（2）若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

A、CH4·14H2OB、CH4·8H2OC、CH4·7

H2ODCH4·6H2O

5．把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛饱和NaCl溶液的水槽里，放在光亮处。

片刻后发现试管中气体颜色____________，试管中的液面____________，试管壁上有____________出现，水槽中还观察到_____________。

参考答案：

1、A2、D3、C

4、解析：

水分子是极性分子，甲烷是非极性分子。

根据题示条件，所求天然水合物中CH4和H2O分子数之比为：

48:

6=8:

1。

所以，化学式可表示为：

CH4·8H2O。

答案为：

（1）D。

（2）B。

5．甲烷和氯气光照生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化氢等物质，随着反应的进行，氯气不断消耗，黄绿色逐渐消失。

又由于生成的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳在常温下都为液体，氯气易溶于有机溶剂中，使试管壁上有黄色油滴出现。

因生成的氯化氢易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升。

氯化氢溶于水后，氯离子浓度增大，使氯化钠溶解度降低，析出氯化钠晶体。

所以答案为：

变浅，上升；黄色油珠；白色沉淀。

[作业]P571、2、3

[板书计划]

第三章有机化合物

第一节最简单的有机化合物—甲烷

甲烷的分子组成和结构

1、分子组成CH4

2、结构电子式：

结构式：

一、甲烷的性质

物理性质：

无色无味气体，比空气轻，难溶于水。

一般情况下，性质稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不起反应。

１、甲烷的氧化反应

CH4（g）＋2Ｏ２（g）

CO2（g）+2H2O（l）

2．甲烷的取代反应

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取代反应。

3、热解反应：

CH4

C+2H2↑

普通高中课程标准实验教科书—化学第二册[人教版]

第三章有机化合物复习

复习目标:

1、加深对有机物结构特点的理解。

2、进一步掌握几种有机反应概念的内涵与外延。

3、巩固几种重要的有机物的结构、性质和用途。

复习重点：

应用有机物结构特点及有机反应分析解决有关问题。

教学过程：

第一课时

[归纳整理]一、有机物的结构特点

1、成键特点：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[讲述]在有机物分子中碳呈四价。

碳原子既可与其他原子形成共价键，碳原子之间也可相互成键；既可以形成单键，也可以形成双键或三键；碳碳之间可以形成长的碳链，也可以形成碳环。

[拓展]我们知道，当烃分子中的碳原子个数为n时，其中氢原子个数的最大数值为2n+2，这是氢原子个数的上限值。

以链状烷烃分子结构和分子组成通式CnH2n+2为基础进行分析和比较：

在结构中，若增加一个C＝C或C＝O双键，就少2H；在结构中若出现一个C≡C就少4H；在结构中若出现一个环状结构也少2H；所以，烯烃和环烷烃的分子组成通式都为CnH2n；炔烃和二烯烃的分子组成通式都为CnH2n-2；苯和苯的同系物，结构中有苯环结构，苯环可以看成是具有3个C＝C双键和一个环状结构，氢原子个数应在烷烃的基础上减去4×2＝8个，故苯和苯的同系物的分子组成通式为：

CnH（2n+2－4×2）即CnH2n-6（n≥6）。

[归纳整理]2、同系物：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[讲解]理解：

（1）同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同，分子组成通式相同。

（2）同系物相对分子质量相差14或14的整数倍。

　　（3）同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。

　[例１]下列各组物质中一定属于同系物的是：

　　Ａ．CH4和C2H4　　　Ｂ．烷烃和环烷烃；

　　Ｃ．C2H4和C4H8　　　Ｄ．C5H12和C2H6

　　[讲解]对于同系物而言，必须同时满足①“结构相似”②“分子组成上差一个或若干个CH2原子团”这两个条件。

在判断“结构相似”时关键是分析在结构上是否具有相同的化学键类型和相同的碳链结构。

在判断组成关系时，是以分子式分析，而不是从结构上看去是否差CH2原子团。

同时，在书写可能的结构时要注意碳原子要４价，氢原子要满足１价。

　　Ａ．CH4和C2H4结构不相似，C2H4中一定有碳碳双键结构CH2=CH2，况且其组成上也不是和CH4相差CH2原子团的倍数。

　　Ｂ．烷烃和环烷烃，虽然化学键的类型完全相同但碳原子的骨架结构不同，烷烃完全是开链的而环烷烃一定在结构中出现闭合环状结构。

况且从分子式上相差的也不是CH2原子团的倍数。

Ｃ．C2H4与C4H8组成上虽然相差２个CH2原子团，但在结构上C2H4一定有碳碳双键结构，而C4H8可以有　

结构，它与C2H4结构上不能称之为相似。

　　Ｄ．C5H12与C2H6一定是同系物，结构相似——均由碳、碳单键和碳、氢单键结合，CnH2n+2系列不可能结构中存在碳碳双键或环状结构，分子组成上也相差３个CH2原子团。

　答案选Ｄ。

[归纳整理]3、同分异构体：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[讲解]凡分子式相同，但分子结构不同，因而性质也不同的几种化合物互称同分异构体。

同分异构体可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质。

可以是有机物，也可以是无机物。

　　中学阶段涉及的同分异构体常见的有三类：

（1）碳链异构　

（2）位置（官能团位置）异构　（3）异类异构（又称官能团异构）

[例2]下列各组物质中，两者互为同分异构体的是：

　　①CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O　②NH4CNO和CO（NH2）2

　　③C2H5NO2和NH2CH2COOH　　　④[Pu（H2O）4]Cl3和[Pu（H2O）2Cl2]·2H2O·Cl

　　A．①②③　B．②③④　C．②③　D．③④

　　[讲解]同分异构体是分子式相同，但结构不同。

CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O组成就不同，肯定不能称为同分异构体；NH4CNO和CO（NH2）2分子式相同，但前者是盐，而后者是尿素，是有机物，结构肯定不同，互为同分异构体；C2H5NO2和NH2CH2COOH，一个是硝基化合物，一个是氨基酸，分子式又相同，互为异类异构；[Pu（H2O）4]Cl3和[Pu（H2O）2Cl2]·2H2O·Cl后者中有两分子的水为结晶水而前者没有，所以结构不同，互为同分异构体。

正确选项为B。

[归纳整理]二、几种重要的有机反应

1．取代反应：

：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[讲解]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代替的反应叫做取代，取代反应与置换反应区别：

[例3]1mol某烷烃可与8molCl2完全取代，求此烷烃的分子式。

　　[讲解]本题考查对取代反应的理解。

当烷烃分子中在1mol氢原子被取代时，就需要有1mol氯气参加反应，同时生成1mol氯化氢，因此根据本题中的条件“参加反应的氯气为8mol”可知在该烷烃分子中应有8mol氢原子。

再根据烷烃通式CnH2n+2可知2n+2=8，则n=3，所以该烷烃的分子式为C3H8。

[归纳整理]2．加成反应：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[讲解]有机物分子里不饱和的碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成新物质的反应称为加成反应。

被加成的试剂如：

H2、X2（X为Cl、Br或I）、H2O、HX、HCN、等能离解成一价原子或原子团的物质。

通过有机物发生加成反应时反应物之间的量关系，还可定量判断该有机物分子结构中不饱和键的情况：

是C==C键，还是C≡C键，或是苯环结构，以及它们具有的个数。

[例4]1mol有机物能与1molH2发生加成反应，其加成后的产物是2，2，3-三甲基戊烷，则此有机物可能的结构简式有____、____、____．

[讲解]首先写出2，2，3-三甲基戊烷的结构简式，

因1molH2发生加成反应，所以原烃为烯烃．在加成后的产物的结构简式中，凡C-C上的碳原子都结合有氢原子，由此处原来必为C=C．

答案：

[归纳整理]3．酯化反应：

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

[讲解]羧酸和醇作用生成酯和水的反应叫酯化反应。

注意：

  ①酯化反应的脱水方式是：

羧基脱羧羟基（无机含氧酸脱羟基氢）而醇脱羟基氢，即“酸脱羟基醇脱氢”（可用同位素原子示踪法证明。

）。

 ②酯化反应是可逆的：

羧酸+醇

酯+水  反应中浓硫酸的作用是作催化剂和吸水剂，除去生成物中的水使可逆反应向生成物方向移动。

 ③在酸化反应中使用饱和Na2CO3溶液的作用是吸收未反应的乙酸，溶解乙醇，降低酯的溶解度，增大水的密度，使酯浮于水面，容易分层析出，便于分离。

 ④乙酸乙酯中除乙酸杂质，只能用饱和的Na2CO3浓液，不能用NaOH溶液中和乙酸的方法。

因为NaOH溶液碱性强，会促使乙酸乙酯水解，重新变成乙酸和乙醇，所以不能用NaOH溶液代替Na2CO3饱和溶液。

[例5]怎样以H2O、H218O、空气、乙烯为原料制取

？

写出有关反应的化学方程式。

[讲解]思路：

可采用从最终的目标产物倒推原料（或中间产物）的方法。

如：

参考答案：

 有关反应的化学方程式为：

[课堂练习]

　　１．下列化合物的分子式可能代表一种以上物质的是：

　　Ａ．C3H8　Ｂ．C4H10　　Ｃ．CH3Cl　　Ｄ．CH2Br2

　　２．等物质的量的下列烃，分别完全燃烧时，消耗O2最少的是：

　　Ａ．C6H6　　Ｂ．CH4　Ｃ．C2H4　　Ｄ．C7H8

　　３．等质量的下列烃，分别完全燃烧时，消耗O2质量最少的是：

　　Ａ．C6H6　　Ｂ．CH4　　Ｃ．C2H4　　Ｄ．C7H8

　　４．下列化合物中沸点最低的是

　　Ａ．己烷　　　Ｂ．戊烷　　Ｃ．异戊烷　　Ｄ．新戊烷

　　５．２－甲基丁烷与Cl2发生取代反应可得到一氯取代物有

　　Ａ．１种　　Ｂ．２种　Ｃ．３种　Ｄ．４种

6．把氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液加入到某病人的尿液微热，如果观察到红色沉淀说明尿液中含有：

A．食醋　　　B．白酒　　　C．食盐　　　D．葡萄糖

参考答案:

１．Ｂ　２．Ｂ　３．Ａ　４．Ｄ　５．Ｄ　6．D