高二化学甲烷备课资料.docx

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高二化学甲烷备课资料

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〖教学目的要求〗

1、通过确定甲烷分子式的教学，使学生初步掌握确定气态分子式的方法。

2、在复习碳原子的原子结构和共价键知识的基础上，要求学生掌握甲烷的电子式、结构式的写法，并了解甲烷分子式的正四面体结构。

3、掌握甲烷的重要化学性质，并学习甲烷的实验室制法和收集方法。

〖教学重点〗甲烷的化学性质和取代反应

〖课时分配〗2课时

〖教学过程〗

第1课时

【复习提问】

1、什么叫有机物，组成有机物的元素主要有哪几种？

2、大多数有机物分子里碳原子以几个什么键与其他原子相结合？

这些原子聚集时成何种类型的晶体？

【新课】

烃——仅由C、H两种元素组成的有机物叫烃，也叫碳氢化合物

甲烷是烃类里分子组成最简单的物质。

一、甲烷的物理性质及存在

1、物理性质

【展示】一瓶已收集的甲烷气体]

⑴无色、无味气体

⑵在标准状况下，ρ=0.717g·L-1

⑶极难溶于水

2、存在

⑴在池沼底部和煤矿的坑道里的植物残体在隔绝空气的条件，经过微生物的发酵作用能产生甲烷，所以甲烷也叫沼气和坑气

⑵某些地方的地下深处蕴藏着大量的天然气中含有80-90%（体积比）的甲烷。

二、甲烷的分子组成和结构

1、甲烷的分子组成

通过实验测定甲烷由C、H两种元素组成，在标准状况下测得其ρ=0.717g·L-1，通过定量分析，甲烷中质量分数为：

C%=75%，H%=25%。

那么1mol甲烷分子中含几摩尔C、H原子呢？

M=0.717g·L-1×22.4L·mol-1=16g·mol-1

1mol甲烷分子中含C原子的物质的量：

1×16×75%÷12=1（mol）

1mol甲烷分子中含H原子的物质的量：

1×16×25%÷1=4（mol）

所以甲烷分子式为：

CH4

即1个甲烷分子中含有1碳原子和4个氢原子，那么这几个原子又如何结合成分子呢？

其结构如何？

2、甲烷的分子结构

我们知道由于碳原子最外电子层有4个电子，常以4个共价键与其他原子相结合形成分子。

所以甲烷中1个C原子可与4个H原子形成4对共用电子对，形成4个共价键。

【练习】书写甲烷的电子式

⑴电子式：

H

H:

C:

H

H

⑵结构式：

——用短线来代表一对共用电子对的图式

H

H—C—H

H

⑶键参数

以上甲烷结构式是甲烷分子平面结构式，它虽然可以初步说明C、H各原子间的结合情况，但并不能够说明分子里各原子在空间分布的实际情况。

【展示】甲烷的分子球棍模型

CH4分子中1个C与4个H形成一个四面体，C在正四面体中心，4个H在正四面体的4个顶点。

①键角：

109°28ˊ正四面体

②键长：

C-H键键长：

1.09×10-10m

③键能：

413KJ·mol-1

但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。

三、甲烷的制法

1、原料：

无水CH3COONa和干燥的碱石灰（NaOH和CaO）。

2、反应原理：

CH3-C-ONa+NaOH△→Na2CO3+CH4↑

CaO的作用

1干燥剂（吸收反应中的水分产生）

2疏松剂（使生产的CH4易于外逸）

3防止试管破裂（防止NaOH在高温下与玻璃反应）

3、装置

【提问】制氧气、氨气的发生装置如何？

反应原料有何特点？

条件如何？

⑴发生装置

制甲烷的原料与制氧气、氨气相似，反应物均为固态，而且反应都需要加热，所以可用同样的发生装置（S+S→△）。

【提问】制甲烷装置中试管口为何要略向下倾斜？

⑵收集装置

【提问】实验室收集气体时根据什么来选择收集装置？

——在通常情况下，不与空气反应且密度比空气大的气体可用“向上排空气法”，密度比空气小的可用“向下排空气法”；难溶于水的气体“可用排水法”。

CH4难溶于水，密度比空气小，所以可用排水法或向下排空气法，但用向下排空气法收集CH4时难于验满。

故一般采用排水法

4、副反应

如反应加热过猛，则2分子的CH3COONa发生分解并生成丙酮：

2CH3COONa△→（CH3）2C=O+Na2CO3

【小结】甲烷的结构和实验室制法。

〖布置作业〗P73——习题3、4。

第二课时

【复习提问】

1、写出制取甲烷的反应原理。

2、写出甲烷的结构式，怎样理解甲烷分子是正四面体结构，分子是否具有极性？

【新课】

四、甲烷的化学性质及用途

【演示实验4-1】甲烷的实验室制法。

【演示实验4-2】甲烷与高锰酸钾酸性溶液、滴有酚酞的氢氧化钠溶液

和滴有石蕊的稀硫酸反应。

——实验4-2中无明显现象发生，证明：

1、在通常情况下甲烷比较稳定。

跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不反应。

但甲烷的稳定性是相对的，在特殊条件下，也会发生某些反应。

2、氧化反应——燃烧

【演示实验4-4】甲烷在空气中燃烧

——火焰呈淡蓝色，烧杯内部有水蒸气凝结，石灰水变浑浊，同时放出大量的热。

证明：

甲烷燃烧时有二氧化碳和水生成（其他烃类的燃烧产物也如此）CH4+2O2点燃→CO2+2H2O

CxHy+（x+y/4）O2点燃→xCO2+y/2H2O

用途：

甲烷燃烧时要放出大量的热，故甲烷可用作燃料。

注意：

如果点燃甲烷和氧气（或空气）的混和物，它立即发生爆炸，爆炸极限为：

空气中含甲烷：

5—15%氧气中含甲烷：

5.4—59.2%。

因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。

3、加热分解

在隔绝空气的条件下，加热到1000℃以上，甲烷就会分解生成炭黑和氢气。

CH4高温→C+2H2

用途：

分解生成的炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨、油漆等。

4、取代反应

【阅读】P69—71——⑴取代反应

⑴定义

——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。

甲烷分子里H原子在一定条件下可被其他某些原子逐步取代而发生取代反应。

【演示实验4-3】甲烷与氯气的取代反应

实验结果表明：

在室温下甲烷氯气混和物可以在黑暗中长期保存而不起反应。

但在光照的条件下就会发生反应，黄绿色的氯气就会逐渐变淡，出现油状小液滴，再加滴有紫色石蕊试液的水溶液少许，溶液呈红色，证明有酸生成。

H光H

H-C-H+Cl-Cl—→H-C-H+H-Cl

HH（一氯甲烷）

生成一氯甲烷，但反应并没有停止，生成的一氯甲烷仍然继续跟氯气作用依次生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷。

【练习】（幻灯）写出一氯甲烷与氯气依次反应的化学方程式。

H光H

H-C-Cl+Cl-Cl—→Cl-C-Cl+H-Cl

HH（二氯甲烷）

H光Cl

Cl-C-Cl+Cl-Cl—→Cl-C-Cl+H-Cl

HH（三氯甲烷）

Cl光Cl

Cl-C-Cl+Cl-Cl—→Cl-C-Cl+H-Cl

HCl（四氯甲烷）

⑵甲烷氯化物的比较（幻灯）

一氯甲烷

二氯甲烷

三氯甲烷

四氯甲烷

俗名

——

——

氯仿

四氯化碳

分子式

CH3Cl

CH2Cl2

CHCl3

CCl4

状态

气态

液态

液态

液态

用途

局部麻醉剂

溶剂

溶剂、防腐剂

溶剂、灭火剂

象这种烃分子H原子被卤素原子取代的化合物叫做卤代烃。

⑶取代反应与置换反应的比较（幻灯）

取代反应

置换反应

反应中物质的特征

一般生成物无单质，反应物中可有可无。

反应物、生成物中必有一者为单质。

条件

反应受催化剂、光等影响较大。

在水溶液中进行，遵循金属和非金属活动性顺序。

反应特点

逐步取代，很多反应是可逆的。

反应一般不可逆。

【小结】甲烷的化学性质和取代反应的概念。

〖布置作业〗P73——习题5、6。

高二化学甲烷

教学目标

知识技能：

复习碳原子结构和共价键的知识，掌握甲烷的电子式、结构式的写法；知道甲烷的正四面体构型；通过甲烷分子式的教学，使学生初步学会确定气态烃分子式的计算方法。

能力培养：

观察能力、计算过程的逻辑思维能力训练；自学和阅读能力的培养。

科学思想：

认识物质结构本质，能透过现象看本质；关心社会、环境、能源等问题。

科学品质：

利用有机化学的入门学习，提高学生学习化学的兴趣；主动参与学习，成为学习的主人；体会计算过程的严谨，培养有序、认真的学习态度。

科学方法：

准确地观察实物、模型；初步学会处理数据和资料；利用模型法帮助思维，理论联系实际，建立具体和抽象的联系。

重点、难点甲烷的分子结构；气态烃分子式的确定方法和步骤。

教学过程设计

教师活动

学生活动

设计意图

【复习】课堂练习

1．什么是有机物？

组成有机物的元素主要是哪几种？

H2CO3、CO2、CO是有机物吗？

思考，一人回答问题，辨别概念，及时纠正。

回忆上节内容，为提出烃概念作铺垫。

辩证地理解概念内涵与外延。

【强调】有机物是含碳元素的化合物，但不是所有的含碳元素的化合物都是有机物。

领悟。

进一步理解有机物和有机化学的概念。

【引入】有机物有很多种类，其中一类叫作烃。

今天我们共同来学习烃。

倾听。

提出本节学习内容，明确学习目标。

【板书】第二节甲烷

【指导阅读】请同学阅读课本第65页正文第一段，熟悉烃的概念，并画出其中的关键词。

阅读课文，画出重点字词。

指导阅读，找重点，体会概念的严谨。

培养阅读的能力。

【板书】烃——有机物；仅含碳、氢

学生加深概念理解。

【投影】课堂练习

2．下列物质属于烃的是：

A．H2S，B．C2H2，C．CH3Cl，D．C2H5OH，E．CH4，F．H2，G．金刚石，H．CH3COOH，I．CO2，J．C2H4

观看投影，辨别概念，直接应用，一人回答，其余补充。

及时应用，感知概念，回忆初中学习的有机物的简单知识。

续表

教师活动

学生活动

设计意图

【说明】烃读音tīng，碳的声母和氢的韵母的组合。

朗读，动口。

学会正确读音。

【软件演示】

观看多媒体演示，面露喜色，体会文字之妙处。

激发学习兴趣，有助记忆，为后续学习打下基础。

【设问】

有机物中最简单的是什么？

（学生总结）

回答：

有机物中必含碳，则还需另一种元素，最简单的为氢，故烃是有机物中最简单的。

揭示事物之间的内在联系和本质。

启发学生思考、回答。

【设问】

烃中最简单的是什么呢？

回答：

在C、H化合物中，含一个碳原子时最简单，则甲烷为最简单的烃。

启发思考，为引出甲烷教学打下认识基础。

【板书】甲烷是最简单的烃

一、甲烷的存在（自然界）

记笔记。

【指导阅读】课本第65～66页知道甲烷存在和俗名的来源。

阅读、归纳、总结，学会概括，完成笔记。

培养学生的读书自学的能力。

【投影】

看投影，记忆俗名。

介绍俗名来源，说明事物的联系性。

【设问】甲烷有什么用途呢？

有什么优点呢？

同学们总结。

总结得出：

能源，对空气无污染。

科学与社会的关系，渗透环保、能源问题。

关心社会。

【展示】展示一瓶纯净甲烷的气体，让学生观察气体的色、态，指导学生闻气体气味的方法。

观察甲烷的颜色、状态、闻气味。

熟悉甲烷的物理性质。

续表

教师活动

学生活动

设计意图

【指导阅读】课本第65页。

要求学生从色、态、气味、溶解性、密度等方面去认识。

归纳甲烷的物理性质，记笔记，或在书上划重点。

学习粗读和精读，培养自学能力。

【强调】学生简要记忆甲烷的物理性质。

总结物理性质：

无色，无气味，气体，密度约为空气的一半，极难溶，易燃烧。

记忆重点词句，学会精读，养成良好读书习惯。

【设问】那么甲烷分子具有什么样的结构呢？

思考。

提出新问题，引起学生注意。

【板书】二、甲烷分子的组成和结构

1．分子组成的推导

【投影】课堂练习

3．已知：

甲烷的气体密度在标准状况下为0.717g/L，其中含碳的质量分数为75％，含氢质量分数为25％，求甲烷的分子式。

计算、推导。

题目设疑，引出甲烷分子式，体会计算步骤。

【板书】解：

1．计算甲烷的摩尔质量

因为摩尔质量=气体摩尔体积×密度

=22.4L/mol×O.7179/L

=16g/mol

所以甲烷的分子量为16。

2．按分子量和质量分数计算一个甲烷分子中C、H原子的个数

C原子数：

16×75％÷12=1

H原子数：

16×25％÷1=4

所以甲烷的分子式为CH4。

对照板书，完成解题过程，进行修改，进行自我评价。

给出清晰的解题步骤，为后续解题提供样板、示范。

培养学生的有序思维，感悟求知历程。

【讨论】

指导学生共同讨论完成气态烃分子式求法的基本解题步骤，形成基本解题方法。

归纳，完成下列解题步骤。

气态烃化学式的推导：

气体密度（标准状况）

↓×22.4L／mol

摩尔质量（g／mol）（式量）

↓×各元素质量分数烃分子内各元素质量

↓÷各原子相对原子质量

引路，点拨。

培养严谨的科学态度和逻辑思维能力。

续表

教师活动

学生活动

设计意图

一个分子内原子的数目

↓

分子式

【课堂练习】

4．课本第65页习题4。

计算，3min内完成计算，得分子式。

及时应用，反馈，体会成功乐趣。

【强调】这是有机化学中的最基本计算之一，也是求气态烃的分子式的计算方法之一。

领悟。

指出应基本掌握的知识技能。

【设问】分子式已经推导出来了，那么甲烷的分子结构是什么样呢？

兴趣大增，跃跃欲试。

层次推进，逐渐深入，引趣激情。

【板书】2．分子结构

【复习】请同学们写出碳、氢原子的原子结构示意简图和电子式。

请一个学生板书。

书写结构示意图和电子式：

复习旧知识。

分析电子式和结构简图，为下步学习引路。

判断正误，评比对照。

【说明】C、H原子不能独立存在，只有形成共用电子对。

【板书】

通过书写，体会三式之间的联系和表达方式的不同；转换，体会结构式的简约与方便。

层次推进，互相联系，差异对比，殊途同归。

体会事物之间的相互联系。

续表

教师活动

学生活动

设计意图

【讲解】

①C—H表示C、H之间的是单键，共用一对电子。

②结构式是有机化学重要用语。

领悟。

引起学生重视。

【提问】甲烷分子的空间结构是什么样的呢？

思考，猜测，查书。

提出问题，引发思考，注意兴趣。

【展示】向学生展示甲烷的实物模型，介绍球棍模型和比例模型，提示观察部位。

观察模型结构及构成原子数，兴趣大增。

抽象与具体相联系，培养兴趣，培养观察能力。

【指导阅读】阅读课本第67～68页，知道模型所表示的意义。

回答：

球棍模型表示原子的相对位置；比例模型表示原子的体积比。

不同角度看问题，渗透辩证思想。

【软件演示】甲烷的正四面体立体结构：

观察甲烷空间立体结构，体会物质结构美，兴趣再次加强。

培养学生的空间结构的概念，深刻记忆，体现结构之美。

【指导阅读】

课本第67页第二自然段，提出问题：

这段文字说明了什么？

用什么来说明的？

阅读课文，找出甲烷的有关结构的数据，分析、推理归纳。

指导自学，分析、归纳。

【讨论】表明甲烷键参数的数据是哪些？

键参数：

键长：

1.09×10-10m（四个相等）

归纳分析，学会应用数据，分析新问题。

续表

教师活动

学生活动

设计意图

键角：

109°28′（四个相等）键能：

413kJ／mol（四个相等）

【提问】

（1）什么数据证明了甲烷分子不是平面结构而是立体结构？

（2）从什么数据证明了甲烷分子是比较稳定的？

共同讨论：

（1）甲烷的键角是109°28′，而不是90°，说明其为立体结构；

（2）从学过内容可知，Si—O键的键能为369kJ／mol，C—H键键能为413kJ／mol，键能较大。

稳定。

推理能力的培养，找到思维的起点。

【板书】

明确结论，扣紧目标，知其所以然。

【强调】为了书写方便一般仍采用平面结构式表示。

【小结】请同学们试着将本课进行小结，知道这一节课应掌握的内容。

回答、小结：

一、烃分子式的求法；

二、甲烷的分子结构。

指出学习结果和要求学生达到的目标，便于学生自我调控。

【作业】课本第73页3、4题。

【随堂检测】

1．下列各物质的键角为109°28′的是____；具有正四面体构型的是____。

A.H2O B.P4 C.CO2 D.NH3 E.金刚石 F.CH4 G.H2S

2．下列说法正确的是[   ]。

A.甲烷分子中C、H间是非极性键

B.甲烷分子是空间三角锥结构

C.甲烷的结构式为CH4

D.甲烷分子是非极性分子

3．若2g甲烷含有m个分子，则阿伏加德罗常数为[   ]。

A.m／16 B.16m C.32m D.8m

巩固提高，将知识运用与新情景之中。

续表

教师活动

学生活动

设计意图

4．已知：

某烃分子中碳元素与氢元素的质量比为4∶1，其标准状况下的密度为1.339g/L，求其分子式。

5．标准状况下，甲烷和氢气等体积混合，混合气1L的质量为____克。

附1：

课堂练习答案

1．含碳元素的化合物碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等不是。

2．（B）、（E）、（J） 3．CH4 4．C2H4

随堂检测答案

1．（E）、（F）（B）、（E）、（F）

2．（D）3．（D） 4．C2H6 5．0.4

附2：

参见 牛津-剑桥多媒体同步成长软件高二光盘

课件www.5ykj.Com

第五章烃

第一节甲烷

●教学目标

1.使学生了解甲烷的结构式和甲烷的正四面体结构，从而提高思维和空间想象的能力；

2.使学生掌握甲烷的化学性质，以增强学生的观察能力和思维能力；

3.使学生了解取代反应；

4.通过学生对结构决定性质这一规律的认识，对学生进行辩证唯物主义的教育。

●教学重点

甲烷的化学性质，取代反应。

●教学难点

1.甲烷的分子结构；

2.甲烷的取代反应。

●课时安排

一课时

●教学方法

1.通过展示甲烷分子的球棍模型和比例模型，分析甲烷分子的结构特点，使学生加深对甲烷结构的感性认识；

2.针对甲烷的重要化学性质——取代反应，采用实验演示和投影分析、启发的方式来解决；

3.投影列表比较分析有机物和无机物的主要区别以及取代反应和置换反应的区别。

●教学用具

投影仪、甲烷分子的球棍模型和比例模型；

甲烷气体的发生装置、氯气的发生装置、铁架台、水槽、高压汞灯（220V、250W）、电源、试管、导气管、100mL量筒；

酸性高锰酸钾溶液、饱和食盐水、无水醋酸钠晶体、碱石灰、MnO2、浓盐酸等。

●教学过程

［引言］在以前的学习中我们学习和了解了很多种的物质，如碱金属元素、卤素、氧族元素、氮族元素的单质及其化合物；也曾了解和接触过另外一类物质，如甲烷、乙烯、乙炔、蔗糖、葡萄糖、酒精等等。

前者我们称之为无机物，后者就是在今后的一段时间即将学习和讨论的一类重要的物质——有机物。

它与人类的关系非常密切，在人们的衣、食、住、行、医疗保健、工农业生产及能源、材料和科学技术领域中都起着重要的作用。

［设疑］1.什么是有机物？

2.有机物种类繁多的主要原因是什么？

［生］自学、阅读教材的本章引言部分，思考、讨论后回答：

生甲：

世界上绝大多数的含碳化合物叫做有机化合物，简称有机物。

生乙：

有机物种类之所以繁多主要有以下几个原因：

①碳原子最外电子层上有4个电子，可形成4个共价键；②在有机化合物中，碳原子不仅可以与其他原子成键，而且碳碳原子之间也可以成键；③碳与碳原子之间结合方式多种多样，可形成单键、双键或叁键，可以形成链状化合物，也可形成环状化合物；④相同组成的分子，结构可能多种多样。

［师］评价、肯定学生的回答，并作补充说明，定义中之所以说绝大多数的含碳化合物是有机物，是因为有些物质如CO、CO2、Na2CO3等物质虽然含碳，但性质和组成与无机物很相近，所以把它们看作为无机物。

那么究竟哪些物质是有机物，哪些物质是无机物，有什么判断依据呢？

我们可以通过有机物与无机物的主要区别加以判断。

［投影显示］有机物与无机物的主要区别

性质和反应有机物无机物

溶解性多数不溶于水，易溶于有机溶剂部分溶于水而不溶于有机溶剂

耐热性多数不耐热，熔点较低，一般在400℃以下多数耐热，难熔化，熔点一般比较高

可燃性多数可以燃烧多数不能燃烧

电离性多数是非电解质多数是电解质

化学反应一般比较复杂，副反应多，反应速率较慢一般比较简单，副反应少，反应速率较快

［师］当然有机物和含碳化合物的正确关系应该是：

有机物一定含碳元素，但含碳元素的物质不一定是有机物。

刚才同学们关于有机物种类繁多的原因总结的基本完整，据统计，目前已知的有机物已超过二千万种，而且每年新合成的化合物中，90%的是有机物。

［生］根据结构图5—1：

4个碳原子相互结合的几种方式进一步理解有机物种类繁多的原因。

［设疑］有机物主要由哪些元素构成？

什么叫烃？

［生］思考后回答：

有机物中除含碳元素外，通常还含有氢、氧、氮、硫、卤素、磷等。

只含有碳和氢两种元素的有机化合物叫烃。

［师］补充说明：

在一种具体的有机物中不一定全包括上述所有的元素。

第五章烃

［板书］有机物：

绝大多数的含碳化合物。

烃：

只含有碳、氢两种元素的有机物。

［过渡］本章我们主要学习和讨论几种有代表性的烃的基本性质，同时还将介绍一些石油和煤的有关知识。

在烃的大家族中组成最简单的要数甲烷了，所以我们就先从甲烷开始学起。

［板书］第一节甲烷

［师］初中化学曾对甲烷作过简单的介绍，现在请同学们回忆一下已学过的甲烷的性质有哪些？

［板书］一、甲烷的物理性质

［生］回忆，讨论并集体回答：

甲烷是一种无色、无味，难溶于水，比空气轻，能燃烧的气体，天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。

［师］除了可燃烧之外，其余就是甲烷主要的物理性质。

那么甲烷的分子式和电子式怎么样写呢？

（向甲烷的分子结构过渡）

［生］一位同学在黑板上板演，其余同学在下边练习。

甲烷的分子式：

CH4

电子式：

［师］如果将甲烷电子式中每一对共用电子对用一条短线替代后将变成什么样子？

［生］在练习本上比画，并得出结果

［师］这种用短线表示一对共用电子对的图式叫结构式。

那么上述结构式是不是就表明甲烷分子的真实构型就是这样以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的平面正方形呢？

［模型展示］甲烷分子的球棍模型和比例模型（若干）

［生］相互传看两种模型，观察、体会、理解碳原子与氢原子的相对位置关系，并明确甲烷分子的真实构型为：

以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。

［师］由此可见甲烷是极性分子还是非极性分子？

［生］非极性分子。

［师］所以甲烷极难溶于水就是非常自然的事情了，这体现了什么样的规律？

［生］相似相溶原理。

［师］看来甲烷的结构式并不能代表其真实构型，我们称其为平面结构式，其立体结构式如图5—2所示，但为了简便其见，一般只写有机物的平面结构式。

［板书］二、甲烷的分子结构

［过渡］物质的结构