高二化学第五章烃
第一节甲烷教案
巴蜀中学20XX级潘虹
一．教学目标
１.知识与技能：初步认识有机物概念及种类繁多的原因；
认识甲烷分子的空间结构，掌握甲烷电子式、结构式的正确写法；
掌握甲烷的化学性质（燃烧反应，取代反应，分解反应）
２.过程与方法：通过观察甲烷与氧气与氯气的反应实验，培养学生的思维能力和观察能力。
３.情感态度价值观：引导学生关心社会、环境、能源等问题。
培养学生关心科学、研究科
学和探索科学的精神。
二．教学重点：甲烷的分子结构和化学性质
三．教学难点：甲烷的取代反应
四．教学过程
【引言】从今天起，我们将学习有机化合物的知识。
有机化合物与人类的生活有密切的关系，在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。
在有机化学中我们将学习烃、烃的衍生物、糖类、油脂、蛋白质及合成材料等。
最早，人类只能从动植物体中取得一些有机物。
后来，人类能通过非动植物体制取有机物。
如今，人类不但可以合成自然界里已有的许多有机物，而且还能合成出自然界里原来没有的多种多样性能良好的有机物。
【提问】那什么是有机物呢？
【生答】含碳元素的化合物
【师】因二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等具有无机化合物的性质，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐外，绝大多数含碳的化合物都是有机化合物。
【板书】有机物
1.定义:含碳元素的化合物（除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等）【师】注意有机物一定含碳元素，但含碳元素的不一定是有机物。
目前，人类从自然界发现和人工合成的有机物已经超过二千万种，这个数字已远远超过无机化合物。
【提问】有机化合物种类和数目繁多的主要原因是什么呢？
【生答】（1）碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形成4个共价键；（2）碳原子间能以共价键结合形成长的碳链碳，还可形成碳环（3）碳原子之间不仅形成单键还可
形成双键或三建（4）相同分子式的分子有可能具有不同的结构
【师】有机物中最简单的是烃，烃是只含有碳氢两种元素的有机化合物
【烃】只含有碳氢两种元素的有机化合物
【师】根据烃结构的不同，可分为烷烃，烯烃，炔烃和芳香烃。
【板书】第一节甲烷
一．甲烷的结构
①分子式：CH4
②电子式：
③结构式：
④空间结构：正四面体
讨论：甲烷可能有两种结构——平面正方形结构和正四面体结构，如图
【实物展示】
【PPT】甲烷分子的比例模型：
甲烷分子的球棍模型：
【师】经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角是109°28/）。
【提问】甲烷是含的是极性键还是非极性键？它又是属于极性分子还是非极性分子呢？【生答】甲烷是含极性键的非极性分子
【过渡】结构决定性质，那么甲烷具有哪些性质呢？我们一起来学习。
首先来看它的物理性质：
【板书】二、甲烷的物理性质
【生答】甲烷是无色、无味的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。
【提问】甲烷的密度如何计算？
【生答】用摩尔质量来除以气体摩尔体积，即16/22.4=0.717 g/L
【提问】甲烷的密度比空气大还是小？我们应该用什么方法来收集甲烷？
【生答】甲烷的密度比空气小（根据密度之比等于摩尔质量之比，甲烷16<空气29）,所以收集甲烷用向下排空气法。
又因为甲烷极难溶于水，所以我们可以用排水法来收集甲烷。
【师】甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。
这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。
有些地方的地下深处蕴藏着大量叫做天然气的可燃气体，它的主要成分也是甲烷，按体积计算，天然气中一般约含有甲烷80%——97%。
【师】甲烷由于结构稳定，所以性质稳定。
【板书】三.甲烷的化学性质
稳定性：通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
【演示实验】将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，观察紫色的高锰酸钾
溶液是否褪色？
【学生】描述现象：高锰酸钾的紫色没有褪去。
结论：甲烷与酸性高锰酸钾不反应。
【过渡】甲烷通常情况下稳定，但在特定条件下甲烷也是能与某些物
质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。
1．甲烷的氧化反应
【实验】在空气中点燃甲烷
【现象】燃烧火焰呈淡蓝色，放出大量的热。
CH4+2O2CO2+2H2O
【师】有机反应方程式通常不用“=”而用“”，是因为有机物参与的反应往往比较复杂，常伴有副反应的发生。
【设疑】如何证明产物？
【学生设计实验】
分别用干燥的小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上，可以发现干燥的小烧杯内有无色液体生成，沾有澄清石灰水的小烧杯罩石灰水变浑浊。
【师】在点燃甲烷之前老师还做了一个操作，就是——验纯，否者要发生爆炸。
【视频实验】甲烷的爆炸
【过渡】甲烷除了与氧气在点燃条件发生反应之外，还可与氯气在光照条件下反应
【实验】取一个100mL的量筒，用排饱和食盐水的方法收集20mL CH4和80ml Cl2，放在光亮的地方，日光不要直射，等待片刻，观察发生的现象。
【思考】量筒为什么要倒扣于饱和食盐水中？
【生答】氯气要溶于水而难溶于饱和食盐水，用饱和食盐水可
减少氯气在水当中的溶解度。
[由现象讨论后得出结论]
【板书】现象：量筒壁上出现油滴，量筒内的液面上升，气
体颜色变浅。
结论：甲烷与氯气在光照条件下要反应
【PPT】（学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学软件）
【板书】2．甲烷的取代反应
【思考】1.CH4与Cl2反应后，产物有几种？
哪些是有机物？哪种产物最多？
【生答】五种。
一氯甲烷,二氯甲烷,三氯甲烷(氯仿),四氯化碳这4种是有机物;产物中HCl 最多
【师】在常温下，一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷是油状液体，其中四氯甲烷又叫四氯化碳，三氯甲烷又叫氯仿，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的有机溶剂。
【思考】2.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3是极性分子还是非极性分子？那么CCl4呢？
【生答】CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3是极性分子，CCl4是非极性分子。
【师】CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3是都是四面体结构，空间不对称，属极性分子；CH4和CCl4是都是正面体结构，空间对称，属非极性分子。
甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成五种物质，四种取代产物。
【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做取代反应。
注意：1.取代反应需要加热
2.反应物是纯卤素单质，如氯气，溴蒸气（甲烷与溴水氯水不反应）
【练习】写出甲烷与溴蒸气在光照条件下的化学反应方程式。
【过渡】在隔绝空气的情况下，加热至10000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。
【板书】3．甲烷的受热分解
CH4 C + 2H2
【师】氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶和染料的工业原料。
【板书】四.甲烷的用途
作燃料，制取有机溶剂氯仿和四氯化碳，氢气和炭黑，或做其他的化工燃料。
【总结】本节课的主要知识点
【作业】教材课后习题：一、二、三题
五.板书设计：
有机物:含碳元素的化合物
第一节甲烷
一．甲烷的结构
1.分子式：CH4
2.电子式：
3.结构式：
4.空间结构：正四面体
二、甲烷的物理性质
甲烷是无色、无味的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。
三.甲烷的化学性质
稳定性：通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
1．甲烷的氧化反应
CH4+2O2CO2+2H2O
2．甲烷的取代反应
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
注意：1.取代反应需要光照
2.反应物是纯卤素单质，如氯气，溴蒸气（甲烷与溴水氯水不反应）
3．甲烷的受热分解
CH4 C + 2H2
四.甲烷的用途。