《甲烷》教学设计1.教材分析人教版化学必修2第三章“有机化合物”是学生在高中阶段第一次接触有机物及其结构和性质。
甲烷是最简单的有机化合物，本节课内容将帮助学生学习甲烷的结构和性质。
2.教学目标知识与技能：（1）了解甲烷的物理性质，了解甲烷的结构特点（2）认识取代反应、氧化反应（3）能正确书写甲烷与Cl2反应的化学方程式过程与方法（1）通过动手制作甲烷可能的空间构型（球棍模型），推导甲烷的空间结构；通过数据计算甲烷分子组成，结构特点，分析讨论等学习过程，体会模型法、归纳法等科学方法在化学学习和研究中的应用（2）通过学习甲烷的取代反应，了解取代反应的条件和实质情感态度与价值观通过对甲烷性质的学习，对分子结构的探究，丰富科学体验，提高学习兴趣，增强学号有机化学的信念。
3.教学过程【引入•教师】同学们好，很高兴来到六中和大家一起学习，我们武汉的经济是比较发达的，在2013年全国地级市的GDP排名中，武汉排名第九，其总收入仅次于上海、广州、北京等地。
但武汉却是一个能源匮乏的城市，在发展经济的同时，能源的短缺是一个巨大的瓶颈，请大家想一想，怎么来解决这个问题呢？【学生】西气东输【投影】西气东输【教师·设问】为了改善东部的能源结构，我国启动了“西气东输”工程，国家的这个战略确实让武汉这个城市受益很大。
【投影•教师】我把这种受益概况为这样几句话：引得西气入江城能源变革天地新多元格局兴低碳清洁福气惠民生【过渡•教师】（教师指着“引得西气入江城”），同学们，你们知道这“气”是指什么吗？【解释•学生】天然气【追问•教师】那么它的主要成分是什么呢？【解释•学生】是甲烷【追问•教师】其实，煤矿中的瓦斯、池塘中的沼气，它们的主要成分也是甲烷【展示·教师】（展示甲烷）这就是一瓶甲烷，你们对甲烷有多少了解呢？【学生】（教师高高举起甲烷的集气瓶）无色，再让学生闻气味（一个学生对着全班同学，展示闻气味方法）无味，老师是用排水法来收集甲烷的，这说明甲烷在水中的溶解度很……（小）补充：极难溶于水、而且密度比空气小【学生】无色、无味、极难溶于水、密度比空气的密度小可以燃烧等【过渡】我们现在对甲烷是很熟悉，但是大家知道吗，在历史上，人们认识和研究甲烷，大约经历了5000年的历史（稍停顿，后投影）【投影•教师】早在3000年前《易经》中就有发现甲烷的记载，有“泽中有火”之说。
1776年英国化学家、物理学家道尔顿收集了甲烷，并进行研究1790年英国医生奥斯汀（ting）发表了燃烧甲烷的报告，并最终确定甲烷是碳和氢的化合物，由于甲烷只由碳氢两种元素组成、分子内只含有一个碳原子，所以，甲烷也是最简单的有机化合物。
【板书】最简单的有机化合物甲烷（CH4）【追问•教师】刚才大家提到了，甲烷是可以燃烧的【过渡•教师】接下来，我请大家看一个实验（装置介绍：这是一个茶叶罐，上下各有一个孔。
从下孔给它充气，（让学生来配合）点燃气体，，请大家注意观察。
【实验现象】燃烧爆炸【实验中的讲述】你们看到了什么现象【学生】可以看到先燃烧，火焰呈现淡蓝色，（如果学生答黄色，要说明可能含有其他因素对实验干扰了）【追问•教师】为什么先燃烧后发生爆炸？（让学生相互讨论一下，后请一位学生来回答）【学生】混有空气、不纯【教师】不管是燃烧还是爆炸，其实就是甲烷与氧气发生了反应【板书•教师】CH4 + 2O2→（点燃）CO2 + 2H2O（强调在有机反应中，中间的符号要用“→”）其实，甲烷在燃烧的同时空气也在不断进入，导致甲烷和空气的混合比例发生变化，最终达到爆炸极限【教师】那么，空气中甲烷的含量在多少时候就会爆炸呢？（停顿）请大家阅读P61页的《资料卡片》来了解他。
【教师】5%~15.4%【追问•教师】你们听说过瓦斯爆炸吗？（停顿）怎么来预防瓦斯爆炸呢？【学生】通风、严禁烟火、当然也可以使用仪器来检测它的含量。
【教师】所以，在使用可燃气体时，必须要……【学生强调】检验纯度。
【设问•教师】（指着反应）甲烷与氧气反应，其实就是发生了氧化还原反应，甲烷被氧气氧化，因此它发生了……（氧化反应），【板书】氧化反应【追问•教师】既然甲烷可以被氧气氧化，那么它还能不能被其他氧化剂氧化呢？（停顿）我们知道酸性高锰酸钾是一种常用的强氧化剂，它是否可以氧化甲烷呢？【教师】我们通过实验来看一看【实验】甲烷通入到酸性高锰酸钾溶液中（对比实验）【教师】走下讲台，大家来看，这2支试管中溶液的颜色有区别吗？【学生】没有【教师】这也说明甲烷与高锰酸钾是……（不反应的）【板书•教师】事实上甲烷在通常情况下的性质确实非常稳定，与高锰酸钾等强氧化剂、强酸、强碱等都不会发生反应【追问•教师】同学们，到底是什么因素导致了甲烷的性质这么稳定呢？（板书性质停顿）（准备提示：物质的性质由什么决定？）【学生】结构【教师】结构决定性质【过渡•教师】接下来，我们就一起来研究甲烷的结构【板书】结构请大家首先写出甲烷的电子式和结构式？讲解：用短线来表示一对共用电子对的图式叫做结构式【过渡·解释】甲烷分子中的C原子通过四个单键分别和四个H原子相连。
那么这5个原子在空间又是如何分布的呢？（动作辅助）【过渡·投影】其实，早在1874年，荷兰物理化学家范霍夫他也提出了这个想法【投影•教师】话说有一天，范霍夫在大学的图书馆里阅读论文的时候，他偶然产生了一个想法“甲烷的结构到底是怎样的呢？”。
【过渡】同学们，假如你是范霍夫，你能想出几种（慢慢说）甲烷的结构呢？（停顿）在这里我给大家准备了一些材料，①小番茄表示碳原子；②毛豆表示氢原子；③一根牙签表示一对共用电子对，2位同学一个小组，请把你想到的所有结构，动手搭建出来！【投影•教师】请同学们用实物搭建甲烷可能的空间结构，①小番茄表示碳原子；②毛豆表示氢原子③一根牙签表示一对共用电子对，搭建出CH4可能的空间结构。
（介绍、巡视、观察、收集）【展示•教师】同学们很聪明，搭了很多结构（收集展示学生模型），那么，到底哪种结构是最合理的呢？【引导•教师】当时的范霍夫也碰到了相同的问题，他走出图书馆，具有广博数学和物理学知识的范霍夫突然想起，在自然界中一切稳定的结构都趋向于最小能量状态。
在这种情况下，只有当H原子均匀的分布在碳原子周围的空间时才能达到。
【教师·学生活动】请你们看一看，你们搭建的结构是均匀分布的吗？如果不均匀，请修正你的结构。
【学生】修正结构【设问】大家有两种想法很集中，（展示）一种是这样的、另外一种是这样的，那到底哪一种分布更加均匀呢？（停顿，这里有可能学生会回答是正四面体）【教师解释】好，我们从氢→碳→氢它们的夹角来分析，平面正方形中，∠HCH的夹角有90°和180°两种；正四面体中，每个∠HCH的夹角都相等，只有一种。
哪个更均匀？（正四面体的结构）【学生】这种，正四面体【投影】范霍夫猛然领悟，正四面体！这才是甲烷分子最恰当的空间排列方式！【教师】这种形状（展示学生的模型）到底是怎样的一种结构呢？【教师】如果我这张纸条（展示）按照虚线折叠起来后，它就是正四面体！（如果学生答三棱锥，教师就说，它是三棱锥里最特殊的一种构型，叫做正四面体）【设问】那氢原子在哪里呢？【学生】四面体的顶点【设问】碳原子呢？【学生】中心【板书】空间结构：正四面体【解释•教师】同学们，如果早在1874年大家有这种空间结构研究成果的话，你就可能是诺贝尔化学奖的第一人——“范霍夫”【投影】①分子的空间立体结构的假说的创立者②毕生从事有机立体化学与物理化学的研究，世界上第一个诺贝尔化学奖的获得者。
【总结·强调】正是由于甲烷有这样的结构和稳定的C-H键，它的性质才很稳定。
【展示】展示甲烷的球棍模型和比例模型【介绍】这种结构叫做甲烷的球棍模型，它能表示分子内各原在空间的相对位置这种结构叫做甲烷的比例模型，它能表示分子内各原子的相对大小和在空间的相对位置【教师•展示·活动】我们继续来观察甲烷的模型，如果我把甲烷中的3个H原子分别用2个Cl原子和1个F原子来代替，你们知道这是什么东西吗？（要有换的动作），这是一个宝贝呀！【解释•投影】1930年美国杜邦公司的米奇利利用甲烷发明了它，于是全世界几乎所有的冰箱、空调等都用上了它。
现在，知道它是什么了吗？【解释•学生】CHFCl2（二氯一氟甲烷）是氟利昂的主要成分之一，它的安全性和制冷效果比起其它制冷剂更为卓越！【过渡•教师】当时杜邦公司也凭借这项发明创造出了巨大的利润，但是该公司对其合成原理进行了严格的保密，这也就成为了当时最大的机密之一！（停顿）那么，今天（停顿）你们有没有兴趣来破解这个机密呢？（有激情的设问）【学生】有！（学生也很有激情）【解释•教师】为了破解这个机密，我们先通过一个实验来熟悉甲烷的另外一个性质【实验•教师·投影】1、仪器100mL量筒，80mL氯气、20mL甲烷，烧杯中的溶液是饱和食盐水、光照2、请同学们仔细观察实验现象，并加以描述3、空白时间预留方案：①为什么收集氯气时候要用饱和食盐水？；②光照前，为什么先通氯气后通甲烷？③同学们，有的反应进行的很快（学生回答），比如在无机反应中的酸碱中和反应、离子反应等，大家再来看这个反应，它快吗？（学生，不快），这也就告诉大家，大多数的有机反应进行的是比较缓慢的，需要大家的耐心等待，仔细观察反应过程中：描述实验现象：1.液面上升，先慢后快。
说明：①反应前后气体体积减小②可能生成了溶于水的气体【教师】现在，我请2位同学上讲台来观察这个实验，来看看还有哪些现象？2.内壁和液面出现油状液滴：说明有不溶于盐水的物质生成3.气体颜色变浅（对比或者是无色了），说明Cl2消耗了，与甲烷发生了反应【过渡】那么到底是怎样进行反应呢？为了帮助大家理解，我们通过动画来模拟一下它的反应过程【设问】看了这段模拟过程，你们认为甲烷和氯气是怎么反应的？【学生】回答【解释·板书】我们用结构式来表示这个反应，在光照条件下，氯气分子中的Cl-Cl键断裂，然后氯原子进攻了甲烷分子中的氢原子，导致一条C-H断裂，Cl原子就和C原子通过单键结合，脱下来的H原子就和另外一个氯原子结合生成氯化氢，最终氯原子替代了甲烷分子中的氢原子，像这样，甲烷中的一个氢原子被氯原子所替代，这种物质就叫做一氯甲烷。
【板书•教师】CH4+Cl2→CH3Cl+HCl（用结构式）【解释•教师】CH3Cl中还有3个H原子，能否继续和氯气反应？其实，反应一旦发生，将连续发生反应【引导•教师】接下来是不是还可以继续和氯气反应，请同学们写出后面的反应（让学生在黑板上写出）【板书•学生】CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl（用结构式）CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl（用结构式）CHCl3+Cl2→CCl4+HCl（用结构式）【引导•教师】（指着四个反应）请同学们观察一下这些反应发生的时候有怎样的共同特点呢？【解释•学生】氯气中的氯原子逐步替代了甲烷分子中的氢原子【板书•教师·投影】像这样，有机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。