高一化學(xué)教案：第一單元化石燃料與有機(jī)化合物

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一單元化石燃料與有機(jī)化合物單元規(guī)劃本單元的主要內(nèi)容是化石燃料與有機(jī)化合物.本單元以3種化石燃料的存在、加工和利用為線索，講解人們從化石燃料可以獲得哪些重要的有機(jī)化合物.以甲烷的利用，石油的分餾、裂化、裂解,煤的干餾、液化和氣化為重點(diǎn),介紹人們怎樣進(jìn)行煤、石油的綜合利用，獲得高質(zhì)量的燃料和有機(jī)化工原料。與此同時(shí)，穿插介紹了甲烷、乙烯、苯等物質(zhì)的分子組成、分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)取代反應(yīng)、加成反應(yīng)的特點(diǎn)和應(yīng)用。教材還在學(xué)習(xí)了這些最基本的化學(xué)知識后,進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由?簡單地介紹了烷烴、乙炔和苯的取代產(chǎn)物及其在有機(jī)化工中的應(yīng)用。本單元教材還有以下特點(diǎn)：十分重視利用生產(chǎn)、生活的知識和社會(huì)熱點(diǎn)問題來創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；注意學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),如引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究甲烷、乙烯、乙炔、苯的性質(zhì)特點(diǎn)，通過對比分析認(rèn)識它們的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差異等等。課時(shí)安排：天然氣的利用甲烷1課時(shí)石油煉制1課時(shí)乙烯1課時(shí)煤的綜合利用苯1課時(shí)天然氣的利用甲烷從容說課本課時(shí)的主要內(nèi)容是“天然氣的利用甲烷”.“天然氣的利用”是學(xué)生所熟知的情況，在許多城市,“西氣東輸”管線已全面貫通，絕大多數(shù)的區(qū)域已完成了天然氣與人工煤氣的切換工作，已經(jīng)真正用上了西部輸來的天然氣。所以，天然氣的利用教學(xué)是水到渠成的事情。關(guān)于甲烷,關(guān)于它的分子結(jié)構(gòu)，在《化學(xué)2》的專題1中，在學(xué)習(xí)物質(zhì)的多樣性時(shí)，已經(jīng)接觸到了它的分子結(jié)構(gòu)，學(xué)生對于甲烷分子中每個(gè)碳原子周圍有4個(gè)共價(jià)鍵這一點(diǎn)已經(jīng)是基本掌握了。而關(guān)于甲烷的物理性質(zhì)及其燃燒反應(yīng),在初中化學(xué)和在《化學(xué)2》的專題2中,在學(xué)習(xí)有關(guān)燃燒熱的內(nèi)容時(shí),學(xué)生已經(jīng)接觸過了，所以，在此處，教師不必多講，所要做的是引導(dǎo)工作，引導(dǎo)學(xué)生自己去回憶、去鞏固以前所學(xué)的內(nèi)容。本節(jié)課的難點(diǎn)，是甲烷的取代反應(yīng)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師要盡可能地創(chuàng)設(shè)問題情境，在充分了解學(xué)生原有的認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上，找出學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識的差異,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力.通過問題情境以及電腦動(dòng)畫,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思路探究，同時(shí)，營造和諧的教學(xué)氛圍，參與學(xué)生的討論，并能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候?yàn)閷W(xué)生架設(shè)探究的橋梁，組織學(xué)生進(jìn)行思維活動(dòng)，以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。為了使學(xué)生掌握的知識具有系統(tǒng)性和連貫性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我學(xué)習(xí)管理的探究，再次提出問題，組織學(xué)生進(jìn)行討論，進(jìn)行知能重組,達(dá)到知能創(chuàng)新應(yīng)用，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)學(xué)生歸納推理、演繹推理的能力.教學(xué)重點(diǎn)天然氣的利用甲烷教學(xué)難點(diǎn)甲烷的取代反應(yīng)教具準(zhǔn)備電腦動(dòng)畫：甲烷的取代反應(yīng)化學(xué)儀器:水槽、集氣瓶、激光發(fā)生器化學(xué)試劑：飽和食鹽水、氯氣三維目標(biāo)知識與技能1.認(rèn)識化石燃料與有機(jī)物的關(guān)系。2。認(rèn)識綜合利用化石燃料在充分利用自然資源、防止污染、保障國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面的意義.3.了解甲烷的主要性質(zhì)和應(yīng)用，了解取代反應(yīng).過程與方法1.運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究法學(xué)習(xí)甲烷的取代反應(yīng).2.聯(lián)系生活實(shí)際學(xué)習(xí)甲烷的利用。情感、態(tài)度與價(jià)值觀引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問題,如能源短缺、環(huán)境保護(hù)等,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和參與意識.教學(xué)過程導(dǎo)入新課大家知道哪些物質(zhì)被稱為化石燃料嗎？生煤、石油、天然氣師它們?yōu)楹伪环Q為化石燃料呢?這與它們的形成是有關(guān)系的……煤、石油、天然氣的形成過程(略）。師如今,能源危機(jī)這一點(diǎn)是很深入人心的，就連小學(xué)生也知道這一點(diǎn)，那么，我國的石油與天然氣資源到底有多少儲量呢？這一點(diǎn)，課前已經(jīng)要求大家去查閱有關(guān)的資料了，下面，就請同學(xué)們來交流：生1我國石油資源相對不足，增儲、穩(wěn)產(chǎn)難度大.我國石油資源最終可采儲量約為130~150億噸，僅占世界石油可采儲量(4563億噸）3％左右。到2000年底，我國石油剩余可采儲量為24.6億噸，僅占世界剩余可采儲量（1402.8億噸）的1.8%。按每平方千米國土的平均資源比較，我國石油可采資源量的豐度值約為世界平均值的57%。剩余可采儲量豐度值僅為世界平均值的37%。與世界石油資源量相比，我國具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義的石油資源量相對不足。生2我國石油資源賦存條件差。陸上有35.8%的石油資源分布在高原、黃土塬、山地、沙漠、沼澤和灘海等較惡劣的環(huán)境中；56%的石油資源量埋藏在2000～3500m之間；西部埋深則以大于3500m的為主。我國非常規(guī)石油資源量占比例較大，陸上重稠油占16.4%（113.5億噸）.海上重油資源的比率更高,占33。3％。就我國石油剩余探明可采儲量而言,低滲或特低滲油、重油、稠油和埋深大于3500米的占50%以上。而待探明的可采資源量中大都是埋深更大、質(zhì)量更差、邊際性更強(qiáng)的難動(dòng)用資源。石油資源賦存特點(diǎn)決定了我國石油資源增儲難度加大，勘探成本會(huì)進(jìn)一步提高。生3當(dāng)今我國陸上大多數(shù)主力油田已經(jīng)進(jìn)入中后期開發(fā)階段.東部油田產(chǎn)量逐年遞減，近10年來已累積減產(chǎn)1000萬噸以上，今后年減產(chǎn)幅度將會(huì)更大，“穩(wěn)定東部"變得越來越困難.“發(fā)展西部”已10年有余，但西部后備資源數(shù)量明顯不足，未能形成產(chǎn)區(qū)的戰(zhàn)略接替。海域油田原油產(chǎn)量所占比重逐漸加大,但份額仍較低，如果勘探再無重大的發(fā)現(xiàn)，可采儲量也不會(huì)出現(xiàn)大的增加.近年來,我國石油新建的生產(chǎn)能力難以彌補(bǔ)老油田的產(chǎn)量遞減，老油田挖潛成為原油產(chǎn)量的重要組成部分,石油穩(wěn)產(chǎn)難度加大。師那么，我國的天然氣資源是否十分豐富呢？生4上個(gè)世紀(jì)80年代以前，我們一直以為我國是個(gè)貧氣國.但從目前的探明儲量來看,應(yīng)該說我國的天然氣資源是比較豐富的。生5經(jīng)過20多年的勘探研究,目前探測可知，我國天然氣遠(yuǎn)景資源量可達(dá)47.14萬億立方米,可采資源量為14～18萬億立方米，目前我國天然氣探明地質(zhì)儲量3。86萬億立方米(可采儲量2。47萬億立方米），其中開發(fā)動(dòng)用僅占有1/3的儲量，還有2/3的儲量沒有動(dòng)用，可供開發(fā)的資源基礎(chǔ)雄厚，剩余可采資源量11.5萬億立方米,加快天然氣發(fā)展具備充分的資源條件。此外,尚有非常規(guī)天然氣（煤層氣）資源（與常規(guī)天然氣資源相當(dāng))作為接替和補(bǔ)充。同時(shí)，隨著勘探深入、技術(shù)進(jìn)步和研究進(jìn)展，天然氣資源量還能增加。生6盡管天然氣勘探滯后于石油勘探，但近年世界天然氣儲量快速增長,2003年天然氣探明儲量已達(dá)到172萬億立方米，隨著儲量的增長，天然氣產(chǎn)量和消費(fèi)量也大幅度上升,天然氣的探明儲量和待發(fā)現(xiàn)資源均超過石油，天然氣的產(chǎn)量和消費(fèi)量可能還將持續(xù)增長,2030年前后可能超過石油。21世紀(jì)將是天然氣的時(shí)代是個(gè)不爭的事實(shí)。生7近年來，我國的天然氣勘探在塔里木、鄂爾多斯和四川等盆地取得大的突破，發(fā)現(xiàn)了克拉2、蘇里格和羅家寨等大型氣田，啟動(dòng)了“西氣東輸”、陜京二線和忠武線等管道工程，天然氣工業(yè)的發(fā)展跨上了新的臺階。同時(shí)，天然氣市場正在不斷擴(kuò)大,利用天然氣潔凈能源已被社會(huì)廣泛認(rèn)同。師“21世紀(jì)將是天然氣的時(shí)代”,說得真好.下面，我們就來重點(diǎn)學(xué)習(xí)“天然氣的利用甲烷”這一內(nèi)容。推進(jìn)新課板書：天然氣的利用甲烷師天然氣是大家熟悉的氣體燃料,它的主要成分是甲烷，與沼氣一樣。板書：1。甲烷的物理性質(zhì)及其在自然界里的存在。師打開事先裝有甲烷的簡易儲氣瓶的導(dǎo)管活塞，用排水法收集一集氣瓶甲烷，倒置著巡回于教室讓學(xué)生觀察顏色、狀態(tài)，然后由一學(xué)生嗅其氣味.師通過觀察，大家可知甲烷有哪些基本的物理性質(zhì)？（學(xué)生回答,教師作補(bǔ)充或糾正）1.顏色、氣味、通常狀態(tài)如何？(無色、無味氣體)2.與同溫同壓下的空氣比較，誰的密度小？通過什么事實(shí)說明?(甲烷密度比空氣小，集氣瓶倒置）3.水溶性如何？通過什么實(shí)驗(yàn)事實(shí)可以說明？（難溶于水，可裝于儲氣瓶,用排水法集氣）先讓我們來觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)。點(diǎn)燃從儲氣瓶里導(dǎo)出的甲烷。(提示學(xué)生：與點(diǎn)燃H2類似，點(diǎn)燃甲烷氣應(yīng)先驗(yàn)純，現(xiàn)瓶內(nèi)氣體已經(jīng)檢驗(yàn)過。提醒學(xué)生記住火焰的顏色）由學(xué)生代表操作:將干燥燒杯罩著甲烷燃燒的火焰,觀察杯內(nèi)壁有何現(xiàn)象？倒轉(zhuǎn)燒杯迅速倒入澄清石灰水又有何現(xiàn)象？師如下問題請同學(xué)討論回答：1.通過實(shí)驗(yàn)，說明甲烷由什么元素組成？你是如何推知的？組成里有無氧，上述實(shí)驗(yàn)?zāi)芸隙ɑ蚍穸▎幔?.經(jīng)化學(xué)工作者測得甲烷對空氣的相對密度是0。5517，且只含C、H兩元素,兩者質(zhì)量比為3∶1。據(jù)此信息，你如何推算出它的分子組成，寫出其分子式？3.請大家回顧元素周期律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論,碳原子有幾個(gè)價(jià)電子?它與氫結(jié)合時(shí)形成哪種化學(xué)鍵？在甲烷分子里，各原子是怎樣結(jié)合的呢？你能寫出它的電子式和結(jié)構(gòu)式嗎?4.經(jīng)化學(xué)工作者測知，甲烷分子里各化學(xué)鍵的鍵長、鍵能、鍵角都是相等的，那么，它的空間結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)怎樣?可不可能如結(jié)構(gòu)式那樣是平面對稱結(jié)構(gòu)呢？（結(jié)合觀察甲烷分子球棍模型和比例模型，認(rèn)識其正四面體結(jié)構(gòu))（展示）用小球和短棍搭配出甲烷的球棍模型。生說明甲烷分子的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(在學(xué)生討論發(fā)言的過程中，教師穿插精講,點(diǎn)明關(guān)鍵問題,提示扼要的結(jié)論，然后要求學(xué)生精讀課本有關(guān)內(nèi)容，消化并記住要點(diǎn)）師上面內(nèi)容我們可歸納如下：1。物理性質(zhì)三要點(diǎn)2.自然界里三存在3。確定有機(jī)氣體分子式的基本步驟：板書:物理性質(zhì)：無色、無味氣體,比空氣輕，難溶于水。自然界里的存在：沼氣、坑氣、天然氣.2.甲烷的分子結(jié)構(gòu)：正四面體，碳原子位于正四面體的體心，共價(jià)鍵的鍵角為109°28′,4個(gè)共價(jià)鍵是等效的。師剛才，我們觀察了甲烷的燃燒實(shí)驗(yàn)，那么，甲烷還有其他的化學(xué)性質(zhì)嗎?將甲烷分別通入加了酸堿指示劑的鹽酸、氫氧化鈉、高錳酸鉀溶液中，有何現(xiàn)象?生溶液顏色均無變化。板書：3.化學(xué)性質(zhì)：(1）一般情況下,性質(zhì)穩(wěn)定，跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑等不起反應(yīng).師甲烷的穩(wěn)定性是相對的，在特定的條件下，也會(huì)發(fā)生某些反應(yīng)。板書：(2）特定條件下的反應(yīng).（演示)氯氣和甲烷的混合氣體在光照條件下的反應(yīng)，用一支配雙孔塞的大試管，把試管的體積劃分成五等份并做上標(biāo)記.試管內(nèi)裝滿飽和食鹽水,塞上雙孔塞，兩導(dǎo)管用止水夾夾住，倒放大試管，讓導(dǎo)管A與盛有飽和食鹽水的水槽相通。將裝置放在化學(xué)投影儀前，從導(dǎo)管B通入氯氣，收集氯氣到標(biāo)記四的地方，再通入甲烷，使試管內(nèi)的食鹽水排到標(biāo)記五的地方。這樣試管內(nèi)甲烷和氯的比是1∶4。打開激光發(fā)生器開關(guān)，使強(qiáng)光照射試管并投影到銀幕上。師注意觀察反應(yīng)現(xiàn)象,用激光發(fā)生器光源代替自然光源的好處是反應(yīng)易控制且不受天氣影響.生水面上升、黃綠色消失、油狀物出現(xiàn)、水槽中出現(xiàn)少量白色固體。師實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明甲烷跟氯氣在光照下直接起反應(yīng)生成了新物質(zhì)，這一反應(yīng)發(fā)生的過程是怎樣的呢?生成物又是什么呢？這個(gè)反應(yīng)是什么類型的反應(yīng)呢？為了形象、直觀地說明這些問題，我們用電腦動(dòng)畫模擬反應(yīng)過程表示如下.（演示）電腦動(dòng)畫模擬一氯甲烷的生成過程。師從模擬過程可以看出，在光照的條件下甲烷分子中的氫原子可被氯氣中的氯原子所取代而生成一氯甲烷和氯化氫，但是反應(yīng)并沒有終止，生成的一氯甲烷仍繼續(xù)跟氯氣作用，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，請看反應(yīng)模擬過程：(演示）電腦動(dòng)畫模擬二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷的生成過程.師根據(jù)反應(yīng)過程,寫出生成一氯甲烷、二氯甲烷的化學(xué)方程式。CH4+Cl2CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl師這兩個(gè)化學(xué)方程式和我們以前學(xué)過的方程式比較有何不同？（1)用結(jié)構(gòu)式代替分子式;（2）用箭號（)代替等號（====）。（請學(xué)生回答）師為了明顯起見，用結(jié)構(gòu)式代替分子式，注意化學(xué)方程式用箭號（）表示。這是因?yàn)橛袡C(jī)化合物參加的化學(xué)反應(yīng)往往比較復(fù)雜，常有副反應(yīng)發(fā)生等。因此，這類反應(yīng)的化學(xué)方程式通常不用等號，而是用箭號（）表示,且常常用結(jié)構(gòu)式代替分子式。同學(xué)們能否將生成三氯甲烷和四氯甲烷的化學(xué)方程式表示出來?學(xué)生板演：（略）投影：四個(gè)反應(yīng)的方程式。(略）師在這些反應(yīng)里，甲烷分子里的氫原子逐步被氯原子所代替而生成了四種取代產(chǎn)物，有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫取代反應(yīng).投影：取代反應(yīng)的定義。板書:a。取代反應(yīng)師取代反應(yīng)與置換反應(yīng)有何區(qū)別？投影：取代反應(yīng)置換反應(yīng)反應(yīng)物或生成物不一定有單質(zhì)反應(yīng)常逐步進(jìn)行,且多為可逆反應(yīng)常屬共價(jià)鍵共用電子對破裂而交換原子（原子團(tuán)）。受條件影響大反應(yīng)物和生成物中一定有單質(zhì)反應(yīng)通常是單向進(jìn)行的反應(yīng)常在水溶液中進(jìn)行，屬氧化還原的離子反應(yīng)。遵循金屬或非金屬活動(dòng)順序師純凈的甲烷能在空氣里安靜地燃燒，發(fā)生氧化反應(yīng)。（演示）點(diǎn)燃純凈的甲烷，注意觀察火焰.然后在火焰上方罩一個(gè)干燥的燒杯，把燒杯倒轉(zhuǎn)過來，向杯內(nèi)注入少量澄清石灰水振蕩。有何現(xiàn)象？生淡藍(lán)色火焰,燒杯內(nèi)壁很快變模糊有水生成，生成物使澄清石灰水變渾濁.師純凈的甲烷能在空氣里安靜地燃燒,發(fā)出明亮的藍(lán)色火焰，同時(shí)放出大量的熱。板書：b。氧化反應(yīng)：CH4+2O2CO2+2H2O；ΔH<0師氫氣與甲烷，都是可燃性的氣體,燃燒時(shí)火焰都為藍(lán)色,那么，如何鑒別這兩種氣體呢？生分別點(diǎn)燃這兩種可燃性的氣體，用一個(gè)內(nèi)壁涂有澄清石灰水的小燒杯罩在火焰上方，若澄清石灰水變渾濁，則說明氣體為甲烷，反之,則為氫氣。師甲烷是一種很好的氣體燃料。但是必須注意，如點(diǎn)燃甲烷跟氧氣或空氣的混合物，會(huì)立即發(fā)生爆炸.在煤礦的礦井里，如果空氣中甲烷的含量達(dá)到一定比例時(shí)，遇到火花就會(huì)發(fā)生爆炸，所以必須采取安全措施,如嚴(yán)禁煙火、注意通風(fēng)等，以防止爆炸事故發(fā)生。此例說明，對一個(gè)化學(xué)反應(yīng)有充分、全面的認(rèn)識，才能利用它、控制它，防止其有害的一面。請閱讀教材第56頁資料卡內(nèi)容。師在隔絕空氣的條件下加熱到1000℃左右,甲烷就開始分解；當(dāng)溫度再升高時(shí)，分解比較完全，生成炭和氫氣。板書：c.熱分解反應(yīng)：CH4C+2H2；請同學(xué)們自己小結(jié)甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。師由于甲烷在特定條件下的這些性質(zhì)決定了甲烷在生活、生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛用途.板書:4.甲烷的用途（化工原料、化工產(chǎn)品、天然氣、沼氣應(yīng)用)師結(jié)合投影、錄像講述。性質(zhì)決定用途.甲烷取代反應(yīng)的產(chǎn)物（CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4)都是很好的有機(jī)溶劑，熱解反應(yīng)的產(chǎn)物氫是合成氨和汽油的重要原料，熱解反應(yīng)的產(chǎn)物炭黑是橡膠工業(yè)的重要原料,也可用于制造顏料、油墨和油漆等。甲烷燃燒時(shí)放出很多的熱量,所以甲烷可用作氣體燃料.簡介天然氣的應(yīng)用和農(nóng)村沼氣制取的原料、發(fā)酵過程、使用和發(fā)酵廢物利用，著重強(qiáng)調(diào)指出沼氣的應(yīng)用對合理開發(fā)農(nóng)村能源、肥料，改善環(huán)境衛(wèi)生，防止疾病的傳染所起的作用。師甲烷命名中的“甲”代表了什么含義？生代表了碳原子的數(shù)目為1。師依樣畫葫蘆，乙烷、丙烷、丁烷有機(jī)物的分子式和結(jié)構(gòu)又是怎樣的