高中化學《化石燃料與有機化合物》教案5 蘇教版必修

1、第一單元 化石燃料與有機化合物第一課時 天然氣的利用 甲烷【教學目標】(一)知識技能：（1）掌握甲烷分子的空間結構特征，能夠書寫甲烷分子的結構式、電子式。（2）掌握甲烷的化學性質。了解取代反應的特征。（3）了解甲烷的存在和甲烷的用途等。（4）了解烴、烷烴的概念及烷烴的通式。(二)過程方法：（1）通過對甲烷的正四面體結構的認識，掌握分析四氯化碳、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷分析結構的方法。（2）通過甲烷分子模型的分析，學會根據比例模型、球棍模型分析分子結構的方法。 (三)情感態(tài)度與價值觀：通過實踐活動、探究實驗等，培養(yǎng)學生關心科學、研究科學和探索科學的精神，激發(fā)學生學習化學的興趣，探索新知識的欲

2、望?！窘虒W難、重點】 重點：甲烷的分子結構、化學性質難點：甲烷跟氯氣的取代反應【教學過程設計】展示西氣東輸相關圖片及神奇可燃冰?！疽搿拷榻B我國天然氣資源，“西氣東送”工程及其意義。介紹神奇的可燃冰。西氣東輸是我國目前一項巨大的工程 ，輸送的氣體就是天然氣,天然氣的主要成分是甲烷,目前,農村普遍使用的沼氣的主要成分也是甲烷,而且,科學家從海底發(fā)現(xiàn)了一種新能源“可燃冰”,實際上是甲烷的水合物,據估計,可燃冰的貯存量能提供人類社會1000年的能源使用.所以,為了合理開發(fā)并利用這些新能源,我們今天要來研究天然氣的利用以及它的主要成分甲烷的性質.【板書】一、甲烷【展示】一瓶用排水集氣法收集的純凈的甲烷

3、氣體(集氣瓶倒放)。觀察并敘述物理性質?！景鍟?.物理性質 無色、無味的氣體,密度比空氣小,難溶于水?！咎骄炕顒印恳阎淄榈拿芏仍跇藴薁顩r下是0717g/L，含碳75，含氫25，利用這些數據怎樣確定它的分子式？解析：甲烷的Mr=0717g/L22.4 L/mol=16.06 g/ mol 碳原子與氫原子的個數比為：（75/12）：（25/1）=1：4綜合上述分析：可知甲烷的分子式為：CH4【討論】（1）哪些實驗事實說明，甲烷中含有氫元素？碳元素？你能設計一個實驗嗎？（2）甲烷的燃燒實驗現(xiàn)象能否說明甲烷分子中不含有氧元素？【實驗設計】 點燃集氣瓶中的甲烷氣體,用一個冷而干燥的燒杯罩在火焰上方,

4、然后在集氣瓶中加入澄清石灰水?！緦W生活動】觀察現(xiàn)象并總結:火焰顏色是藍色,燒杯壁上有水霧,澄清石灰水變渾濁,說明產物是H2O和CO2 .所以甲烷中一定含有C元素和H元素.【提示】要測定分子式不僅要做定性實驗，更要做定量實驗?！菊n堂練習 】寫出甲烷的電子式；寫出甲烷的結構式。討論分子里各原子在空間的分布情況？分子式：CH4 電子式： 結構式: 【展示】甲烷分子的比例模型、球棍模型。經過科學實驗證明甲烷分子的結構是正四面體結構，碳原子位于正四面體的中心，4個氫原子分別位于正四面體的4個頂點上?！具^渡】既然我們了解了CH4的結構，結構決定性質，那么甲烷具有哪些性質呢？【板書】2.化學性質甲烷的穩(wěn)定性

5、在通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，與強氧化劑（如酸性KMnO4 溶液）、強酸、強堿均不反應。甲烷的氧化反應-可燃性CH4+2O2 CO2+2H2O甲烷氣體在空氣或氧氣中點燃，完全燃燒時生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱，還伴有淡藍色的火焰。注意：點燃甲烷與空氣或氧氣的混合氣體時，容易發(fā)生爆炸。因此，在點燃甲烷氣體前，必須進行純度檢驗，只有純度符合要求的甲烷氣體才能點燃。甲烷完全燃燒的生成物是CO2和H2O。查閱資料了解1 mol甲烷在通常狀況下完全燃燒后放出的熱量，寫出甲烷燃燒的熱化學方程式。CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）H =-890 kJ/mol【探究質疑】1. 在空氣

6、中燃燒時火焰呈藍色的物質除甲烷還有哪些？解析：還有氫氣、硫、酒精、一氧化碳、硫化氫等。2. 甲烷燃燒時，若氧氣不充分，可能生成哪些產物？解析：除了生成水之外，還可能生成炭黑、CO、，其造成的危害主要是炭黑會導致管道堵塞、氣流不暢，嚴重時可能引起爆炸，生成的CO會導致人中毒。3. 家用燃氣灶若原來燒液化石油氣（主要成分為C3H8）,現(xiàn)要改燒天然氣，應如何改造？解析：根據反應方程式：C3H8+5O2 3CO2+4H2O和CH4+2O2 CO2+H2O,可知等體積的液化石油氣和天然氣分別完全燃燒時，液化石油氣消耗氧氣的量多，所以改造的方法是增大燃氣進氣量或減小空氣進氣量?！驹O問】甲烷還有什么化學性質

7、呢？【觀察與思考】 甲烷與氯氣反應【提醒】重點觀察部位：量筒內氣體顏色的變化，量筒水面上升情況，量筒內壁的變化?！净卮稹苛客矁葰怏w黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內壁有油狀物質生成?！局v述】這說明甲烷與氯氣發(fā)生了反應。【學生練習】學生書寫二氯甲烷、三氯甲烷與氯氣反應的化學方程式。 【強調】有機化學的反應中往往發(fā)生副反應,所以在有機化學方程式中用箭號來代替等號【講述】甲烷與氯氣發(fā)生了反應生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氫。由于氯化氫極易溶于水，產物中只有一氯甲烷是氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液體，所以量筒內氣體黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內壁有油狀物質

8、生成?！局v述】這種反應類型叫取代反應。【板書】取代反應：【強調】該反應的歷程并歸納反應特點。在這些反應里，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物。 有機物分子里的某些原子或原子團被其它原子或原子團所代替的反應叫做取代反應?！菊f明】a.甲烷與氯氣的反應條件為光照，該光照只能是日光漫射，若是強光直射則會發(fā)生爆炸。 b.與氯氣相似，其他的鹵素單質在氣態(tài)和光照條件下，也可以和甲烷發(fā)生取代反應。【知識拓展】【講述】 將甲烷在隔絕空氣加熱到1000度以上,甲烷會發(fā)生分解反應。熱分解： CH4 C + 2H2【推論】甲烷分解要求的溫度很高，說明甲烷的熱穩(wěn)定性很強?！練w納】甲烷的三大化學性質

9、?！具^渡】甲烷的這些性質決定了它的用途,請同學們閱讀教材56頁上的資料卡,了解甲烷的用途?！径嗝襟w】展示乙烷、丙烷、丁烷的結構式【提問】1乙烷、丙烷、丁烷的組成元素是什么？2乙烷、丙烷、丁烷的結構式有什么相同點？【板書】二、 烷烴【學生活動】根據甲烷、乙烷、丙烷的分子式，歸納烷烴的通式【板書】通式：CnH2n+2 (n1)【分析】分析甲烷、乙烷、丙烷的分子組成，引出同系物的概念?！局v述】烴、烷烴的概念，烷烴通式及名稱【板書】同系物：結構相似，分子組成上相差1個或若干個“CH2”原子團的有機化合物的互稱?！究偨Y】這節(jié)課我們研究了甲烷的分子結構，物理性質及化學性質，了解甲烷的性質和用途就能幫助我們

10、合理開發(fā)和利用資源，更好地為人類社會的生產和生活服務。【鞏固練習】1. “可燃冰”又稱“天然氣水合物”，它是在海底的高壓、低溫條件下形成的，外觀象冰。1體積“可燃冰”可貯載100200體積的天然氣。下面關于“可燃冰”的敘述不正確的是A “可燃冰”有可能成為人類未來的重要能源B “可燃冰”是一種比較潔凈的能源C “可燃冰”提供了水可能變成油的例證D “可燃冰”的主要可燃成分是甲烷2. 已知天然氣的主要成份CH4是一種會產生溫室效應的氣體，等物質的量的CH4和CO2產生的溫室效應，前者大。下面是有關天然氣的幾種敘述：天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源；等質量的CH4和CO2產生的溫室效應也是前者大

11、；燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的A 是、 B 只有 C 是和 D 只有3. 1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反應，若生成相同物質的量的四種取代物，則消耗氯氣的物質的量為A 1mol B 2mol C 2.5mol D 4mol4. 等物質量的甲烷和氯氣組成的混和氣體，經較長時間的光照，最后得到的有機物是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4A 只有 B 只有 C 只有 D 5. 一定量的甲烷燃燒之后得到的產物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體重49.6g，當其緩緩通過足量無水氯化鈣時，CaCl2固體增重25.2g，原混合氣體中CO2的質量為A 12.5g B 13.2g C 19.7g D 24.4g6. 乙烷在光照的條件下與氯氣混和，最多可以生成幾種物質A 6種 B 7種 C 9種 D 10種7. 下列物質：金剛石白磷甲烷四氯化碳，其中分子具有正四面體