8.1.1 化石燃料与有机化合物（第1课时 天然气的利用 甲烷） （教案）高一化学（苏教版2019必修第二册）
文档属性
| 名称 | 8.1.1 化石燃料与有机化合物（第1课时 天然气的利用 甲烷） （教案）高一化学（苏教版2019必修第二册） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 165.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-04-11 08:26:42 | ||
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文档简介
8.1.1化石燃料与有机化合物
（第1课时）
一、教学目标
1.认识甲烷的组成和结构特点。会书写甲烷的分子式、结构式及电子式，形成“结构决定性质”的观念，培养宏观辨识与微观探析的能力。
2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，掌握取代反应的概念，能通过分析、推理等方法，判断有机物的取代反应，培养证据推理能力。
3.了解烷烃及同系物的概念，学会判断及书写简单烷烃的同分异构体，建立判断及书写同系物、同分异构体的思维模型。
二、教学重点及难点
重点 甲烷的化学性质；
难点 取代反应原理。
三、教学方法
实验探究法、讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频、浓氨水、浓盐酸等相关试剂
五、教学过程
【导入】播放视频：中国可燃冰第二轮试采成功，创两项世界纪录
【问】视频中可燃冰的成分是什么？
【生】甲烷
【讲述】一、甲烷的存在及用途
甲烷存在于天然气、沼气和“可燃冰”中。我国的天然气主要分布在西部地区及南海和东海的海底。
以甲烷为主的天然气和沼气都是理想的清洁能源，甲烷还可用作化工原料。
【展示】灌装甲烷照片。
【讲述】二、甲烷的物理性质
无色、无味、难溶于水的气体，熔点为-182.5 ℃，沸点为-164 ℃，密度比空气小。
【问】甲烷的电子式和结构式是什么？
【生】电子式，结构式
【问】甲烷的球棍模型是什么？
【生】球棍模型
【讲述】甲烷是以碳原子为中心， 四个氢原子为顶点的正四面体的空间结构 ，四个碳氢键完全相同，键长短，键能大（413KJ/mol），所以碳氢共价键很牢固，不易破坏。
通常情况下，甲烷性质比较稳定，与高锰酸钾溶液等强氧化剂、强酸、强碱不反应。
【问】甲烷分子中最多几个原子共平面？
【生】3个
【讲述】结构决定性质。
2、甲烷化学性质
（1）氧化反应（可燃性）
CH4＋2O2CO2＋2H2O。
实验现象：1、淡蓝色火焰,放出大量热，生成水和能使澄清石灰水浑浊的气体。
注意：有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”
2、点燃甲烷和空气，可能会发生爆炸（空气中爆炸极限5% ~15%） ，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。
【展示】播放甲烷和氯气的实验视频
（2）取代反应
【生】实验现象：
A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出。
B装置：无现象
实验结论：甲烷和氯气在光照条件下发生了化学反应。
【展示】从微观结构认识甲烷与氯气反应的历程视频。
【讲述】取代反应
定义：有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。
【展示】动画演示反应过程
特点：“有上有下”
请写出甲烷与氯气的相关化学反应方程式
【生】CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(一氯代物)；
CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl(二氯代物)；
CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl(三氯代物)；
CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl(四氯代物)
【讲解】甲烷发生取代反应的有关规律
(1)反应条件：反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。
(2)反应物：反应物为卤素单质，如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。
(3)反应产物：虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。
(4)反应特点-连锁反应
甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。
【问】一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的结构有几种？
【生】因为CH4是一个正四面体结构，C原子处于正四面体的中心，H原子位于四个角上，位置是等效的。所以，一氯甲烷，二氯甲烷，三氯甲烷、四氯化碳都是一种。
【讲述】甲烷的四种氯代烷唯有二氯甲烷只有一种结构能证明甲烷是正四面体。
【问】甲烷取代反应中的数量关系是什么？
【讲述】CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
应用：
在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量之比为1∶2∶3∶4，则消耗Cl2物质的量为( )
A．0.5 mol B．1.25 mol
C．2.5 mol D．3 mol
【生】D
【展示】乙烷、丙烷、丁烷的结构式和球棍模型图
【问】以上三种物质结构有什么共同特点？
【生】都是单键
【总结】
分子中碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”的烃。
【展示】CH4、C2H6、C3H8、C4H10
【问】烷烃的分子通式是什么？
【生】CnH2n＋2
【展示】乙烷、丙烷、丁烷球棍模型图
【讲述】烷烃都是立体结构。
碳原子不在一条直线上，直链烷烃的空间构型是折线形或锯齿形。
且碳碳单键可以旋转。
【问】烷烃怎么命名？
【讲述】
碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 相应数字＋烷
碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃命名之前加上“正、异、新”加以区别。
【展示】烷烃碳原子数与沸点的关系图
【讲述】1、随着烷烃中碳原子数的递增，物质的熔沸点、密度逐渐增大。
2、对于碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔沸点越低。
【讲述】
五、同系物
(1)概念：结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物，如CH4和CH3CH3。
(2)特点：通式相同，结构相似，化学性质相似，物理性质一般随碳原子数的增多而呈规律性变化。
1．同系物判断的三个关键点
(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
2．同系物判断的几个“一定”和“不一定”
(1)同系物在分子组成上一定相差1个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物不一定是同系物。
(2)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机化合物不一定是同系物。
(3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。
(4)同系物的相对分子质量一定不相同。
【课堂练习】
两种气态烃组成的混合气体，完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随着混合烃的物质的量的变化如图所示，则下列对混合烃的判断正确的是( )
①可能有C2H2 ②一定有CH4 ③一定有C3H8 ④一定没有C4H6 ⑤可能有C2H6
A．②⑤ B．②④ C．③④ D．②③
B
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
甲烷的存在及用途
二、甲烷的物理性质
三、甲烷的化学性质
重难点：取代反应现象及原理
四、烷烃
五、同系物
（第1课时）
一、教学目标
1.认识甲烷的组成和结构特点。会书写甲烷的分子式、结构式及电子式，形成“结构决定性质”的观念，培养宏观辨识与微观探析的能力。
2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，掌握取代反应的概念，能通过分析、推理等方法，判断有机物的取代反应，培养证据推理能力。
3.了解烷烃及同系物的概念，学会判断及书写简单烷烃的同分异构体，建立判断及书写同系物、同分异构体的思维模型。
二、教学重点及难点
重点 甲烷的化学性质；
难点 取代反应原理。
三、教学方法
实验探究法、讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频、浓氨水、浓盐酸等相关试剂
五、教学过程
【导入】播放视频：中国可燃冰第二轮试采成功，创两项世界纪录
【问】视频中可燃冰的成分是什么？
【生】甲烷
【讲述】一、甲烷的存在及用途
甲烷存在于天然气、沼气和“可燃冰”中。我国的天然气主要分布在西部地区及南海和东海的海底。
以甲烷为主的天然气和沼气都是理想的清洁能源，甲烷还可用作化工原料。
【展示】灌装甲烷照片。
【讲述】二、甲烷的物理性质
无色、无味、难溶于水的气体，熔点为-182.5 ℃，沸点为-164 ℃，密度比空气小。
【问】甲烷的电子式和结构式是什么？
【生】电子式，结构式
【问】甲烷的球棍模型是什么？
【生】球棍模型
【讲述】甲烷是以碳原子为中心， 四个氢原子为顶点的正四面体的空间结构 ，四个碳氢键完全相同，键长短，键能大（413KJ/mol），所以碳氢共价键很牢固，不易破坏。
通常情况下，甲烷性质比较稳定，与高锰酸钾溶液等强氧化剂、强酸、强碱不反应。
【问】甲烷分子中最多几个原子共平面？
【生】3个
【讲述】结构决定性质。
2、甲烷化学性质
（1）氧化反应（可燃性）
CH4＋2O2CO2＋2H2O。
实验现象：1、淡蓝色火焰,放出大量热，生成水和能使澄清石灰水浑浊的气体。
注意：有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”
2、点燃甲烷和空气，可能会发生爆炸（空气中爆炸极限5% ~15%） ，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。
【展示】播放甲烷和氯气的实验视频
（2）取代反应
【生】实验现象：
A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出。
B装置：无现象
实验结论：甲烷和氯气在光照条件下发生了化学反应。
【展示】从微观结构认识甲烷与氯气反应的历程视频。
【讲述】取代反应
定义：有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。
【展示】动画演示反应过程
特点：“有上有下”
请写出甲烷与氯气的相关化学反应方程式
【生】CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(一氯代物)；
CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl(二氯代物)；
CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl(三氯代物)；
CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl(四氯代物)
【讲解】甲烷发生取代反应的有关规律
(1)反应条件：反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。
(2)反应物：反应物为卤素单质，如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。
(3)反应产物：虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。
(4)反应特点-连锁反应
甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。
【问】一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的结构有几种？
【生】因为CH4是一个正四面体结构，C原子处于正四面体的中心，H原子位于四个角上，位置是等效的。所以，一氯甲烷，二氯甲烷，三氯甲烷、四氯化碳都是一种。
【讲述】甲烷的四种氯代烷唯有二氯甲烷只有一种结构能证明甲烷是正四面体。
【问】甲烷取代反应中的数量关系是什么？
【讲述】CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
应用：
在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量之比为1∶2∶3∶4，则消耗Cl2物质的量为( )
A．0.5 mol B．1.25 mol
C．2.5 mol D．3 mol
【生】D
【展示】乙烷、丙烷、丁烷的结构式和球棍模型图
【问】以上三种物质结构有什么共同特点？
【生】都是单键
【总结】
分子中碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”的烃。
【展示】CH4、C2H6、C3H8、C4H10
【问】烷烃的分子通式是什么？
【生】CnH2n＋2
【展示】乙烷、丙烷、丁烷球棍模型图
【讲述】烷烃都是立体结构。
碳原子不在一条直线上，直链烷烃的空间构型是折线形或锯齿形。
且碳碳单键可以旋转。
【问】烷烃怎么命名？
【讲述】
碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 相应数字＋烷
碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃命名之前加上“正、异、新”加以区别。
【展示】烷烃碳原子数与沸点的关系图
【讲述】1、随着烷烃中碳原子数的递增，物质的熔沸点、密度逐渐增大。
2、对于碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔沸点越低。
【讲述】
五、同系物
(1)概念：结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物，如CH4和CH3CH3。
(2)特点：通式相同，结构相似，化学性质相似，物理性质一般随碳原子数的增多而呈规律性变化。
1．同系物判断的三个关键点
(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
2．同系物判断的几个“一定”和“不一定”
(1)同系物在分子组成上一定相差1个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物不一定是同系物。
(2)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机化合物不一定是同系物。
(3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。
(4)同系物的相对分子质量一定不相同。
【课堂练习】
两种气态烃组成的混合气体，完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随着混合烃的物质的量的变化如图所示，则下列对混合烃的判断正确的是( )
①可能有C2H2 ②一定有CH4 ③一定有C3H8 ④一定没有C4H6 ⑤可能有C2H6
A．②⑤ B．②④ C．③④ D．②③
B
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
甲烷的存在及用途
二、甲烷的物理性质
三、甲烷的化学性质
重难点：取代反应现象及原理
四、烷烃
五、同系物