甲烷的性质教学设计
人教版高中化学（必修二）
、第一节：最简单的有机化合物---甲烷
一、课标分析
有机化学是化学中的重要分支，对学生而言，必修模块的基础有机化学内容，教材起点低，强调知识与应用的结合。以最基础的、典型的有机物甲烷为切入点，从学生已有的生活背景知识出发，介绍甲烷的结构，主要性质以及在生产生活中的应用。从结构的角度适当加以深化，建立有机物“结构---性质---用途”的认知关系。
学情分析
学生在初中化学中已经了解了关于甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，因此在介绍这些知识时，要关注与已有知识的联系，从不同的角度引导学生积极地思考，帮助学生理解掌握。
学生已经掌握了化学键与物质结构理论的基本知识，可以在老师指导下，写出电子式。但学生的空间想象思维还相对较差，并且对比较抽象的原子结构和化学键知识理解不够透彻，因此要让学生在三维空间中对有机物分子真正了解，进而学习其化学性质，最终掌握有机化合物的学习方法。
教学目标分析
知识与技能：
1.了解有机化合物的概念。
2．掌握甲烷的分子结构、了解甲烷的物理性质及存在、用途。
3．掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。
过程与方法：
通过观察甲烷分子的空间构型模型、观看甲烷发生取代反应的多媒体模拟反应历程，增强学生对甲烷分子空间构型这类抽象的知识的理解，提高空间思维能力；
让学生体会由结构推性质和由性质推结构的过程与方法，形成严谨的学习态度。
情感态度与价值观：
使学生初步掌握研究物质的方法—结构解析、推测物质可能的性质，培养学生严谨的科学态度和积极的探索精神；
与日常生活紧密结合，了解甲烷对于人类日常生活及身体健康的重要性，形成环保意识及关心能源、社会问题的意识。
教材分析
知识结构体系
物理性质
甲烷 分子组成及结构
化学性质：可燃性，取代反应
用途
活动素材设置
(、图文并茂，使学生理解记忆
(、结合旧知识，自己计算推导出新知识
(、播放演示实验，有利于学生观察探究实验现象
④、设置思考与交流环节，有利于学生发散思维，激发探究兴趣
教学重、难点
重点：甲烷的结构和性质
难点：甲烷与卤素的取代反应
五、课程资源分析
1、新闻图片
2、球棍模型
3、演示实验：甲烷与氯气取代反应的对比实验及微观动画
六、主要教思路
1、主要教学模式：信息加工、教师启发
2、主要教学策略：学生通过阅读新闻图片或观察实验来提取信息并将信息转化为知识。
七、教学过程
教学环节
情景素材
教学知识及教师活动
学生活动
媒体设计意图
导入
新
课
展
开
<一>、什么是有机物和烃？
【自主思考】
1．CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物吗？
课前自主学习
培养学生的自主学习能力，使学生对有机物有初步的感性认识
<二>、甲烷的分子组成与结构
写出甲烷的分子式、电子式吗？
（提示：结合碳所在元素周期表中的位置，最外层电子数，画出C原子结构示意图进行思考）
根据甲烷中碳原子的杂化方式，推测甲烷的空间结构？
【探究活动】：甲烷的空间结构
实验测得甲烷分子中四个C-H键完全相同，每相邻两个C-H键之间的键角（109°28′）、键长及键能均相等
【自主思考】
若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？
【实物展示】甲烷分子的球棍模型和比例模型
问题：根据所学知识解释甲烷为什么难溶于水？
问题：根据所学知识预测甲烷的化学性质？
利用已经学过的知识进行判断，从而得出新知识
根据老师的提示引发思考
思考分子的空间真实构型
以小组为单位讨论，并拼出甲烷的球棍模型、比例模型
小组间对比，交流意见
通过提问，引发学生回忆旧知识，引出新知识，自然过渡到甲烷的电子式
培养学生的思维能力，引导其通过思考解决问题
引导学生应用几何知识分析物质空间结构，培养学生的推理能力，空间想象能力
通过甲烷构型的探究，培养学生探究思维的能力，归纳总结的能力。
新
课
展
开
【过渡】我们知道了甲烷的分子结构，而结构决定性质，甲烷这样的结构决定了它怎样的性质呢？下面，我们开始甲烷性质的学习
顺应学生学习有机物的基本思路;结构决定性质
<三>、甲烷的化学性质
下面做演示实验视频，请大家仔细观察现象
1、甲烷燃烧
理论火焰颜色和实际火焰颜色的区别
点燃之前必须验纯，并与实际生活相联系---【讲述】甲烷与氧气反应，也就是天然气和沼气燃烧的道理所在，但和氢气一样要验纯，当甲烷与空气混合到一定比例时就会发生爆炸——矿难“瓦斯爆炸”（结合图片说明危害）
【现象】甲烷燃烧，并伴有黑色火焰（碳燃烧）
【结论】可燃性
2、【动画演示】甲烷与氯气的反应
【提问】：请同学们描述实验现象
【现象】：氯气的黄绿色逐渐消失，瓶壁上有黄色、无色油状液滴生成。
【讲解】甲烷与氯气的反应类型——取代反应
取代反应：有机分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
【详解】从实验现象可以知道，取代反应过程中，甲烷分子的H原子是逐步被Cl原子所代替的，生成四种取代物，反应方程式如下：
一氯取代：
CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl
二氯取代：
CH3Cl+Cl2→（光照）CH2Cl2（油状物）+HCl
三氯取代：
CH2Cl2+Cl2→（光照）CHCl3（油状物）+HCl
四氯取代：
CHCl3+Cl2→（光照）CCl4（油状物）+HCl
观察现象，得出结论
分析原因
仔细观看多媒体演示实验
书写反应方程式
让学生领悟：实验是检验事实的客观标准
借此说明有机反应的复杂性
借助多媒体直观展示实验，加深学生对反应的理解；
对重难点内容详细分析，引导学生对实验现象做出正确理解。通过书写重要方程式，加深对新概念的理解。
四>、甲烷的用途
1、做气体燃料
2、甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。
遵循性质决定用途的思路
<五>、总结
甲烷的物理性质
甲烷的分子组成和结构
结构： 正四面体结构
三、甲烷的化学性质
1、可燃性
2、取代反应
四、甲烷的用途
系统梳理知识，有助于加深学生的理解和记忆。
八、板书设计
第三章、第一节：最简单的有机化合物---甲烷
一、甲烷的分子组成和结构
分子式：CH4 电子式： 结构式:
空间结构： 正四面体结构
二、甲烷的化学性质
1、可燃性：
2、取代反应：CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl
三、甲烷的用途
九、教学反思
本节课是按照甲烷的结构、甲烷的物理性质、甲烷的化学性质这条主线进行，由于学生是首次学习有机物的相关知识，所以正式进入课题后，关键是帮助学生建立学习有机化学的方法，以及培养其建立模型的空间思维能力，体现在本节课上便是注重对学生进行学法指导、突出学生自主探究活动。在学习甲烷的结构时主要利用模型分析得出结论，在学习物理性质是主要是学生自主探究得出结论，在学习化学性质时利用实验探究和自主探究的方法完成。对于学生难以理解的取代反应过程最好通过动画演示，让学生感知。本节课的另一个重点及难点的内容——取代反应，也以探究的方式进行，由于取代反应的实验现象不是很明显，所以在实际的教学实践中，既用了视频片段让学生清楚地看到反应现象，课堂气氛轻松活泼，采取问思模式锻炼提升学生的分析思维能力，学习效果较好。
当然本节课也存在一些问题，学生参与活动多，但是留给学生思考的时间太少，课堂容量偏大，没有进行课堂练习，由于教室条件所限，甲烷有关化学实验未能现场演示等。
课件25张PPT。高一化学人教版必修2
第三章 第一节 最简单的有机化合物——甲烷
第1课时 甲烷的性质
[知 识 梳 理]
一、有机化合物和烃【自主思考】
1．CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物吗？
二、甲烷
1．分子结构
问题：根据化学键知识推测甲烷的分子式是什么？【自主思考】
根据甲烷中心原子的杂化方式预测甲烷的空间结构？【自主思考】
2．若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？
探究一、有机物组成和结构的表示方法
【合作交流】
1．从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？
提示 碳的原子结构示意图 ，其最外层有4个
电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。2．．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？
提示 甲烷的立体结构为 ，因此CH2Cl2中有2个Cl
在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。【点拨提升】
1．甲烷空间结构的三点拓展应用
(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。
(3)由CH4的空间结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。2．常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)【学以致用1】 下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是( )
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B．CH4、CCl4都是正四面体结构
C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键
D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
答案 B【学以致用2】能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是（ ）
A:甲烷的四个碳氢键的键能相等
B:甲烷的四个碳氢键的键长相等
C:甲烷的一氯代物（CH3Cl）只有一种
D:甲烷的二氯代物（CH2Cl2）只有一种
3．下列有关说法不正确的是 ( )
A．天然气的主要成分为CH4
B．1 mol Cl2与1 mol CH4恰好完全反应，则转移的电子总数为2 NA
C．标准状况下，2.24 L的CCl4中含有的C—Cl键数为0.4NA
D．CH4的二氯代物只有一种，此事实可说明CH4为正四面体结构
问题：生活中家庭使用的天然气有哪些物理性质？
问题：根据所学知识解释甲烷为什么难溶于水？
问题：根据所学知识预测甲烷的化学性质？
3. 化学性质
通常状况下，甲烷性质比较稳定，与_____、 _____、 ________都不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。
问题：甲烷燃烧的现象？产物？如何检测产物？实验视频播放①实验探究：甲烷与Cl2的取代反应。问题：甲烷与氯气发生的反应属于哪一种类型的反应？探究二、甲烷的取代反应
【合作交流】
1．取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应，CH4与Br2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？2．若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的有机产物是( )
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A．只有① B．只有③
C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物3．CH4与Cl2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?
提示 CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。【点拨提升】
1．甲烷与卤素单质的取代反应4．存在与用途
甲烷是________、_____、_______和_____________的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，也是一种重要的化工原料。[效 果 自 测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)有机物都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物( )
(2)有机物都易燃烧( )
(3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物( )
(4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水( )
(5)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源( )
(6)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度( )
(7)甲烷与Cl2的反应是置换反应( )
答案 (1)× (2) × (3) × (4)√ (5) × (6)√ (7)×2．瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的( )
A．点燃甲烷不必事先进行验纯
B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的
发生
D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
3．下列反应属于取代反应的是( )
A．CH4＋2O2 CO2＋2H2O
B．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
C．CH2===CH2＋H2 CH3—CH3
D．CH3CH2—Br＋H2O CH3CH2—OH＋HBr
【典题例证2】 下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的( )
A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反
应只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多
C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气3、下列叙述错误的是( )
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强 氧化剂不起反应
B．甲烷化学性质比较稳定，不能使酸性高锰酸钾褪色
C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种卤代物都是正四面体结构，都难溶于水【学以致用2】 在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为( )
A．0.5 mol B．2 mol
C．2.5 mol D．4 mol
解析 方法一 守恒法
1 mol CH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，这四种取代物中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应特点，n(HCl)＝2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol＋2.5 mol＝5 mol，参加反应的Cl2为n(Cl2)＝2.5 mol。方法二 根据化学方程式进行计算
答案 C小结：1、什么叫烃？2、甲烷的结构（分子式、电子式、结构式、空间结构）3、甲烷的性质甲烷的氧化反应（燃烧）对强酸、强碱、强氧化剂的稳定性与卤素（纯净）的取代反应4、用途：能源、化工原料作业：
1、完成课本课后习题
2、完成预习学案的评测练习甲烷的性质教学设计
人教版高中化学（必修二）
、第一节：最简单的有机化合物---甲烷
一、课标分析
有机化学是化学中的重要分支，对学生而言，必修模块的基础有机化学内容，教材起点低，强调知识与应用的结合。以最基础的、典型的有机物甲烷为切入点，从学生已有的生活背景知识出发，介绍甲烷的结构，主要性质以及在生产生活中的应用。从结构的角度适当加以深化，建立有机物“结构---性质---用途”的认知关系。
学情分析
学生在初中化学中已经了解了关于甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，因此在介绍这些知识时，要关注与已有知识的联系，从不同的角度引导学生积极地思考，帮助学生理解掌握。
学生已经掌握了化学键与物质结构理论的基本知识，可以在老师指导下，写出电子式。但学生的空间想象思维还相对较差，并且对比较抽象的原子结构和化学键知识理解不够透彻，因此要让学生在三维空间中对有机物分子真正了解，进而学习其化学性质，最终掌握有机化合物的学习方法。
教学目标分析
知识与技能：
1.了解有机化合物的概念。
2．掌握甲烷的分子结构、了解甲烷的物理性质及存在、用途。
3．掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。
过程与方法：
通过观察甲烷分子的空间构型模型、观看甲烷发生取代反应的多媒体模拟反应历程，增强学生对甲烷分子空间构型这类抽象的知识的理解，提高空间思维能力；
让学生体会由结构推性质和由性质推结构的过程与方法，形成严谨的学习态度。
情感态度与价值观：
使学生初步掌握研究物质的方法—结构解析、推测物质可能的性质，培养学生严谨的科学态度和积极的探索精神；
与日常生活紧密结合，了解甲烷对于人类日常生活及身体健康的重要性，形成环保意识及关心能源、社会问题的意识。
教材分析
知识结构体系
物理性质
甲烷 分子组成及结构
化学性质：可燃性，取代反应
用途
活动素材设置
(、图文并茂，使学生理解记忆
(、结合旧知识，自己计算推导出新知识
(、播放演示实验，有利于学生观察探究实验现象
④、设置思考与交流环节，有利于学生发散思维，激发探究兴趣
教学重、难点
重点：甲烷的结构和性质
难点：甲烷与卤素的取代反应
五、课程资源分析
1、新闻图片
2、球棍模型
3、演示实验：甲烷与氯气取代反应的对比实验及微观动画
六、主要教思路
1、主要教学模式：信息加工、教师启发
2、主要教学策略：学生通过阅读新闻图片或观察实验来提取信息并将信息转化为知识。
七、教学过程
教学环节
情景素材
教学知识及教师活动
学生活动
媒体设计意图
导入
新
课
展
开
<一>、什么是有机物和烃？
【自主思考】
1．CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物吗？
课前自主学习
培养学生的自主学习能力，使学生对有机物有初步的感性认识
<二>、甲烷的分子组成与结构
写出甲烷的分子式、电子式吗？
（提示：结合碳所在元素周期表中的位置，最外层电子数，画出C原子结构示意图进行思考）
根据甲烷中碳原子的杂化方式，推测甲烷的空间结构？
【探究活动】：甲烷的空间结构
实验测得甲烷分子中四个C-H键完全相同，每相邻两个C-H键之间的键角（109°28′）、键长及键能均相等
【自主思考】
若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？
【实物展示】甲烷分子的球棍模型和比例模型
问题：根据所学知识解释甲烷为什么难溶于水？
问题：根据所学知识预测甲烷的化学性质？
利用已经学过的知识进行判断，从而得出新知识
根据老师的提示引发思考
思考分子的空间真实构型
以小组为单位讨论，并拼出甲烷的球棍模型、比例模型
小组间对比，交流意见
通过提问，引发学生回忆旧知识，引出新知识，自然过渡到甲烷的电子式
培养学生的思维能力，引导其通过思考解决问题
引导学生应用几何知识分析物质空间结构，培养学生的推理能力，空间想象能力
通过甲烷构型的探究，培养学生探究思维的能力，归纳总结的能力。
新
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开
【过渡】我们知道了甲烷的分子结构，而结构决定性质，甲烷这样的结构决定了它怎样的性质呢？下面，我们开始甲烷性质的学习
顺应学生学习有机物的基本思路;结构决定性质
<三>、甲烷的化学性质
下面做演示实验视频，请大家仔细观察现象
1、甲烷燃烧
理论火焰颜色和实际火焰颜色的区别
点燃之前必须验纯，并与实际生活相联系---【讲述】甲烷与氧气反应，也就是天然气和沼气燃烧的道理所在，但和氢气一样要验纯，当甲烷与空气混合到一定比例时就会发生爆炸——矿难“瓦斯爆炸”（结合图片说明危害）
【现象】甲烷燃烧，并伴有黑色火焰（碳燃烧）
【结论】可燃性
2、【动画演示】甲烷与氯气的反应
【提问】：请同学们描述实验现象
【现象】：氯气的黄绿色逐渐消失，瓶壁上有黄色、无色油状液滴生成。
【讲解】甲烷与氯气的反应类型——取代反应
取代反应：有机分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
【详解】从实验现象可以知道，取代反应过程中，甲烷分子的H原子是逐步被Cl原子所代替的，生成四种取代物，反应方程式如下：
一氯取代：
CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl
二氯取代：
CH3Cl+Cl2→（光照）CH2Cl2（油状物）+HCl
三氯取代：
CH2Cl2+Cl2→（光照）CHCl3（油状物）+HCl
四氯取代：
CHCl3+Cl2→（光照）CCl4（油状物）+HCl
观察现象，得出结论
分析原因
仔细观看多媒体演示实验
书写反应方程式
让学生领悟：实验是检验事实的客观标准
借此说明有机反应的复杂性
借助多媒体直观展示实验，加深学生对反应的理解；
对重难点内容详细分析，引导学生对实验现象做出正确理解。通过书写重要方程式，加深对新概念的理解。
四>、甲烷的用途
1、做气体燃料
2、甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨和油漆等。
遵循性质决定用途的思路
<五>、总结
甲烷的物理性质
甲烷的分子组成和结构
结构： 正四面体结构
三、甲烷的化学性质
1、可燃性
2、取代反应
四、甲烷的用途
系统梳理知识，有助于加深学生的理解和记忆。
八、板书设计
第三章、第一节：最简单的有机化合物---甲烷
一、甲烷的分子组成和结构
分子式：CH4 电子式： 结构式:
空间结构： 正四面体结构
二、甲烷的化学性质
1、可燃性：
2、取代反应：CH4+Cl2→（光照）CH3Cl（气体）+HCl
三、甲烷的用途
九、教学反思
本节课是按照甲烷的结构、甲烷的物理性质、甲烷的化学性质这条主线进行，由于学生是首次学习有机物的相关知识，所以正式进入课题后，关键是帮助学生建立学习有机化学的方法，以及培养其建立模型的空间思维能力，体现在本节课上便是注重对学生进行学法指导、突出学生自主探究活动。在学习甲烷的结构时主要利用模型分析得出结论，在学习物理性质是主要是学生自主探究得出结论，在学习化学性质时利用实验探究和自主探究的方法完成。对于学生难以理解的取代反应过程最好通过动画演示，让学生感知。本节课的另一个重点及难点的内容——取代反应，也以探究的方式进行，由于取代反应的实验现象不是很明显，所以在实际的教学实践中，既用了视频片段让学生清楚地看到反应现象，课堂气氛轻松活泼，采取问思模式锻炼提升学生的分析思维能力，学习效果较好。
当然本节课也存在一些问题，学生参与活动多，但是留给学生思考的时间太少，课堂容量偏大，没有进行课堂练习，由于教室条件所限，甲烷有关化学实验未能现场演示等。
