《甲烷》第一课时案例

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名称 《甲烷》第一课时案例
格式 rar
文件大小 407.7KB
资源类型 教案
版本资源 苏教版
科目 化学
更新时间 2008-04-06 16:37:00

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文档简介

苏教版必修2第三专题第一单元《甲烷》第一课时案例
体验探究过程领悟学科思想
(浙江省富阳中学化学组 董 君 邮编 311400 dong8707@msn.com)
说明:该案例是作者在第二届全国新课程优质课评比中获壹等奖的案例。具有真实性和亲历性。
一、设计思想
本节教材内容较少,学生对CH4又有一定的了解,若按教材内容简单设计和施教,只让学生了解CH4的分子结构和主要的性质,就难以激发学生的学习兴趣。为了更好的激发学生的求知欲望,体现新课程的三维目标,体验探究过程和领悟学科思想。本课以CH4为例,让学生去体验有机物从发现、定性和定量研究其组成,确定其分子结构,猜测和实证研究其性质这样一个探究过程。同时,在学生己有的认知发展区内,根据遗忘规律和同化原理,既复习旧知识又同化新知识。该案例具有人本性、情景性、基础性、合作性和探究性等特色。
二、教材和学情分析
《课程标准》和《学科教学指导意见》对本节课教学的要求是认识化石燃料综合利用的意义,了解CH4的空间结构和主要性质。
本节教材开篇简单介绍了三种不能再生的化石燃料的存在、加工和利用。在初中,学生已经了解了CH4的燃烧反应和一些主要用途。在此基础上,本节教学内容将进一步介绍CH4的分子结构、主要的化学性质(燃烧氧化、取代反应、受热分解)及其应用。
按照课程标准和学科指导意见的发展要求,学生要了解CH4的正四面体空间结构。可教材只给出了CH4的结构式,而结构式只能表示CH4分子中各原子之间的排列方式,不能真实地反映CH4的正四面体结构。由于高一学生对分子空间结构的知识了解很少,本案例以学生熟悉的碳、氢原子结构为依据,让学生书写CH4的电子式、结构式。然后,施教者通过展示外加正四面体金属框的CH4分子的球棍模型让学生观察,学生通过观察,既培养了表象能力,又认识了CH4的正四面体空间结构。
教材在介绍CH4的性质时,只在学生了解了CH4物理性质的基础上,重点叙述了CH4与氯气发生取代反应的性质,简单介绍了CH4燃烧和CH4受热分解的性质。而我以为这三个性质其实质都是CH4分子中的碳氢键在一定条件下断键并重新成键的过程。我就结合专题1和专题2刚学过的化学反应为什么有能量变化,CH4属于氢化物,而氢化物的稳定性与元素在周期表的相对位置有何关系为切口,组织学生讨论。使教学重过程,重理解。达到“之其所以然”的效果。
三、教学目标
1.知识与技能:了解甲烷的正四面体结构,掌握甲烷的物理性质和化学性质,了解取代反应。
2.过程与方法:以甲烷的结构为例,认识有机物分子具有立体结构,初步培养学生空间想象能力。运用实验、观察等手段,结合元素周期律,利用分类、比较思想,同化和探究新知识,提高迁移能力。
3.情感态度与价值观:通过能源危机及可燃冰开发情况的了解,让学生感受到化学科学与生产和社会发展的密切联系,增强社会责任感,并体验科学探究的喜悦。
四、重点难点
1.教学重点:甲烷的化学性质,取代反应。
2.教学难点:甲烷分子的空间结构,甲烷的取代反应。
五、教学策略与手段
1.主要教学模式:信息加工模式。
2.主要教学策略:启发式和发现式教学策略。
3.主要教学手段:①化学实验;②球棍模型和漂亮的图片;③多媒体。
六、课前准备
1.学生的学习准备:课前准备好教材、草稿纸、笔记本和笔。
2.教师的教学准备:精心备课,做好课件。
3.教学环境的设计与布置:多媒体教室。
4.教学用具的设计和准备:准备3瓶用排水法收集的甲烷气体(用橡胶塞塞紧,倒置),新制的澄清石灰水一瓶,酸性高锰酸钾溶液一瓶。火柴一包,干燥烧杯一只。
七、教学过程
【显示材料】
在全球石油储量仅够再用50年的今天一种可以取代石油的天然能源——“可燃冰”进入了人们的视野。早些时候,广州海洋地质调查局宣布中国南海海域“可燃冰”调查获得重大进展,将于明年实施钻探工作以获得实物样品,并有望在2020年进行商业开采。截至目前,中国已经在南海北部陆坡南沙海槽和东海陆坡等3处发现“可燃冰” 。科学家们称,青藏高原羌塘盆地多年冻土区也可能蕴藏着大量的“可燃冰”。中国南海海域的“可燃冰”能源总量相当于中国陆地石油天然气资源的一半。迄今为止,世界上已探明“可燃冰”所含有的有机碳总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的两倍以上,可满足人类未来1000年的能源需求。
【学生活动】
请某位学生朗读上边的材料,其他学生认真听读。
【设计意图】
让学生了解能源危机、可燃冰开发的近况和我国南海丰富的“可燃冰”贮藏量,目的是增强学生的社会责任感、民族自豪感和激发学习兴趣,同时引出《甲烷》的课题。
【教师说明】
1、呈现“可燃冰”燃烧的图片:可燃冰的主要成分就是甲烷,它是人类未来1000年的能源主流。况且至今还未被开采,我们很有必要一起来研究这种物质,了解这种物质的有关性质。
2、从图片来看,可燃冰能够燃烧,而能燃烧的物质绝大多数都含有碳、氢元素。拿出一瓶甲烷,请学生讨论交流,设计一个简单实验来证明甲烷中含有碳、氢元素。
【学生活动】
学生讨论交流,设计实验证明甲烷中是否含有碳、氢元素。
【师生互动】
师生讨论,确定实验方案。
【学生实验】
点燃集气瓶中的甲烷,在火焰上方罩一只干燥的烧杯,看有否水雾形成,然后在集气瓶中加入少量澄清石灰水,塞上橡皮塞充分振荡后,看有否浑浊。
通过实验得出结论:甲烷中含有碳、氢元素。
【设计意图】
让学生明白实验手段是检验物质组成的一种基本方法,并从中体验探究性学习的过程。
【显示材料】
测定有机化合物中碳和氢的百分含量最常用的方法是燃烧分析法。把已知量的样品放在氧气流中,用氧化铜为催化剂,在750℃左右使样品全部氧化为CO2和H2O,分别用装有碱石灰的吸收管吸收CO2和装有高氯酸镁[Mg(ClO4)2]或氯化钙的吸收管吸收CO2和装有高氯酸镁[Mg(ClO4)2]或氯化钙的吸收管吸收H2O,吸收管的质量预先称好,吸收以后吸收管增加的质量分别为CO2和H2O的质量。对于气体样品,准确量取气体体积,把纯净和干燥的氧气跟样品混合,慢慢通过燃烧管氧化。
已知在标准状况下,4.48L甲烷其质量为3.2g,与氧气混合,通入电炉中完全燃烧后,高氯酸镁[Mg(ClO4)2]增重7.2g,碱石灰增重8.8g,试确定甲烷的分子式。
【学生活动】
求算甲烷的分子式,书写电子式和结构式。
【设计意图】
复习有关物质的量的计算,电子式、结构式的书写。拓展视野了解有机物中碳、氢百分含量的测定方法。同时提高学生的阅读理解能力。更为重要的是教给学生一种有机物分析和研究的一般方法(定性分析确定组成元素,定量分析确定分子组成)。
对于课时较少,学生学习化学遗忘率较高这一特点,教师在进行教学设计时,要有较强的“温故知新”意识。
【展示模型】
学生写好结构式后,教师展示比例模型和外加一个正四面体金属框的CH4球棍模型。
【学生活动】
学生通过观察CH4的球棍模型和比例模型,得出甲烷分子是正四面体的空间结构。
【设计意图】
学生通过观察甲烷的模型,正确认识甲烷的分子结构。同时构建学生的空间想象能力和培养学生的表象能力。
【问题讨论】
1、一种物质有怎样的化学性质,往往和该物质的类别有关,从CH4的组成来分析,它属于哪一类物质?
2、我们知道NH3在一定条件下能分解,结合N、C元素在周期表的位置,请你们来分析甲烷受热是否能分解?为什么?
【学生活动】
1、 小组交流和讨论以上二个问题。
2、 通过讨论得出结论:甲烷受热能分解。
3、 书写CH4受热分解的化学方程式。
【问题解决】
1、根据甲烷受热分解的过程分析,请你谈谈甲烷在空气中燃烧的反应原理。
2、在恒压条件下,8gCH4在O2中完全燃烧后,生成二氧化碳气体和液态水,放出444.8kJ的热量,请写出CH4燃烧的热化学方程式。
3、甲烷和氧气能发生氧化反应,那么甲烷与氯气混合在一起你认为能发生反应吗?你猜测的依据是什么?
【设计意图】
体验分类思想对化学学习的作用,体验结构决定性质的思想。利用分类、比较思想,结合元素周期律这一理论知识,同化了甲烷3个重要的化学性质。同时又复习了热化学方程式的书写。
【播放录像】
CH4与Cl2发生取代反应的实验录像。
【问题讨论】
1、 量筒内壁出现的油状物是什么?(提示:CH3Cl是难溶于水的气体,CH2Cl2和CHCl3是难溶于水的液体)
2、 量筒内的液面为什么会上升?
【学生活动】
1、 小组交流和讨论以上二个问题。
2、 书写CH4与Cl2发生取代反应的化学方程式。
3、 结合教材中取代反应的定义说明CH4与Cl2发生取代反应的过程。
【播放动画】
多媒体呈现该取代反应断、成键的过程。
【设计意图】
培养学生的观察能力,分析能力和口头表达能力。正确理解取代反应的定义。
【学生讨论】
甲烷与氯气反应为什么既有CH3Cl,还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4?
【设计意图】
让学生体验“甲烷分子的空间结构与甲烷的性质有密切的联系”这一化学思想。
【提出问题】
甲烷在点燃的条件下能被氧气氧化,酸性KMnO4也是一种强氧化剂,甲烷能被酸性KMnO4氧化吗?
【学生实验】
在装有甲烷气体的试管中快速滴加一滴管酸性KMnO4溶液,立即用塞子塞住,不断振荡,观察实验现象。
【设计意图】
通过实验学生发生认知冲突,顺化新知识。
【学生活动】
请学生归纳小结本节课的内容。
【设计意图】
培养学生的归纳整理能力。
八、知识结构或板书设计
九、作业设计
1.有关“西气东输”的说法错误的是(   )
A.西部的天然气输送到东部
B.西起新疆,东至上海的“西气东输”工程已经完工
C.西部的天然气资源在我国经济建设中发挥着很大的作用
D.西部的煤气输送到东部
2.在下述条件下,能发生化学反应的是( )
A.甲烷与氧气混合置于光照下
B.甲烷在隔绝空气的条件下加强热
C.甲烷与溴蒸气混合置于光照下
D.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中
3. “可燃冰”又称“天然气水合物”它是在海底的高压低温条件下形成的,外观象冰。1体积“可燃冰”可储载100~200体积的天然气。下面关于可燃冰的叙述不正确的是( )
A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
B.“可燃冰”是一种较洁净的能源
C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证
D.“可燃冰”的可燃成分是甲烷
4.在常温下,把一定量的甲烷与氯气放在试管中混合,并放在光亮的地方一段时间,下列说法正确的是( )
A.容器内原子总数不变
B.容器中分子总数不变
C.容器内压强不变
D.它们发生了取代反应
5.曾被广泛使用的制冷剂——氟利昂(CHFCl2)可以有甲烷制得,甲烷与氯气发生取代反应的生成物CHCl3和氟化氢(HF)气体发生取代反应就能得到。请同学们写出CHCl3和氟化氢(HF)反应的化学反应方程式
6.可燃冰蕴藏在地球高纬度的永久冻土带或深海海底100—300m的地下。可燃冰是甲烷在低温高压条件下吸入水分子而形成的结晶体。其燃烧时二氧化碳的排放少,因此,天然可燃冰是一种理想的清洁能源。已知可燃冰的密度是1g/cm3,可燃冰中n(H2O):n(CH4)=6.7:1,求:每立方米可燃冰中能释放甲烷气体的体积(标准状况)。
十、教学反思
教学实践证明:对于主动学习、善于思考和重视学习过程的学生来说,使用该案例教学,课堂氛围热烈,学生参与积极,教学效果好。但遇到平时只注重结论、不注重过程教学的学生来说,利用该案例教学,45分钟无法完成,教学活动的设计还要作适当调整。
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