最简单的有机化合物—甲烷教学设计
一、教材分析
《最简单的有机化合物—甲烷》选择于人教版高中化学（必修2）第三章第一节，?这一节是学生第一次接触有机物结构和性质。烃作为一切有机物的母体，而甲烷又是最简单的有机物，学生对甲烷的理解将直接影响到今后对各种有机物的理解。
二、学情分析
有机化学是化学中的重要分支，对学生而言，一切都是新的，学生没有任何框架。但是，学生在初中化学已经知道甲烷是一种化石燃料，可以燃烧，能从甲烷的组成上认识燃烧反应的产物。而甲烷是最简单的有机物，以甲烷为基础，带领学生进入有机化学的领域。
三、教学目标
1 ．知识与技能
了解甲烷的结构特点和取代反应，掌握甲烷的化学性质。以甲烷的结构为例，认识有机物分子的立体结构，初步培养学生的空间想象能力；建立有机物“结构性质用途”的认识关系。
2．过程与方法
运用模型制作、实验视频、观察、交流讨论等手段，结合多媒体提高学生的知识迁移能力，运用能力和形成有机化学的学习思想。
3．情感态度与价值观
①、培养学生对有机化学领域的学习兴趣；
②、认识化学微观世界分子结构的立体美；
③、初步认识“结构决定性质”、“内因、外因辨证关系”等哲学思想；
④、关心社会、环境、能源、安全等问题，提高学生的环护意识。
四、教学重点
甲烷的结构特点和甲烷的取代反应
五、教学难点
甲烷的结构特点和甲烷的取代反应
六、教学方法
先学后教，以计算机辅助实验和学生探究为主，教师讲解为辅的启发式教学。
1. 采用直观道具和多媒体，激发兴趣，层层推进；
2. 创设问题情境，吸引学生有意注意；
3. 通过计算机辅助实验组织学生进行实验探究、分析、归纳、对比、演绎。
七．教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
[导入] [图片展示]从这节课起，我们进入了一个新的化学世界——有机化学。有机物在生活中随处可见，与我们的生产生活息息相关。有机物 ----烃----最简单的有机物甲烷
[板书]最简单的有机物——甲烷
学生自读课本P60-61
一、甲烷的分子组成与结构
[学生板书]分子式：CH4
电子式： 结构式：
空间构型：正四面体
[学生分组活动]参考课本P60页
用橡皮泥、火柴棍制作甲烷分子模型，并用纸张按虚线向内折成如图3-1所示正四面体。
[展示学生作品]
[展示]甲烷分子的球棍模型和比例模型
[讲解]
甲烷分子呈正四面体结构，四个面都是全等正三角形，碳原子在正四面体的中心，氢原子在顶点。4个C-H键的长度和强度相同，夹角相等
[过渡]自然界中是否存在甲烷？
学生回答存在---推测性质稳定---实验验证
二、甲烷的化学性质
[视频]请大家仔细观察现象
实验一、甲烷通入酸性高锰酸钾
现象：溶液不褪色；
结论：无发生反应。
[提问]由实验可以推出甲烷具有稳定性，也就是甲烷的化学性质比较稳定。进而说明C-H键比较稳定。
在通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强碱、强酸也不反应。
[过渡]是不是甲烷在任何条件下都不与其它物质反应呢？
学生：农村已经使用沼气做饭
【展示图片】为解决东部地区能源结构问题---已启动西气东输工程
实验二、甲烷燃烧（氧化反应）
现象：火焰成蓝色
[板书]（2）可燃性(氧化反应)
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
a、提醒点燃之前必须验纯，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,它也要验纯,当甲烷与空气混合到一定比例时就会发生爆炸,这也就是各种矿难中最主要的一点——“瓦斯”爆炸,大家看一下瓦斯爆炸造成的危害. (展示图片)
为避免悲剧需要措施：采取通风 严禁烟火
而对于我们学生做实验应该严格遵循实验要求。
实验三、甲烷与氯气反应
观察现象提示：
1、颜色有何变化？
2、试管内壁有何变化？
3、液面位置有何变化？
[学生总结]
氯气的黄绿色逐渐消失，
试管内壁出现油状小液滴
试管内液面上升 出现白雾
[动画演示]甲烷与氯气的反应
[讲述]从动画模型中我们知道，取代反应过程中甲烷分子的H原子是逐步被Cl原子所代替生成了四种取代物。同学们在学案写出一氯、二氯、三氯、四氯取代的反应方程式。
[学生板书]（3）取代反应
[讲述]原来甲烷和氯气的反应有个新的名称——取代反应
思考：
1、甲烷和氯气1∶1（体积比）混合 反应的生成物是什么？为什么？
2、上述反应结束后，哪种产物的物质的量最多？
[小结]今天我们认识了最简单的有机物——甲烷，同学们重点掌握甲烷的分子组成与结构，还有它的化学性质，尤其是取代反应。
课堂练习：
见课件
培养学生自学能力
培养学生动脑动手能力
得出结论碳氢键比较稳定
观察实验现象
与生活相联系
书写化学方程式
领悟安全的重要性
学生仔细观看实验
总结并解释实验现象
对重点内容进行记录
书写反应方程式
思考、
总结
烃字由来动画
激发兴趣。
先学后教
让学生亲手制作，感受正四面体结构
培养学生的空间想象能力和学习兴趣。
培养学生的观察能力、分析推理能力
关心国家能源结构问题
培养观察能力
培养安全意识
有目的性观察实验能力
借助多媒体直观展示反应过程
训练学生总结归纳的能力，引导学生发现问题、分析问题。
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。
加深对甲烷与氯气反应的理解
加深对本节课重点知识理解
理解巩固本节课重点知识
作业：
1、课本P64-65页4、5、6、10题
2、预习烷烃
复习巩固对本节课重点知识理解应用
板书设计
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
化学式：CH4
电子式： 结构式：
空间结构：对称的正四面体结构
二、甲烷的化学性质
1、氧化反应： CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
2、取代反应：
八．教学反思
1、以学生为主体在教师指导下，不仅注意观察，同时还启发了学生积极思维，运用已学过的知识与技能，去探索新的概念和规律，培养了学生良好的科学态度。
2、使用多媒体教学， 由于甲烷分子的正四体结构和甲烷的取代反应机理很抽象，对初学有机物的学生来说很难理解，是本节课的难点。故用计算机的多媒体动画进行直观分析，辅以直观教具（橡皮泥球棍模型、折纸等）克服了理解上的抽象性，化解了难点。实验录像的播放有助于全体学生观看到实验现象。
3、本节课教给学生一种思考问题的方法，通过创设问题、讨论问题、从而解决问题，加深学生对教学内容的理解，更重要的是有利于培养和发展他们的思维能力和学习化学的兴趣。
最简单的有机化合物——甲烷
教
学
目
标
知识与技能
了解甲烷的用途，认识甲烷的重要性质，特别是取代反应的特点
过程与方法
引导学生学会运用观察、实验、归纳等学习方法，通过对甲烷这种最简单有机物分子的结构的学习，了解有机物分子结构特点对性质的影响；初步培养学生的空间想象能力。
情感态度和价值观
应用辩证唯物主义的思维方法，抓住结构决定性质和性质能反映结构本质关系，可以共同参与讨论和发现问题，并通过实验探究，体会由实践认识再实践再认识的认知过程。同时，联系甲烷燃烧放热，说明甲烷可作重要能源以及对农村发展的重要意义。引导学生关心社会、环境、能源等问题。通过古代对天然气、沼气的利用，对学生进行爱国主义教育。
教学重点
甲烷的结构特点和甲烷取代反应。
教学难点
从化学键的层面认识甲烷的结构和性质
教学用品
①仪器设备：投影仪、计算机、球棍模型。
教学方法
实验探究、讨论、分析、对比、设疑、讲解
教 师 活 动
学 生 活 动
设计意图
[引入]播放十八大新闻“西气东输池”，
[图片展示]农家沼气池
那大家知道他们有什么共同点吗？
[讲述]对，大家说的很正确。无论是沼气还是西气东输的天然气，它们的主要成分是甲烷。根据预习内容，同学们知道甲烷的组成吗？
[板书]
分子式：CH4
电子式： 结构式：
[过渡]结构式只能初步表明分子中各个原子的结合方式，并不能真实的体现各原子在空间的排布事实，下面，我们来探究一下甲烷的空间结构。
[实践活动]甲烷的空间构型
实验测得甲烷分子中4个C—H键长度和强度完全相同，且任意两个C—H键之间夹角均相等。
[活动]同学们利用手中的材料，制作出你们认为甲烷可能的空间构形。
[提问]请一个同学来总结你们小组讨论的结果，并展示你们的作品。
[小结] 经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角109028′）。如下图所示：
[实物展示]甲烷分子的球棍模型、比例模型和正四面体几何模型。
[结论、板书]
空间构型：对称的正四面体构型
构型特点：4个C-H键是等价的
[过渡]我们知道了甲烷分子的结构，而结构决定性质。甲烷这样的结构决定它有怎样的性质呢？下面，我们进入甲烷性质的学习。
[板书]一、甲烷的性质
[讲述]复述预习过的甲烷的物理性质。
[板书]1.物理性质：无色、无味、密度比空气小，极难溶于水。
[过渡]甲烷的化学性质如何呢？
[演示实验]
实验一、点燃甲烷
[思考]a、理论火焰颜色和实际火焰颜色的区别
b、如何检验产物
[板书]2.化学性质
（1）氧化反应
[播放]新闻：沼气池被点燃发生爆炸。
[思考]可燃气体点燃之前需要注意什么？
[过渡]甲烷除了能燃烧之外，还有那些性质？
[演示]
实验一、将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液、氢氧化钠、盐酸中，观察现象。
现象：溶液不褪色；
结论：无反应发生。
[小结]通常情况下，甲烷除了不与高锰酸钾溶液、溴水等强氧化剂反应外，一般也不与强酸、强碱反应，因此甲烷的化学性质比较稳定。这是什么原因呢？你能从结构上予以解释吗？
[过渡]但任何物质的稳定性都是相对的，而它的变化是绝对的，一旦外部条件发生变化，甲烷也能发生反应。
[过渡]：甲烷能否在特定条件下与某些物质反应呢？
[演示实验]：甲烷与氯气的取代反应
[过渡]：现象说明甲烷与氯气在光照下发生了反应，这个反应是怎样发生的呢？
[微机演示]：
H 光 H
H- C-H + Cl-Cl —→ H-C-H + H-Cl
H H （一氯甲烷）
生成一氯甲烷，但反应并没有停止，生成的一氯甲烷仍然继续跟氯气作用依次生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷。
让学生自己动手完成其它三个化学方程式。
[微机演示反应机理同时讲解]这些反应都是氯气取走甲烷中的氢原子用氯原子来代替，像这样有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
[思考]取代反应有什么特点？如何解释这个实验中产生的现象？与甲烷的结构有什么关系？
[过渡]甲烷还有哪些性质？有什么用途？
[小结]本节课我们学习了新的概念“结构式”和甲烷分子的空间构型与其特点；复习了初中学习过的甲烷的物理性质与燃烧反映。
设疑问
温故知新，进入新课学习。
学生上黑板写甲烷的电子式和结构式。
思考：分子的结构式不一定代表分子的真实构型
以小组为单位讨论、并搭出甲烷的模型。对比、意见交流
讨论结果：可能有两种结构——平面正方形结构和正四面体结构
进一步思考，甲烷分子球棍、比例模型有何不同？
检验自学能力
学生边观察边思考
学生结合生活实际谈一谈安全问题。
回答：甲烷为正四面体结构，比较稳定
学生思考并仔细阅读P61资料卡片的内容
学生注意观察，有机反应和无机反应在书写时有什么不同。
学生总结现象：①大试管内气体颜色变浅。 ②大试管内壁出现黄色油状液滴。 ③大试管内液面上升。
学生观察并思考。
写出其他三个反应方程式。
学生讨论并回答：因为甲烷中的四个C-H键强度相同所以被代换的几率完全相同，所以产生多种有机产物，还有一种无机产物就是氯化氢。
学生阅读教材并总结。
激发同学们的兴趣，引起学生的注意
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。
培养学生的观察能力、分析推理能力
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。
在交流中进一步认识
层层推进，得出探究结果。
引导学生形成层层深入的思维结构，解决问题。
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。
顺应学生学习有机物的基本思路：结构决定性质
让学生领悟实验是检验事实的客观标准
让学生领会到化学知识和实际生活是密切相关的。
映证有机物的结构决定性质的结论
对学生进行辨证教育，指导学生应从不同角度看待问题
借此说明有机反应的复杂性
加深对“结构决定性质，性质决定用途”的理解
作业布置
已知乙烷（C2H6）的性质与甲烷相似。拼插乙烷（C2H6）的球棍模型并预测化学性质。①写出结构式②拼插球棍模型③预测化学性质 。
教学反思
这节课是第一次学习有机物，通过丰富多彩的学生活动调动了学生学习的积极性，对于以后继续学习有机物垫定了良好的知识基础和方法基础。多媒体辅助教学的恰当运用扫清了学生对微观世界缺乏认识的障碍。
教学特色：
通过学生亲自动手制作模型突破了本节的难点-从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。
通过巧妙设疑和引导调动了学生的积极性和主动性。
利用多媒体手段与化学实验的有机结合，不仅使学生从感性上对有机物有了初步的认识，而且从理性上对有机物也有一定的认识。
课堂设计中贯穿了科学方法论。充分体现了学生主体、教师主导。
课件18张PPT。第一节 最简单的有机化合物
——甲烷
只含有碳、氢两种元素的有机物—烃+=烃tīng q火气àn烃字的由来： 有机物的组成元素除碳外，常有氢、氧，还含有氮、硫、卤素、磷等⑶结构式：⑷空间构型: 具有正四面体形结构。一、分子组成和结构⑴分子式：⑵电子式：CH4甲烷分子呈正四面体结构甲烷分子不是平面四边形结构 但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。 （立体）特点：4个C-H键的长度和强度相同，夹角相等2、甲烷的化学性质： 在通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强碱、强酸也不反应。（1）燃烧氧化反应火焰呈蓝色 注意有机物化学反应方程式的书写。用“→”不用“=”甲烷HHHH+—ClClCH4+Cl2CH3Cl+HCl一氯甲烷例：现象：氯气的黄绿色逐渐变浅试管壁是出现油状小液滴 试管内液面上升 出现白雾甲烷与氯气反应颜色试管内壁液面位置一氯甲烷(g)二氯甲烷(l)三氯甲烷(l)四氯甲烷(l)思考：
⑴甲烷和氯气1∶1（体积比）混合反应的生成物是什么？为什么？ 取 代⑵上述反应结束后，哪种产物的物质的量最多？（2）取代反应：
有机物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取代反应的特征：取而代之，有进有出甲烷在隔绝空气并加热到10000C的条件下分解（3）甲烷的受热分解可以用于制造颜料、油墨、油漆?
?
?
甲烷的用途 小结稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。不与强酸强碱反应物理性质化学性质氧化反应分解反应取代反应决 定反应无色无味的气体，
极难溶于水，
密度比空气小。在光照时与氯气或溴蒸气反应甲烷的性质课堂练习： 1、下列哪种物质的空间结构是正四面体结构： （ ）
A、CH3Cl B CH2Cl2
C CHCl3 D CCl4DD、CHCl3+HF → CHFCl2+HCl 2、下列反应不属于取代反应的是（ ）
A、CH4+Br2 CH3Br+HBrB、Zn+H2SO4 === ZnSO4+H2
C、CH4+2O2 → CO2+2H2O BC作业:1、课本P64-65页4、5、6、10题2、预习烷烃谢谢！西气东输工程
