发布者： 张华民 所属单位：长葛市第一高级中学 发布时间：2022-09-12 浏览数( -) 【举报】
《最简单的有机物-甲烷》教学设计
长葛一高 张华民
在《普通高中化学课程标准》的指导下，本节课设计的教学活动力求服务于学生的学习活动，通过科学探究完成一系列的学习任务，以帮助学生产生积极的情感体验和正确的价值观，最终促进学生科学素养的发展。基于这样的理念，充分的尊重了学生在学习过程中的主体地位，从学生学习的视角来考虑，设立学习任务和设计学习活动。
《最简单的有机化合物—甲烷》选自《化学必修2》第三章第一节，必修模块的有机化学内容， 没有完全考虑有机化学本身的内在逻辑体系。教材的起点低，强调知识与应用的融合。以典型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。不盲目扩充代表物的性质和内容，不涉及类物质的性质，从结构的角度适当加以深化，建立有机物“结构一性质一用途”的认识关系。本节课的学习非常重要，是有机化学的入门，也是学生第一次从结构入手学习有机物，所以教师有必要，在教学中要特别注意引导学生的思维，形成学习有机物的基本方法，为高二的选修打下基础。
1.学情分析：
在学习本节内容时，学生还未开始学习立体几何知识，其空间想象能力还较弱。所以学生在认识甲烷结构和甲烷的取代反应时存在学习障碍。能否通过课堂教学突破教学的重点和难点，对学生后续认识其他有机物的结构和有机反应类型有着非常重要的作用。
2.知识储备：
a.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，但不能从结构角度认识其性质；
b.掌握物质结构和化学键理论，具备学习本节内容的理论基础。
3.学习方式：
喜欢从熟悉事物入手学习新知，对图片、实物感兴趣，喜欢自己动手实践。
4.认知方式：
逻辑思维能力较差，缺乏对知识进行主动探究和建构的能力。
重点：甲烷的结构特点，取代反应
难点：建立甲烷的立体结构模型，从化学键层面认识甲烷的结构
1.通过实验探究，理解并掌握甲烷的取代反应原理
2.通过对甲烷结构和性质的学习，初步建立“结构-性质-用途”有机化学学习模式，培养迁移能力
3.通过讲授、讨论、自学、小组合作等教学方法和比较， 类比等科学方法与逻辑方法， 掌握科学的学习方法.
1.教学方法：
讲授，实验探究，多媒体演示
2.学习方法 ：
观察，讨论，合作学习
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 | |
教学情境构建 |
【设问】请同学们回忆一下你对有机物有哪些了解？
【讲述】 同学们，我们在初中学习过，化合物可以分为两大类：无机化合物和有机化合物。有机化合物是指除碳的氧化物及碳酸盐之外的绝大多数含碳化合物，简称为有机物。 【PPT展示】 有机物种类繁多的主要原因。生活中形形色色的有机物图片。 【讲述】 有机物种类繁多，其中只含有C、H两种元素的有机物叫做烃。今天我们就一起来探究烃类中的最简单的有机物甲烷。 【PPT展示】生活中的甲烷的应用：西气东输工程、天然气炉灶图片、配合讲解
| 【学生1】初中我们学习过甲烷，乙烯，乙炔，乙醇等物质是有机物 【学生2】我们穿过的棉布，丝绸，各种化纤面料都含有机物 【学生3】我们生活中的中性笔，塑料瓶等塑料制品，橡皮，汽车轮胎等橡胶制品都含有有机物
回顾已有的有机物相关知识；
聆听；
浏览图片；
产生学习兴趣；
进入学习状态。 |
让学生利用初中的知识找出生活中的有机物，感受有机化合物的重要性；
对学生在以前的基础上进行新的知识的讲解，便于学生接受
学生能举例说出自然界中甲烷的存在及储量情况；
促进学生形成可持续发展的能源观、环保观。
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讨论探究甲烷的空间结构
| 【讲解】 从甲烷的分子式CH4，我们来看它的电子式。碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子组成4个共用电子对，形成共价键。用短线来表示一对共用电子，成为了结构式。 已知: 实验测得甲烷分子中4个 C－H键完全相同，每相邻的两个 C－H键之间的键角、键长、键能都相等。且测得以2个氯原子替换甲烷中的2个氢原子，所得的二氯代甲烷只有一种构型。 【提出问题】 结构式仅用来表示分子中原子的连结顺序，不能表示分子中原子在空间的分布。我们知道了甲烷的分子式和结构式，那么甲烷分子的结构是什么样的呢? 请×同学来总结你们小组讨论的结果，并展示你们的作品。 |
【活动1】“同学们利用手中的橡皮泥、火柴棒，制作出你们小组认为甲烷分子可能的空间构型。尝试制作二氯代甲烷分子的构型”。
【活动2】裁一段长25cm，宽8.7cm矩形纸板或硬纸板或硬纸条，按图所示方式，裁去两头的小三角形，按虚线向内折成正四面体。
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能说明甲烷的结构特点、电子式、结构式；
体会学习化学的兴趣 |
【展示】 甲烷分子的球棍模型和比例模型。 结构式只能表示分子内各原子的成键情况。球棍模型能表示分子内各原子在空间的相对位置和立体构型。比例模型能表示分子内各成键原子的相对大小和在空间的相对位置。 【总结】 经过科学实验证明甲烷分子的结构是对称的正四面体结构，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，四个C－H键强度相同。 【拓展资料】：甲烷分子结构的参数： 1.键角都是109°28′ 2.键长1.09*10-10m 3.键能是413KJ/mol |
根据甲烷分子模型结合实践活动，说出甲烷分子的结构特点。
【阅读材料】 知识拓展：在甲烷分子里，虽然C－H键都是极性键，但 CH4分子是一种高度对称的正四面体结构，四个C－H键的极性相互抵消，整个分子没有极性，所以甲烷是非极性分子。
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实验探究甲烷的物理化学性质
| 帮助指导学生完成实验。
对学生的实验结论加以总结。
【引导】 结构决定性质，通过刚才的学习我们知道，甲烷分子是一种对称的正四面体结构，请猜想甲烷的结构是否稳定? 试说明你推测的理由。
【观看视频一】 甲烷的化学性质（稳定性） CH4分别通入酸性KMnO4、含酚酞的NaOH溶液、含石蕊的H2SO4溶液中。
【提问】看完了这段视频，同学们再来总结一下，你看到了什么实验现象? 根据实验现象推测出甲烷的化学性质。
【总结】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，与强酸、强碱也不反应，也证明了上面的猜想是正确的。
【演示实验三】 甲烷的化学性质（可燃性） 甲烷与氧气的反应。 点燃甲烷。 【资料卡片】 1.空气中的甲烷含量在5%~15.4%（体积） 范围内时， 遇火花将发生爆炸。在进行甲烷燃烧实验时， 必须先验其纯度。煤矿中的瓦斯爆炸多数与甲烷气体爆炸有关。为了防止爆炸事故的发生， 必须釆取通风、严禁烟火等安全措施。家用或工业用天然气中， 常掺入少量有特殊气味的杂质气体， 以警示气体的泄漏。 2.我国煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中， 绝大多数是由于瓦斯爆炸， 约占特大事故总数70%的左右。我国目前国有重点煤矿大多数属于瓦斯矿井， 其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44%。 3.2005年2月14日， 辽宁省孙家湾煤矿发生一起特别重大瓦斯爆炸事故， 造成214人死亡。事故的原因是由于岩爆造成大量瓦斯异常涌出， 局部停风造成瓦斯积聚， 工人违章带电检修， 产生电火花引起瓦斯爆炸。
【提问】根据以上资料的，瓦斯爆炸的条件及预防措施是什么？
【总结】一定浓度的瓦斯、髙温火源的存在和充足的氧气，一定浓度的瓦斯； 防止瓦斯积聚的措施： 加强通风， 杜绝火源。
【过渡】大家看到，甲烷与氧气反应要点燃，那么与比 O2氧化能力更强的 Cl2反应时是怎样的呢?
【观看视频二】 甲烷的化学性质（取代反应） 甲烷与氯气的反应 【提问】看完了这段视频，同学们再来总结一下，你看到了什么实验现象?
【结论】甲烷与氯气发生了化学反应; 生成氯化氢极易溶于水，气体总体积减少，导致试管内压强减少，氯化氢溶于空气中的水蒸气形成白色酸雾，氯化氢溶于水显酸性; 碳氢键断裂、氯氯键断裂。
【观看视频三】 甲烷和氯气反应的微观过程 甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成五种物质，四种取代产物。我们称这种反应为取代反应。
【强调】 CH4的四种氯的取代产物都不溶于水。在常温下，CH3Cl 是气体，其他三种都是液体，CHCl3和 CCl4是重要的有机溶剂。这些产物都属于卤代烃。 | 【探究实验一】 探究甲烷的物理性质。 学生实验: 观察集气瓶中的甲烷气体并闻气味; 将集气瓶倒置于水槽中，观察现象。总结出甲烷的物理性质; 根据物理性质推测出甲烷的收集方法。 【小组讨论回答】甲烷的结构很稳定。可能原因是: 第一，天然气在地壳中贮藏比较丰富; 第二，天然气能长途输送。
【小组讨论回答】观看实验现象，甲烷与高锰酸钾，氢氧化钠，硫酸都不反应。
描述甲烷燃烧时的现象(火焰为淡蓝色) 并写出甲烷燃烧的化学方程式。
观看图片以及阅读资料
【学生1】 一定浓度的瓦斯、髙温火源的存在 【学生2】足够的氧气以及一定浓度的瓦斯 【学生3】 加强通风， 杜绝火源。
氯气的黄绿色逐渐消失，瓶壁上有无色油状液滴生成，水面上升、试管中有白雾产生，石蕊变红。
教师书写甲烷一氯取代反应方程式，学生上黑板仿写一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式。 |
能解释甲烷的物理化学性质；
通过探究甲烷的性质提高学生的实验操作能力；
通过探究甲烷的稳定性获得交流合作能力；
经历实验探究的过程，体验化学是一门以实验为基础的科学;
通过探索，体会学习化学的乐趣；
初步学会根据实验现象得出可能的规律的能力。
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§3.1.1最简单的有机化合物——甲烷 一、甲烷的结构 电子式 结构式 空间结构：正四面体 二、甲烷的性质 1. 物理性质 俗名沼气，无色无味气体，密度小于空气，极难溶于水 2. 化学性质 （1）稳定性 （2）可燃性 （3）取代反应 |
（1）氧化反应
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