甲烷教学设计

一、真题题本

题目

甲烷

内容

基本要求

(1)、请在10分钟内完成试讲；

(2)、要有互动环节；

(3)、要求有适当的板书设计

(4)、相关实验装置、实验过程、实验现象等用语言描述即可。

答辩题目

(1)、如何判断烃类物质的熔、沸点？

(2)、本节课的教学重难点是什么？你是如何分析得到的？

二、教学内容

教学重点：甲烷的化学性质

教学难点：甲烷的取代反应

三、教学过程

1、直接导入新课

[师]：上节课的学习让我们知道甲烷的结构是正四面体结构，以及它的一些物理性质，这节课我们一起来学习甲烷的化学性质。

2、讲授新课

氧化反应

[师]：其实我们对甲烷并不陌生，比如厨房中做饭使用的天然气的主要成分就是甲烷，它在空气中能燃烧释放热量，如果将燃烧的产物收集起来通过无水硫酸铜，以及澄清的石灰水，无水硫酸铜会从无色变成蓝色，澄清石灰水会变成浑浊。根据甲烷的组成元素，我们能推断出甲烷燃烧的产物是什么吗？

[师]：对。根据甲烷的组成元素以及实验现象，可推出燃烧产物为二氧化碳和水。请大家写出甲烷燃烧的化学方程式。

[生]：

[师]：细心的话会发现燃气灶使用一段时间后会后黑色的固体，这是因为有时甲烷燃烧不完全，也可能是甲烷在高温下分解生成的炭黑。像甲烷燃烧，一般有机物发生的反应都比较复杂，因此在写有机物反应的时候使用箭头而不用等号，这点和无机物反应方程式不同，大家需要注意。对，正确的化学方程式应该是这样写。

[师]：能燃烧的气体都有各自的爆炸范围，其中空气中甲烷含量在5%~15.4%时，遇到火花就会发生爆炸。厨房中的天然气一般会加入少量特殊的气味比如臭鸡蛋气味的H2S，这样发生泄漏的时候就会能被闻到。一旦有异味出现的话，我们要干什么？

[生]：尽快开窗采取通风、禁止明火，检查燃气气阀。

稳定性

[师]：甲烷能燃烧也就是说甲烷能发生氧化还原反应，并且在这个反应中做还原剂，体现甲烷的还原性，那甲烷能否与常见的强氧化剂KMnO4和溴水反应呢？注意思考，如果甲烷能与KMnO4或溴水发生反应会发生什么实验现象，实际的实验现象是什么样的，反应了什么实验结论。

[生]：通入足量的甲烷，KMnO4和溴水均没有褪色，说明甲烷不与强氧化剂KMnO4和溴水反应。

[师]：好！我们再来观察将甲烷气体通入含有酚酞的NaOH溶液中的实验现象。

[生]：实验现象：含有酚酞的NaOH溶液仍然呈红色，溶液没有褪色。实验结论：甲烷与强碱不反应。

[师]：嗯，那若是将甲烷气体通入含有石蕊的H2SO4溶液中又会有什么实验现象呢？

[生]：实验现象：含有石蕊的H2SO4溶液中的红色没有明显变化。实验结论：甲烷与强酸不反应。

[师]：以上实验说明，常温下，甲烷不与强酸、强碱、强氧化剂KMnO4和溴水反应，体现了甲烷的稳定性。

取代反应

[师]：甲烷很稳定，除了与O2发生反应，是不是就不能和其它任何物质发生反应了呢？对，万事都不是绝对的。Cl2是我们已经学习过的另一种强氧化剂，它与甲烷发生反应吗？请观看实验视频。注意试管中的气体的颜色、物质的状态，水槽中液面的高度等。

[实验]：我们取两支硬质的试管，使用排饱和食盐水的方法收集半管的甲烷和氯气，一支试管使用LED灯照射，另一支试管使用黑色纸张包裹；一段时间之后，对比两支试管前后的变化。

[生]：包裹黑色纸张的试管中几乎没有什么变化，但在光照条件下的另一支试管中会观察到黄绿色变浅，液面上升，试管内有白雾产生，并且试管壁上出现油状液滴。

[师]：嗯，两组实验对比知道甲烷和氯气在光照下能够发生化学反应。现在请同学们分组讨论一下通过这些实验现象你们能够得到什么结论。

[生]：浅绿色为氯气的颜色，变浅说明试管中的氯气发生了某种化学反应，被消耗掉了；同时液面上升，说明试管中的气压变小，也就是说试管中的气体总量变少了；由物质守恒知道有其他状态的物质生成，再次说明有化学反应的发生，而且试管内有白雾产生，根据反应物的元素组成，猜测产物中有HCl生成。

[师]：能推测出产物中有HCl，同学们表现的都很棒。实验过程中还有一个实验现象不知道大家有没有注意到，就是无限延长光照时间试管中始终无法完全充满水，这说明产物中有气体生成，这种气体产物就是CH3Cl。其中发生的这个反应更精细的表示，用结构式表示，是这样进行的，首先是甲烷中的C-H键、氯气中的Cl-Cl发生断裂，断裂后生成甲基，氢原子，氯原子，它们都有一个未成对的电子，随后甲基和氯原子结合生成CH3Cl，氢原子和氯原子结合生成HCl。相当于CH4和Cl2发生了原子的交换，其中CH4中的氢原子被氯原子取代，所以这类反应被称为取代反应。发生的化学方程式是这样写的，注意发生的条件是光照。

HCl最终能被饱和食盐水吸收，CH3Cl是气体，那试管壁上的油滴是什么呢？

[生]：可能还有其它油状的液体生成。

[师]：嗯。甲烷是正四面体的结构，CH4中的一个H能被取代，那另外三个H是不是也能被取代？这样当两个氢被氯原子取代的话生成的就是CH2Cl2，当三个氢被取代会生成CHCl3。当四个氢全被取代会生成CCl4。请大家仿照CH3Cl的生成的化学方程式写出生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷的化学方程式。

[生]：

[师]：四个碳均能被氯原子取代，那能不能写成一个方程式呢？不能，因为这个反应是一步一步进行的，第一步生成的CH3Cl虽然能进一步转化成CH2Cl2，但是CH3Cl并且不能完全转化。同样的CH2Cl2，CHCl3也是不能完全转化的。因此甲烷和氯气在光照下发生的是这四个反应。由此我们也再次认识到了有机反应的复杂性，同样要注意写这些方程式的时候使用的是箭头。

CH3Cl为无色的气体，CH2Cl2，CHCl3、CCl4为难溶于水的无色液体，其中CHCl3又叫氯仿，CCl4又叫四氯化碳，常用作有机溶剂。

[师]：那二氯甲烷有几种结构结构？并说出原因

[生]：只有一种，是四面体结构。这是因为甲烷是正四面体，四个氢是完全相同的，CH2Cl2就是CH4中的两个氢原子被氯原子取代，所以还是四面体的结构，只是C-H键和C-Cl键长不同。

[师]：总结：甲烷和氯气在光照下能反应，发生四个反应，生成五种产物。实验现象是：试管内气体颜色浅绿色变浅，有白雾生成，试管内壁出现油状液体，试管底部的液面上升。其中油状液体是CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。

3、练习巩固

[师]：好！现在思考下面这道练习题：在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应后,得到的产物的物质的量最多的是

A、CH3ClB、CH2Cl2C、CCl4D、HCl

[生]：根据反应方程式知道：甲烷和氯气发生的四个取代反应都是按照1：1进行反应的，每一个反应中都有HCl产生，产物中HCl最多。

[师]：对！再写这些方程式的时候一定不要漏写产物HCl。另外甲烷和氯气在强光照射下会爆炸，很危险，大家千万不要自己在家里做类似的实验。

4、课堂小结、

[师]：本节课我们学习了甲烷的化学性质，主要是甲烷不能与酸性高锰酸钾、溴水这些强氧化剂、强碱、强酸反应，体现甲烷的稳定性，但是并不是不能发生反应，比如甲烷能和氧气反应发生氧化反应，生成CO2和H2O，体现它的还原性，甲烷和氯气在光照下发生反应，产物复杂，生成物有五种，其中一氯甲烷为无色的气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为不溶于水的有机液体，还有HCl。

5、布置作业

[师]：总结取代反应和置换反应的区别。

四、板书设计

五、答辩题目

(1)、如何判断烃类物质的熔、沸点？

答：有机物一般为分子晶体，在同系物中，随着碳原子数增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔沸点逐渐升高；分子式相同的烃，支链越多，熔沸点越低；互为同分异构体的芳香烃及其衍生物的同分异构体的熔沸点，一般邻位大于间位大于对位。

(2)、本节课的教学重难点是什么？你是如何分析得到的？

答：本节课的教学重点是甲烷的化学性质，教学难点是甲烷的取代反应。

由于本节课是进入有机化学的第一课，所以建立从结构角度学习有机物化学性质的有机化学学习模式为本节课的重点。高一的学生，宏观辨识有一定的基础，但微观探析能力较弱，所以能从宏观与微观相结合的视角分析，取代反应是本节课的难点。