2022修订版-整体教学设计

第一节最简单的有机化合物——甲烷广东省普宁市第二中学杨锐钦515300一、教材分析考虑到结构式只表示出了甲烷分子中各原子之间的结合方式，而不能真实地反映出甲烷分子的空间结构－正四面体结构，而对分子的空间结构的认识又直接影响着学生对有机物分子结构的了解，开展实践活动，让学生自己动手制作甲烷球棍模型，利用球棍模型和比例模型，介绍空间结构。使学生对甲烷－正四面体结构有一个比较清楚的认识。教材在介绍甲烷的性质时，是以甲烷分子中的碳原子与氢原子之间能形成牢固的共价键为依据的，通过实验说明甲烷不能与酸性高锰酸钾溶液反应，但是，在一定条件下甲烷也可以发生氧化反应——燃烧。甲烷的取代反应是本节的重点内容。教材在处理这部分内容时，是在实验的基础上，使学生有一个甲烷分子中的氢原子能被其它原子取代的印象，然后让学生自己写出反应的几步方程式，说明甲烷中的氢原子不仅一个能够被取代，而且全部都可被取代，这充分体现了新课程改革，不直接把结论给学生，而是让学生自己去分析，去建构。烷烃是学习有机化学第一次接触到的一类同系物。所以本节教学效果直接影响学生今后学习有机化学的信心，借此使学生养成良好的学习习惯和良好的学习方法。建议结合烷烃的比例模型、甲烷的球棍模型或多媒体软件提高学生的学习兴趣，也是培养学生建立空间想象能力的一种形式，它能使学生有直观、鲜明的感受。正确处理好新概念、新规律和新问题，是本节教学效果的关键。本节教材按照由简到易的顺序编排的，即按照最简单的有机化合物——甲烷和结构性质、烷烃、同系物、烷烃的简单命名、同分异构体这样的顺序编排，使学生比较容易接受。本节介绍烷烃的概念时，是通过对甲烷与多种烷烃的结构和性质进行比较，得出碳原子的化合价是饱和的，引出烷烃的概念。由多种烷烃的物理性质列表比较，得出烷烃的物理性质随着分子里碳原子数目的递增，呈现规律性的变化。通过比较分析多种烷烃的结构简式，发现它们的结构相似，分子组成上相差一个或多个CH2原子团，归纳出同系物的概念和烷烃的通式。同分异构现象和同分异构体是有机化学中重要的概念，也是本节的重点和难点。通过比较正丁烷和异丁烷的物理性质，分析造成性质差异的原因。得出结论：两种具有相同分子式的有机物性质的差异是由结构的差异造成的。这样使学生容易接受同分异构体的概念，同时深刻理解有机物种类繁多的原因。二、教法建议本章教材是有机化学的开篇，而本节是有机化学的第一节课。所以本节教学效果直接影响学生今后学习有机化学的信心，借此使学生养成良好的学习习惯和良好的学习方法。建议结合甲烷的比例模型、甲烷的球棍模型或多媒体软件提高学生的学习兴趣，也是培养学生建立空间想象能力的一种形式，它能使学生有直观、鲜明的感受。在给出平面结构和立体结构时，应指出：经过研究，已知甲烷分子结构中任意两个键之间的夹角都相等，引导学生将其与立体几何相结合，从二维扩大到三维，分析探讨两种结构的异同。化学实验不要用教学软件演示，应用真实可信的化学实验来完成教与学的过程。教师应认真准备“甲烷通入高锰酸钾溶液”和甲烷的取代反应两个实验，特别是甲烷取代反应的实验，实验的成功率取决于日光的强弱，气候是关键，可以采用高压汞灯作为光源。同时要组织学生认真观察现象（如色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊红），并分析产生这些现象的原因。教师可以根据取代反应的特点，说明此反应是逐步进行的，得到的产物是混合物，因此通常得不到纯净物。书写化学方程式时，教师可以利用现代化教学手段，演示取代反应的过程。然后将取代反应和置换反应进行对比，使学生能较准确地掌握有机化学反应类型。如果有条件的学校，可以加一个甲烷燃烧及证明甲烷燃烧产物的实验。烷烃的组成、结构的教学，可从甲烷结构入手，使用分子模型，由甲烷分子中碳原子成键情况进行讨论，使学生容易接受烷烃的概念。通过让学生分析烷烃结构简式，引导学生自己归纳总结出烷烃的通式及同系物概念。烷烃性质的递变规律以学生探究学习为主。结合代表物甲烷的化学性质了解烷烃可能具有的化学性质。在教师引导下，以循序渐进的探究教学方法完成教学。简单烷烃的命名，只作简单了解，不宜加深，命名不包含取代基的烷烃。同分异构现象和同分异构体的教学，让学生通过比较正丁烷和异丁烷的物理性质和结构，分析造成性质差异的原因，自己得出结论：两种具有相同分子式的有机物性质的差异是由结构的差异造成的。这样使学生容易接受同分异构体的概念。三、教学目标1.知识目标：（1）．了解甲烷的结构特点，掌握甲烷的化学性质（氧化反应和取代反应）。（2）．理解取代反应的概念。（3）．了解烷烃的组成、结构和通式，类推烷烃的主要性质。（4）．理解同系物、同分异构体的概念。（5）．简单烷烃（不包含取代基的烷烃）的命名2.能力目标：通过对甲烷化学式的讨论和化学实验和通过探究烷烃的性质培养学生发现、总结、归纳或推断知识的方法，使学生的思维能力和创造能力都得到充分的锻炼。通过本节课学生的学习活动，逐渐熟悉和适应有机化学一些思维方法，培养学生综合素质，让其独立分析问题等能力。3.情感目标：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，师生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。四．教学重点与难点教学重点：（第一课时）甲烷的结构特点和甲烷的取代反应；（第二课时）同分异构体和同系物。教学难点：（第一课时）如何在学生心中建立立体结构模型，将甲烷和从实物模型转换为学生的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。（第二课时）烷烃的结构特点、有机物的成键特点。五.教学过程第1课时[导入]什么是有机物？组成有机物的元素主要是哪几种？H2CO3、CO2、CO是有机物吗？[教师小结]有机物是含碳元素的化合物，但不是所有的含碳元素的化合物都是有机物。[引入]什么是烃？组成烃的元素是什么？[教师]烃——仅含碳和氢两种元素的有机物，或称为碳氢化合物。[自我评价]：下列物质属于烃的是：H2S、C2H2、CH3Cl、C2H5OH、CH4、H2、金刚石、CH3COOH、CO2、C2H4[教师活动]烃中最简单的是什么？（甲烷）一、甲烷的用途甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。“西气东送”就是将新疆等地的天然气，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。天然气高效、低耗、污染小的清洁能源。它还是一种化工原料。“西气东送”工程是我国开发西部的一项重大举措。“西气东送”有什么重要意义。[学生活动]二、甲烷的分子结构(尽量做到写在平面,想到空间)（1）甲烷的分子式为CH4,其中碳原子最外层的4个电子与4个氢原子形成4个碳氢极性键,电子式为（2）将电子式中的一对共用电子用一条短线表示,得到的式子叫结构式.。甲烷分子的结构式为。[实践活动]根据甲烷分子的结构示意图可拼插出甲烷分子的球棍模型和比例模型。由甲烷分子的两种模型可见:甲烷分子是一种对称的正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心,而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上,四个C---H键强度相同。[教师活动]出示甲烷球棍摸型，比例模型。[自我评价]甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（）不存在同分异构体不存在同分异构体是非极性分子的四个价键的键角和键长都相等[教师活动]三、甲烷的性质(一)物理性质：甲烷的性质是一种没有颜色没有气味的气体,密度比空气小,极难溶于水。（二）化学性质：在通常情况下,甲烷是比较稳定的,跟”三强”既强酸、强碱、强氧化剂一般不起反应，这说明甲烷分子中的C---H键比较牢固。但在一定条件下，甲烷能发生氧化反应和取代反应。对强氧化剂的稳定性[学生实验]实验4-1现象：溶液颜色没有变化。甲烷很稳定，不能使酸性KMnO4溶液退色。说明不和KMnO4它反应，也不与强酸、强碱反应。2.甲烷的氧化反应但甲烷可以在空气（或氧气）中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰。化学方程式为点燃CH4+2O2→CO2+2H2O。[联想]CH4检验：甲烷安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰，若在火焰上方罩一干燥烧杯，烧杯内壁变模糊，直立，加少量石灰水变浑浊。[联想]点燃甲烷和空气（或氧气）的混合气体，可能会发生爆炸，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。3.甲烷的取代反应[学生活动]科学探究实验操作方法：向2支盛有甲烷的试管中（其中一支用黑纸包好），分别快速加入0.5gKMnO4和1mL浓盐酸，然后迅速地轻轻塞上胶塞，放在试管架上；没有包黑纸的试管在室内光线（日光灯）照射下，或用高压汞灯的紫外线照射；片刻后，观察现象。[教师]你从实验中能得到那些信息？[教师点拔]用黑纸包好的试管中，甲烷与氧气的混合气体无明显变化。用光照射的试管中发生了以下变化：混合气体的黄绿色逐渐变浅；试管内壁上有油状液滴形成；打开胶塞试管口有少量白雾产生。[教师]从所得实验信息中你能得到那些启示？[学生思考]甲烷与氯气的混合气体在黑暗处不能发生反应，在光照下能缓慢反应；反应中氯气被逐渐消耗，生成氯化氢气体和不溶于水的有机物。[教师]：反应原理：在光照下甲烷与氯气发生了化学反应：取代反应----有机物分子的某些原子基原子团被其他原子或原子团所代替的反应光CH4+Cl2CH3Cl+HCl光[教师]生成的一氯甲烷可以与氯气进一步反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷。试参照生成一氯甲烷的化学方程式，写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式。光[学生活动]反应式：光CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl光光CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl光光CHCl3+Cl2CCl4+HCl[教师]甲烷与氯气的反应，共得到五种产物，其中一氯甲烷和氯化氢为气态，其余为液态。氯化氢易溶于水，其余难溶于水。取代反应是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取代的反应。[教师活动]取代反应与置换反应的区别取代反应置换反应生成物中不一定有单质反应物和生成物中一定有单质反应能否进行，受温度、光照、催化剂等外界条件的影响较大在水溶液中进行的反应，遵循金属活动性顺序等反应逐步进行，很多反应是可逆的反应一般为单方向进行[自我评价]光照条件下，将1molCH4和1molCl2混合，充分反应后。1、得到的产物为：。2、其中物质的量最多的产物是：。3、如将1molCH4完全和氯气发生取代反应，并且生成相同物质的量的四种有机取代产物，则需Cl2的物质的量是：。[课堂评价参考材料]例1已知甲烷的气体密度在标准状况下为0.717g/L，其中含碳的质量分数为75%，含氢质量分数为25%，求甲烷的分子式。例2在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）ACH3ClBCH2Cl2CCCl4解析：由CH4和Cl2发生取代反应的的方程式可以知道，每生成1molHCl，发生的每一步反应都有HCl生成，因此答案为D此题旨在考察对CH4和Cl2发生取代反应的理解，常见错误是认为n(CH4)：n(Cl2)=1：1，光则按下式进行反应：CH4+Cl2堆CH3Cl+HCl不再发生其它反应，其实,该反应一旦发生，生成的CH3Cl立即与Cl2发生“连锁反应”。光例3在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是（）A氯气与氢气的反应B氯气与甲烷的反应C氧气与甲烷的反应D次氯酸的分解解析：氯气与氢气在光照下混合分解爆炸生成HCl，氯气与甲烷在光照下生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等四种有机物；次氯酸见光分解生成HCl和O2；氧气与甲烷只在点燃条件下反应，因此答案选择C例4在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是（）。A．氯气与氢气反应B．氯气与甲烷反应C．次氯酸分解D．甲烷与氧气反应例5将装有甲烷与氯气混合气的一支试管倒扣在盛有饱和食盐水的水槽中，经光照一段时间后，可观察到的现象是________________________，有关化学反应式为___________________________。[教学反思][本课例特色]第2课时烷烃[引言]在有机化合物中有系列结构和性质与甲烷很相似的物质。课题：烷烃一、烷烃的结构和同系物[探究过程]教师引入→学生讨论→学生总结[教师]由教师给出甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等部分的名称和，请同学们完成结构简式和结构式。[学生]学生分析表中的各种分子结构。[学生]以下特点：①碳原子间以碳碳非极性共价键—单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合。[教师]小结：以上各结构中，每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。[讲解]对结构式做适当变形：结构式省略C—H键把同一C上的H合并省略横线上C—C键结构简式[学生]书写丙烷、丁烷、异丁烷的结构简式，并找出它们在结构和组成上有什么相同点和不同之处？[学生]小结特点：②分子间相邻两个烷烃在分子组成上相差一个CH2原子团，分子间不相邻两个烷烃在分子组成上相差若干个。[讲解]小结：结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。如烷烃中的甲烷、乙烷、十七烷等，它们互为同系物。[师生]共同归纳出[投影]二、烷烃的性质1．物理性质名称常温时的状态熔点/0沸点/0相对密度甲烷气-182-164乙烷气丙烷气丁烷气戊烷液-130癸烷液十七烷固22二十四烷固54[学生]学生由上表总结：随着烷烃碳原子数的增加，总的趋势（递变性）是①气→液→固；②熔点升高；③沸点升高；④密度增大。 另外，与甲烷相似，烷烃易溶于有机溶剂，难溶于水。[教师]烷烃中的甲烷、乙烷、十七烷等，它们互为同系物，结构相似，决定了烷烃同系物化学性质相似。[学生]学生根据甲烷的性质推导出烷烃的化学性质：2．化学性质由甲烷的性质得出烷烃的化学性质。 （1）烷烃的氧化反应 烷烃完全燃烧的通式： CnH2n+2+O2nCO2+（n+1）H2O 通常情况下，烷烃与高锰酸钾等强氧化剂不发生反应，不能与强酸和强碱溶液反应。 （2）烷烃的取代反应 其它烷烃与甲烷一样，一定条件下能发生取代反应。因为可以被取代的氢原子多，所以发生取代反应，其它烷烃比甲烷复杂。[教师]三、同分异构现象和同分异构体 在分子组成相同的情况下，发现性质有差异的物质。如表格：名称分子式熔点/0沸点/0相对密度正丁烷C4H10异丁烷C4H10 产生这种现象的原因，经科学实验证明，正丁烷和异丁烷结构不同。如表格：名称结构式球棍模型比例模型正丁烷异丁烷[讲解]化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。例如C5H12有3种同分异构体：正戊烷异戊烷新戊烷[学生]列表比较同位素、同系物、同分异构体概念。[投影]学生练习，巩固同位素、同系物、同分异构体概念。[课堂评价参考材料]例1、下列六组物质中，互为同位素；是同素异形体；是同