(教学设计)专题8第1单元基础课时11天然气的利用甲烷2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(苏教版2019)

(教学设计)专题8第1单元基础课时11天然气的利用甲烷2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(苏教版2019)授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容来自于2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(苏教版2019)的专题8第1单元基础课时11，涉及天然气的利用和甲烷的相关知识。具体内容包括：

1.天然气的组成和性质：讲解天然气的主要成分是甲烷，以及甲烷的分子结构和性质。

2.天然气的提取和净化：介绍从天然气田开采天然气的过程，以及如何通过物理和化学方法对天然气进行提取和净化。

3.甲烷的化学反应：讲解甲烷的燃烧反应、取代反应等，并分析其产物和应用。

4.天然气的应用：介绍天然气在工业、交通和家庭等领域的应用，并分析其优点和缺点。

教学内容与学生已有知识的联系：学生在之前的学习中已经掌握了化学基础知识，如原子结构、化学键、有机化合物等，这为学习甲烷的分子结构和性质提供了基础。同时，学生也学过能源和环境保护的相关知识，这有助于理解天然气作为清洁能源的优势和挑战。核心素养目标本节课的核心素养目标主要包括：

1.科学探究与实践：通过实验和观察，使学生掌握甲烷的性质和天然气的提取净化方法，培养学生的实验操作能力和科学探究精神。

2.证据推理与模型建构：通过学习甲烷的化学反应，培养学生从实验现象中提取信息，进行推理和建构模型的能力。

3.科学态度与价值观：通过分析天然气作为清洁能源的优势和挑战，使学生认识到科学和技术在解决实际问题中的作用，培养学生的科学态度和社会责任感。

4.沟通与交流：在课堂讨论和实验报告中，培养学生表达和交流自己观点的能力，提高学生的沟通技巧。教学难点与重点1.教学重点：

（1）甲烷的结构和性质：甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成，其分子结构为正四面体。甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，难溶于水，可燃烧，燃烧产物为二氧化碳和水。

（2）天然气的提取和净化：从天然气田开采天然气后，需要通过物理和化学方法进行提取和净化，以满足不同领域的应用需求。

（3）甲烷的化学反应：甲烷的主要化学反应有燃烧反应、取代反应等，这些反应的产物和应用是本节课的重要内容。

（4）天然气的应用：天然气在工业、交通和家庭等领域的应用，以及其优点和缺点。

2.教学难点：

（1）甲烷的结构：甲烷分子结构为正四面体，碳原子和氢原子之间的键角为109°28'，这一概念需要通过形象生动的讲解和图示来帮助学生理解。

（2）天然气的提取和净化方法：物理和化学方法在实际操作过程中的原理和应用，如吸附、冷凝、膜分离等，需要通过实例和实验来帮助学生理解。

（3）甲烷的取代反应：甲烷与卤素单质的取代反应过程，反应条件、反应产物等，需要通过实验和案例分析来帮助学生掌握。

（4）天然气应用中的环保问题：天然气作为清洁能源的优势和挑战，如何在利用天然气的同时减少对环境的影响，需要引导学生进行思考和讨论。

四、教学策略与方法

1.结合教材和学生的实际情况，采用问题驱动、案例分析、实验探究等教学方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度。

2.通过对比分析，引导学生认识天然气与其他燃料的优缺点，培养学生科学的态度和价值观。

3.以实验和实际应用为载体，让学生亲身参与，提高学生的实践能力和证据推理能力。

4.创设合理的教学情境，引导学生进行讨论和思考，培养学生沟通与交流的能力。教学资源1.软硬件资源：实验室、仪器设备、投影仪、计算机、黑板、粉笔等。

2.课程平台：学校教学管理系统、化学教学资源库等。

3.信息化资源：甲烷分子结构模型、天然气提取和净化过程动画、甲烷化学反应视频等。

4.教学手段：讲授、实验演示、小组讨论、案例分析、问题驱动等。

5.教辅材料：教材、实验指导书、学习手册、练习题等。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：提供甲烷的分子结构、性质和天然气的提取净化方法的相关资料，要求学生预习并理解这些概念。

-设计预习问题：提出问题如“甲烷的分子结构是如何影响其化学性质的？”、“天然气提取净化过程中，吸附和冷凝是如何具体操作的？”等，引导学生深入思考。

-监控预习进度：通过在线平台或微信群收集学生的预习笔记和疑问，了解学生的预习情况。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生独立阅读教师提供的资料，初步了解甲烷和天然气的相关知识。

-思考预习问题：学生针对问题进行思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：学生将通过PPT、思维导图或书面形式提交预习成果，展示自己的预习效果。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：学生通过自主阅读和思考，培养独立学习的能力。

-信息技术手段：利用在线平台和微信群，实现预习资源的共享和进度监控。

作用与目的：

-帮助学生提前熟悉课程内容，为课堂学习打下基础。

-培养学生的自主学习能力和问题解决能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示天然气开采和使用的实际案例，引出甲烷和天然气的主题，激发学生的兴趣。

-讲解知识点：详细讲解甲烷的分子结构、性质和天然气的提取净化方法，使用实验现象和数据支持讲解。

-组织课堂活动：安排小组讨论，让学生分析甲烷燃烧反应的化学方程式，讨论天然气的环保优势和挑战。

-解答疑问：针对学生的疑问，进行解答和指导，确保学生理解正确。

学生活动：

-听讲并思考：学生专注听讲，积极思考并记录关键信息。

-参与课堂活动：学生在小组中积极参与讨论，提出自己的观点和疑问。

-提问与讨论：学生针对不理解的内容提出问题，并与小组成员进行讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解，确保学生掌握甲烷和天然气的核心知识。

-小组讨论法：通过小组合作，培养学生的团队合作和沟通能力。

-实验观察法：通过观察甲烷的燃烧实验，加深学生对甲烷性质的理解。

作用与目的：

-确保学生对甲烷和天然气的知识有深入理解，能够分析其实际应用。

-培养学生的团队合作意识和问题解决能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置相关的练习题，如甲烷燃烧反应的计算题，天然气的提取净化过程的设计题等，巩固所学知识。

-提供拓展资源：推荐学生阅读相关的科研论文或参观天然气开采设施，了解甲烷和天然气的最新研究和应用。

-反馈作业情况：及时批改学生的作业，提供反馈意见，指导学生的改进方向。

学生活动：

-完成作业：学生独立完成作业，巩固课堂上学到的知识。

-拓展学习：学生利用推荐的资源进行进一步的学习，拓宽知识面。

-反思总结：学生对自己的学习过程进行反思，总结学习成果，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：学生通过独立完成作业和拓展学习，培养自主学习能力。

-反思总结法：学生通过反思总结，提升自我认知和自我提升能力。

作用与目的：

-通过作业巩固学生对甲烷和天然气的知识和技能。

-通过拓展学习，激发学生的学习兴趣，拓宽其知识视野。

-通过反思总结，帮助学生发现自身的不足，提出改进建议，促进自我提升。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《天然气化工》杂志：介绍天然气化工的最新研究进展，包括甲烷的化学反应和天然气的应用等领域。

-《环境科学》期刊：讨论天然气作为清洁能源的环境影响，分析天然气的提取和净化过程对环境的影响，以及如何实现更加环保的天然气利用。

-《现代化学》教材：提供甲烷和天然气的详细化学反应方程式，以及相关化学实验的操作指南。

2.课后自主学习和探究：

-学生可以进一步研究天然气化工的发展趋势，了解新兴技术和应用。

-学生可以探究天然气作为清洁能源在可持续能源体系中的角色，分析其优势和挑战。

-学生可以进行甲烷和天然气的化学实验，加深对甲烷性质和天然气的提取净化过程的理解。

-学生可以参与相关的社会实践活动，如参观天然气开采设施，了解天然气的实际应用和环保措施。板书设计1.甲烷的分子结构

-碳原子与四个氢原子组成

-正四面体结构

-键角：109°28'

2.甲烷的性质

-无色、无味、无臭

-难溶于水

-可燃，燃烧产物为二氧化碳和水

3.天然气的提取和净化

-物理方法：吸附、冷凝

-化学方法：膜分离

-提取净化目的：满足不同应用需求

4.甲烷的化学反应

-燃烧反应：CH4+2O2→CO2+2H2O

-取代反应：CH4+Cl2→CH3Cl+HCl

5.天然气的应用

-工业领域：制造化肥、合成材料等

-交通领域：汽车、飞机等

-家庭领域：供暖、烹饪等

6.天然气的环保问题

-优点：清洁能源，燃烧产物为二氧化碳和水

-挑战：提取净化过程可能产生污染，需采取环保措施典型例题讲解例题1：请描述甲烷的分子结构和性质。

答案：甲烷的分子结构是一个碳原子与四个氢原子组成，呈正四面体结构，键角为109°28'。甲烷是无色、无味、无臭的气体，难溶于水，可燃，燃烧产物为二氧化碳和水。

例题2：请解释天然气的提取和净化过程。

答案：天然气的提取和净化过程包括物理方法和化学方法。物理方法如吸附、冷凝，用于去除天然气中的杂质。化学方法如膜分离，用于进一步净化天然气，以满足不同应用需求。

例题3：请写出甲烷的燃烧反应方程式。

答案：甲烷的燃烧反应方程式为CH4+2O2→CO2+2H2O。

例题4：请分析天然气作为清洁能源的优势和挑战。

答案：天然气作为清洁能源的优势在于燃烧产物为二氧化碳和水，对环境影响较小。然而，天然气的提取和净化过程中可能产生污染，需要采取环保措施。

例题5：请设计一个实验，验证甲烷的化学性质。

答案：可以设计一个实验，通过将甲烷与氯气混合，观察甲烷与氯气的取代反应。将甲烷气体通入装有氯气的试管中，观察产生的氯化烷（CH3Cl）和氯化氢（HCl）气体，从而验证甲烷的化学性质。

例题6：请计算天然气的燃烧热值。

答案：假设天然气的组成是甲烷（CH4），其燃烧热值为802kJ/mol。根据热化学方程式CH4+2O2→CO2+2H2O，可以计算出天然气的燃烧热值。燃烧热值的计算公式为：Q=n(CH4)*(802kJ/mol)+n(O2)*(393kJ/mol)-n(CO2)*(393kJ/mol)-n(H2O)*(241kJ/mol)，其中n为气体的摩尔数。

例题7：请分析天然气在工业、交通和家庭领域的应用。

答案：天然气在工业领域的应用包括制造化肥、合成材料等。在交通领域，天然气可用于汽车、飞机等交通工具。在家庭领域，天然气可用于供暖、烹饪等。

例题8：请解释如何实现天然气的环保利用。

答案：实现天然气的环保利用需要采取以下措施：1)在提取和净化过程中，采用环保技术，减少污染排放；2)推广天然气作为清洁能源的使用，减少对化石燃料的依赖；3)加强对天然气利用过程中的监管，确保符合环保标准。

例题9：请设计一个实验，验证甲烷的物理性质。

答案：可以设计一个实验，通过观察甲烷的溶解性、燃烧现象等来验证甲烷的物理性质。例如，将甲烷气体通入水中，观察甲烷的溶解性；将甲烷气体点燃，观察甲烷的燃烧现象。

例题10：请计算天然气的热效率。

答案：天然气的热效率可以通过燃烧热值和燃烧产物（二氧化碳和水）的热值来计算。燃烧热值的计算公式为：Q=n(CH4)*(802kJ/mol)+n(O2)*(393kJ/mol)-n(CO2)*(393kJ/mol)-n(H2O)*(241kJ/mol)，其中n为气体的摩尔数。热效率的计算公式为：η=Q(燃烧产物)/Q(天然气)。反思改进措施（一）教学特色创新

1.引入多媒体教学资源：通过视频、动画等多媒体资源，增强课堂的趣味性和互动性，提高学生的学习兴趣和参与度。

2.实践操作与理论相结合：通过组织实验和实地考察，让学生亲身体验天然气提取和净化的过程，加深对理论知识的理解和掌握。

3.小组合作学习：鼓励学生进行小组合作学习，培养学生的团队合作精神和沟通表达能力。

（二）存在主要问题

1.教学内容过多，学生难以消化：在本节课中，涉及的内容较多，学生可能难以在短时间内完全理解和掌握。

2.教学方法过于单一：主要依赖讲授法，缺乏互动和参与，可能影响学生的学习积极性和效果。

3.教学评价方式不够全面：主要依赖考试成绩，