高一化学教案：第一单元化石燃料与有机化合物

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第一单元化石燃料与有机化合物单元规划本单元的主要内容是化石燃料与有机化合物.本单元以3种化石燃料的存在、加工和利用为线索，讲解人们从化石燃料可以获得哪些重要的有机化合物.以甲烷的利用，石油的分馏、裂化、裂解,煤的干馏、液化和气化为重点,介绍人们怎样进行煤、石油的综合利用，获得高质量的燃料和有机化工原料。与此同时，穿插介绍了甲烷、乙烯、苯等物质的分子组成、分子结构、物理性质、化学性质，帮助学生理解学习取代反应、加成反应的特点和应用。教材还在学习了这些最基本的化学知识后,进行适当的延伸,简单地介绍了烷烃、乙炔和苯的取代产物及其在有机化工中的应用。本单元教材还有以下特点：十分重视利用生产、生活的知识和社会热点问题来创设学习情景，引起学生的学习兴趣；注意学习方法的指导,如引导学生应用化学实验探究甲烷、乙烯、乙炔、苯的性质特点，通过对比分析认识它们的结构和性质的差异等等。课时安排：天然气的利用甲烷1课时石油炼制1课时乙烯1课时煤的综合利用苯1课时天然气的利用甲烷从容说课本课时的主要内容是“天然气的利用甲烷”.“天然气的利用”是学生所熟知的情况，在许多城市,“西气东输”管线已全面贯通，绝大多数的区域已完成了天然气与人工煤气的切换工作，已经真正用上了西部输来的天然气。所以，天然气的利用教学是水到渠成的事情。关于甲烷,关于它的分子结构，在《化学2》的专题1中，在学习物质的多样性时，已经接触到了它的分子结构，学生对于甲烷分子中每个碳原子周围有4个共价键这一点已经是基本掌握了。而关于甲烷的物理性质及其燃烧反应,在初中化学和在《化学2》的专题2中,在学习有关燃烧热的内容时,学生已经接触过了，所以，在此处，教师不必多讲，所要做的是引导工作，引导学生自己去回忆、去巩固以前所学的内容。本节课的难点，是甲烷的取代反应。为了激发学生的学习兴趣、调动学生的学习积极性，教师要尽可能地创设问题情境，在充分了解学生原有的认知水平的基础上，找出学生认知结构与新知识的差异,引导学生进行实验探究，以培养学生的实验能力、观察能力.通过问题情境以及电脑动画,引导学生进行思路探究，同时，营造和谐的教学氛围，参与学生的讨论，并能在恰当的时候为学生架设探究的桥梁，组织学生进行思维活动，以培养学生的思维能力。为了使学生掌握的知识具有系统性和连贯性，引导学生进行自我学习管理的探究，再次提出问题，组织学生进行讨论，进行知能重组,达到知能创新应用，学会学习，以培养学生归纳推理、演绎推理的能力.教学重点天然气的利用甲烷教学难点甲烷的取代反应教具准备电脑动画：甲烷的取代反应化学仪器:水槽、集气瓶、激光发生器化学试剂：饱和食盐水、氯气三维目标知识与技能1.认识化石燃料与有机物的关系。2。认识综合利用化石燃料在充分利用自然资源、防止污染、保障国民经济可持续发展等方面的意义.3.了解甲烷的主要性质和应用，了解取代反应.过程与方法1.运用实验探究法学习甲烷的取代反应.2.联系生活实际学习甲烷的利用。情感、态度与价值观引导学生关注人类面临的与化学相关的社会问题,如能源短缺、环境保护等,培养学生的社会责任感和参与意识.教学过程导入新课大家知道哪些物质被称为化石燃料吗？生煤、石油、天然气师它们为何被称为化石燃料呢?这与它们的形成是有关系的……煤、石油、天然气的形成过程(略）。师如今,能源危机这一点是很深入人心的，就连小学生也知道这一点，那么，我国的石油与天然气资源到底有多少储量呢？这一点，课前已经要求大家去查阅有关的资料了，下面，就请同学们来交流：生1我国石油资源相对不足，增储、稳产难度大.我国石油资源最终可采储量约为130~150亿吨，仅占世界石油可采储量(4563亿吨）3％左右。到2000年底，我国石油剩余可采储量为24.6亿吨，仅占世界剩余可采储量（1402.8亿吨）的1.8%。按每平方千米国土的平均资源比较，我国石油可采资源量的丰度值约为世界平均值的57%。剩余可采储量丰度值仅为世界平均值的37%。与世界石油资源量相比，我国具有技术和经济意义的石油资源量相对不足。生2我国石油资源赋存条件差。陆上有35.8%的石油资源分布在高原、黄土塬、山地、沙漠、沼泽和滩海等较恶劣的环境中；56%的石油资源量埋藏在2000～3500m之间；西部埋深则以大于3500m的为主。我国非常规石油资源量占比例较大，陆上重稠油占16.4%（113.5亿吨）.海上重油资源的比率更高,占33。3％。就我国石油剩余探明可采储量而言,低渗或特低渗油、重油、稠油和埋深大于3500米的占50%以上。而待探明的可采资源量中大都是埋深更大、质量更差、边际性更强的难动用资源。石油资源赋存特点决定了我国石油资源增储难度加大，勘探成本会进一步提高。生3当今我国陆上大多数主力油田已经进入中后期开发阶段.东部油田产量逐年递减，近10年来已累积减产1000万吨以上，今后年减产幅度将会更大，“稳定东部"变得越来越困难.“发展西部”已10年有余，但西部后备资源数量明显不足，未能形成产区的战略接替。海域油田原油产量所占比重逐渐加大,但份额仍较低，如果勘探再无重大的发现，可采储量也不会出现大的增加.近年来,我国石油新建的生产能力难以弥补老油田的产量递减，老油田挖潜成为原油产量的重要组成部分,石油稳产难度加大。师那么，我国的天然气资源是否十分丰富呢？生4上个世纪80年代以前，我们一直以为我国是个贫气国.但从目前的探明储量来看,应该说我国的天然气资源是比较丰富的。生5经过20多年的勘探研究,目前探测可知，我国天然气远景资源量可达47.14万亿立方米,可采资源量为14～18万亿立方米，目前我国天然气探明地质储量3。86万亿立方米(可采储量2。47万亿立方米），其中开发动用仅占有1/3的储量，还有2/3的储量没有动用，可供开发的资源基础雄厚，剩余可采资源量11.5万亿立方米,加快天然气发展具备充分的资源条件。此外,尚有非常规天然气（煤层气）资源（与常规天然气资源相当)作为接替和补充。同时，随着勘探深入、技术进步和研究进展，天然气资源量还能增加。生6尽管天然气勘探滞后于石油勘探，但近年世界天然气储量快速增长,2003年天然气探明储量已达到172万亿立方米，随着储量的增长，天然气产量和消费量也大幅度上升,天然气的探明储量和待发现资源均超过石油，天然气的产量和消费量可能还将持续增长,2030年前后可能超过石油。21世纪将是天然气的时代是个不争的事实。生7近年来，我国的天然气勘探在塔里木、鄂尔多斯和四川等盆地取得大的突破，发现了克拉2、苏里格和罗家寨等大型气田，启动了“西气东输”、陕京二线和忠武线等管道工程，天然气工业的发展跨上了新的台阶。同时，天然气市场正在不断扩大,利用天然气洁净能源已被社会广泛认同。师“21世纪将是天然气的时代”,说得真好.下面，我们就来重点学习“天然气的利用甲烷”这一内容。推进新课板书：天然气的利用甲烷师天然气是大家熟悉的气体燃料,它的主要成分是甲烷，与沼气一样。板书：1。甲烷的物理性质及其在自然界里的存在。师打开事先装有甲烷的简易储气瓶的导管活塞，用排水法收集一集气瓶甲烷，倒置着巡回于教室让学生观察颜色、状态，然后由一学生嗅其气味.师通过观察，大家可知甲烷有哪些基本的物理性质？（学生回答,教师作补充或纠正）1.颜色、气味、通常状态如何？(无色、无味气体)2.与同温同压下的空气比较，谁的密度小？通过什么事实说明?(甲烷密度比空气小，集气瓶倒置）3.水溶性如何？通过什么实验事实可以说明？（难溶于水，可装于储气瓶,用排水法集气）先让我们来观察一个实验。点燃从储气瓶里导出的甲烷。(提示学生：与点燃H2类似，点燃甲烷气应先验纯，现瓶内气体已经检验过。提醒学生记住火焰的颜色）由学生代表操作:将干燥烧杯罩着甲烷燃烧的火焰,观察杯内壁有何现象？倒转烧杯迅速倒入澄清石灰水又有何现象？师如下问题请同学讨论回答：1.通过实验，说明甲烷由什么元素组成？你是如何推知的？组成里有无氧，上述实验能肯定或否定吗？2.经化学工作者测得甲烷对空气的相对密度是0。5517，且只含C、H两元素,两者质量比为3∶1。据此信息，你如何推算出它的分子组成，写出其分子式？3.请大家回顾元素周期律和物质结构理论,碳原子有几个价电子?它与氢结合时形成哪种化学键？在甲烷分子里，各原子是怎样结合的呢？你能写出它的电子式和结构式吗?4.经化学工作者测知，甲烷分子里各化学键的键长、键能、键角都是相等的，那么，它的空间结构应当怎样?可不可能如结构式那样是平面对称结构呢？（结合观察甲烷分子球棍模型和比例模型，认识其正四面体结构)（展示）用小球和短棍搭配出甲烷的球棍模型。生说明甲烷分子的组成和结构特点。(在学生讨论发言的过程中，教师穿插精讲,点明关键问题,提示扼要的结论，然后要求学生精读课本有关内容，消化并记住要点）师上面内容我们可归纳如下：1。物理性质三要点2.自然界里三存在3。确定有机气体分子式的基本步骤：板书:物理性质：无色、无味气体,比空气轻，难溶于水。自然界里的存在：沼气、坑气、天然气.2.甲烷的分子结构：正四面体，碳原子位于正四面体的体心，共价键的键角为109°28′,4个共价键是等效的。师刚才，我们观察了甲烷的燃烧实验，那么，甲烷还有其他的化学性质吗?将甲烷分别通入加了酸碱指示剂的盐酸、氢氧化钠、高锰酸钾溶液中，有何现象?生溶液颜色均无变化。板书：3.化学性质：(1）一般情况下,性质稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不起反应.师甲烷的稳定性是相对的，在特定的条件下，也会发生某些反应。板书：(2）特定条件下的反应.（演示)氯气和甲烷的混合气体在光照条件下的反应，用一支配双孔塞的大试管，把试管的体积划分成五等份并做上标记.试管内装满饱和食盐水,塞上双孔塞，两导管用止水夹夹住，倒放大试管，让导管A与盛有饱和食盐水的水槽相通。将装置放在化学投影仪前，从导管B通入氯气，收集氯气到标记四的地方，再通入甲烷，使试管内的食盐水排到标记五的地方。这样试管内甲烷和氯的比是1∶4。打开激光发生器开关，使强光照射试管并投影到银幕上。师注意观察反应现象,用激光发生器光源代替自然光源的好处是反应易控制且不受天气影响.生水面上升、黄绿色消失、油状物出现、水槽中出现少量白色固体。师实验现象说明甲烷跟氯气在光照下直接起反应生成了新物质，这一反应发生的过程是怎样的呢?生成物又是什么呢？这个反应是什么类型的反应呢？为了形象、直观地说明这些问题，我们用电脑动画模拟反应过程表示如下.（演示）电脑动画模拟一氯甲烷的生成过程。师从模拟过程可以看出，在光照的条件下甲烷分子中的氢原子可被氯气中的氯原子所取代而生成一氯甲烷和氯化氢，但是反应并没有终止，生成的一氯甲烷仍继续跟氯气作用，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，请看反应模拟过程：(演示）电脑动画模拟二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷的生成过程.师根据反应过程,写出生成一氯甲烷、二氯甲烷的化学方程式。CH4+Cl2CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl师这两个化学方程式和我们以前学过的方程式比较有何不同？（1)用结构式代替分子式;（2）用箭号（)代替等号（====）。（请学生回答）师为了明显起见，用结构式代替分子式，注意化学方程式用箭号（）表示。这是因为有机化合物参加的化学反应往往比较复杂，常有副反应发生等。因此，这类反应的化学方程式通常不用等号，而是用箭号（）表示,且常常用结构式代替分子式。同学们能否将生成三氯甲烷和四氯甲烷的化学方程式表示出来?学生板演：（略）投影：四个反应的方程式。(略）师在这些反应里，甲烷分子里的氢原子逐步被氯原子所代替而生成了四种取代产物，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叫取代反应.投影：取代反应的定义。板书:a。取代反应师取代反应与置换反应有何区别？投影：取代反应置换反应反应物或生成物不一定有单质反应常逐步进行,且多为可逆反应常属共价键共用电子对破裂而交换原子（原子团）。受条件影响大反应物和生成物中一定有单质反应通常是单向进行的反应常在水溶液中进行，属氧化还原的离子反应。遵循金属或非金属活动顺序师纯净的甲烷能在空气里安静地燃烧，发生氧化反应。（演示）点燃纯净的甲烷，注意观察火焰.然后在火焰上方罩一个干燥的烧杯，把烧杯倒转过来，向杯内注入少量澄清石灰水振荡。有何现象？生淡蓝色火焰,烧杯内壁很快变模糊有水生成，生成物使澄清石灰水变浑浊.师纯净的甲烷能在空气里安静地燃烧,发出明亮的蓝色火焰，同时放出大量的热。板书：b。氧化反应：CH4+2O2CO2+2H2O；ΔH<0师氢气与甲烷，都是可燃性的气体,燃烧时火焰都为蓝色,那么，如何鉴别这两种气体呢？生分别点燃这两种可燃性的气体，用一个内壁涂有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上方，若澄清石灰水变浑浊，则说明气体为甲烷，反之,则为氢气。师甲烷是一种很好的气体燃料。但是必须注意，如点燃甲烷跟氧气或空气的混合物，会立即发生爆炸.在煤矿的矿井里，如果空气中甲烷的含量达到一定比例时，遇到火花就会发生爆炸，所以必须采取安全措施,如严禁烟火、注意通风等，以防止爆炸事故发生。此例说明，对一个化学反应有充分、全面的认识，才能利用它、控制它，防止其有害的一面。请阅读教材第56页资料卡内容。师在隔绝空气的条件下加热到1000℃左右,甲烷就开始分解；当温度再升高时，分解比较完全，生成炭和氢气。板书：c.热分解反应：CH4C+2H2；请同学们自己小结甲烷的性质与结构的关系。师由于甲烷在特定条件下的这些性质决定了甲烷在生活、生产实际中的广泛用途.板书:4.甲烷的用途（化工原料、化工产品、天然气、沼气应用)师结合投影、录像讲述。性质决定用途.甲烷取代反应的产物（CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4)都是很好的有机溶剂，热解反应的产物氢是合成氨和汽油的重要原料，热解反应的产物炭黑是橡胶工业的重要原料,也可用于制造颜料、油墨和油漆等。甲烷燃烧时放出很多的热量,所以甲烷可用作气体燃料.简介天然气的应用和农村沼气制取的原料、发酵过程、使用和发酵废物利用，着重强调指出沼气的应用对合理开发农村能源、肥料，改善环境卫生，防止疾病的传染所起的作用。师甲烷命名中的“甲”代表了什么含义？生代表了碳原子的数目为1。师依样画葫芦，乙烷、丙烷、丁烷有机物的分子式和结构又是怎样的