高中化学：3.1.1《天然气的利用甲烷》教案(苏教版必修2)【精品教案】

第一节天然气的利用甲烷【教学目标】了解有机物的特点,复习碳原子结构和共价键的知识，掌握甲烷的电子式、结构式的写法；知道甲烷的正四面体构型；掌握甲烷有重要化学性质。

通过甲烷分子式的学习，初步学会确定气态烃分子式的计算方法。

【教学重点】取代反应【教学难点】气态烃分子式的计算方法【教学过程】一、有机物的基本概念（1）有机物：指含的化合物，通常还含有等几种元素。

（2）有机物的主要特点：大多数有机物熔沸点，燃烧、导电、溶于水、溶于有机溶剂。

有机反应一般，一般需和使用，常伴有；所以有机反应中常用“→”不用“=”。

（3）有机物种类繁多的原因：①碳原子有个价电子，可以有其他原子形成个共价键；②碳碳之间可以形成单键、也可以形成和；③碳碳之间结合的方式可以是链状，也可以是状。

（4）、烃的汉语拼音的注音是，表示的意义是（5）、．下列物质属于烃的是：A．H2S，B．C2H2，C．CH3Cl，D．C2H5OH，E．CH4，F．H2，G．金刚石， H．CH3COOH，I．CO2，J．C2H4，烃中最简单的是。

二、甲烷的结构【思考与交流】已知：甲烷的气体密度在标准状况下为0.717 g/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。

（一）甲烷的结构（二）甲烷的性质1、物理性质：无色无味气体，密度比空气小，极难溶于水。

（天然气中按体积计，CH4占80%~97%）。

2、化学性质：【探究】CH4通入酸性KMnO4溶液中观察实验现象：甲烷通入高锰酸钾溶液中。

说明甲烷不能使高锰酸钾溶液褪色。

结论：一般情况下，性质稳定,与强酸、强碱及强氧化剂等不起反应（1）可燃性（甲烷的氧化反应）CH4（g）+ 2O2 (g) CO2(g)+2H2O(l);△H=-890KJ/mol点燃甲烷要先，然后点燃从储气瓶里导出的甲烷，将一个干燥的烧杯罩着甲烷燃烧的火焰，观察烧杯内壁有何现象？倒转烧杯迅速倒入澄清石灰水又有何现象？①②【思考与交流】：“通过这个实验，说明甲烷由什么元素组成？你是如何推知的？组成里有没有氧？上述实验能肯定或否定吗？”【科普知识】海底“可燃冰”（2）取代反应：【探究】甲烷与氯气的反应现象：定义：反应叫取代反应。

课时18天然气的利用 甲烷班级_______学号_______姓名______________[学习目标]1、认识化石燃料的种类和组成元素，了解甲烷的分子组成和主要化学性质及用途，从化学键变化角度认识取代反应的含义与特点，了解烷烃的概念和含义；2、培养学生的空间想象能力与探索推理能力，通过甲烷分子式的教学，使学生初步学会确定气态烃分子式的计算方法，这是有机化学中的最基本计算之一；3、培养关心科学与社会的关系，渗透环保、能源问题的学习思想。

[课前准备]什么是有机物？你熟悉的化石燃料包括哪些？它们的主要成分是什么？[学海导航] 一、天然气的利用、甲烷（一）天然气的利用（1）什么是“西气东输”工程，”气”指的是__________，主要成分是________。

（2）可燃冰是什么？_______________________ （二）甲烷的组成与结构天然气和__________的主要成分相同，都是甲烷（1）已知甲烷在标准状况下的密度是0.717g/L ，含碳元素质量分数75%，含氢元素质量分数25%。

请根据以上数据确定甲烷中的原子个数比和分子式。

（2）根据所学知识，能写出甲烷的电子式和结构式吗？并观察右图的结构模型。

（三）甲烷的性质化石燃料[来源:学科网]主要成分或组成元素天然气 石油 煤1、物理性质：常温下，甲烷是_____色_____味_____溶于水，密度比空气______的气体，_______、_______的主要成分都是甲烷。

2、化学性质（1）氧化反应：1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出890.6kJ的热量，试写出热化学方程式：_______________________________________________甲烷燃烧后的产物可以参与大气循环，相同条件下等体积的甲烷燃烧释放出的热量较氢气一氧化碳多，所以被称为高效、洁净的燃料。

如何检验甲烷燃烧的产物，方法和现象又如何呢？燃烧现象检验产物在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，同时放出大量热[来源:学科网ZXXK][来源:学.科.网Z.X.X.K]方法[来源:Z。

天然气的使用甲烷指导思想与理论依据甲烷在生活生产中有重要的用途。

它作为重要的资源，能够为社会生产生活提供能源保障和物质保障，解决了社会发展的需求问题。

人们研究甲烷参与化学变化的规律，从而控制变化实现资源的有效利用。

学生在日常生活中也积累了对甲烷的一些感性认识，并且有兴趣进一步了解甲烷的性质与用途，有学习甲烷的内驱力。

甲烷作为高中有机化学的起始课，学生通过对其结构与性质的学习能够迁移到认识有机物分子结构的角度和研究有机物的方法。

结合不同的知识特点，组织不同形式的学习活动，让学生在有效的学习活动中掌握基本的知识，体会迁移的方法，帮助学生形成与发展核心观念。

教学背景分析教学内容：本课是苏教版普通高中课程标准实验教科书·化学·必修《化学2》专题3第一单元《化石燃料与有机化合物》第1课时《天然气的使用甲烷》。

甲烷是高中有机化学的起始课，主要内容是其结构、性质和用途。

其中甲烷的结构和取代反应及其特点都是重点。

在学习甲烷结构时，学生第一次接触到了空间结构这一认识有机物分子结构的角度。

而空间结构又是认识有机物分子结构的重要方面。

所以需要通过甲烷的学习帮助学生建立起这一认识角度。

同样，甲烷的氯代反应也是学生第一次接触到典型的有机反应。

此反应很好地体现出有机反应的一般特点。

学生学习甲烷的氯代反应，从分子结构上形成对氯代反应的认识。

学生情况：在学习本课时，学生已经具备了基本原子结构、化学键的知识和研究物质的过程与方法的经验，思维具有定独立性和主动性。

但还是以感性认识为主，理性认识还有待提高。

设计思路：过程中有机物分子结构变化的特点。

【小结】总结甲烷氯代反应的特点，定义取代反应。

学生思考回答。

体会取代反应及其特点。

任务3：探究LNG 成为新世纪主要能源原因【提出问题】探究LNG（Liquefied Natural Gas ）成为新世纪主要能源原因已知甲烷和汽油（主要成份为C8H18，相对分子质量为114）的热化学方程式如下CH4（g）+2O2（g） = CO2（g）+2H2O （l）△H=-890kJ/molC8H18（l）+12.5O2（g）= 8CO2（g）+9H2O（l）△H=-5472kJ/mol（1）比较等质量的甲烷和汽油燃烧产生的热量。

甲烷导教案一、学习目标：1.掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四周体结构；2.掌握甲烷的化学性质，认识有关实验的结论，认识代替反应；3.认识甲烷的存在及用途。

二、网络检查：经过查阅书籍资料和网络资源回答以下问题：1.甲烷俗称天然气，瓦斯，沼气，坑气等请描述它在我国的分布状况。

2.经过网络资源说说西气东输工程的意义。

三、课堂内容（一）甲烷结构研究1、用化学语言表示甲烷的构成和结构。

2、做出甲烷的分子模型并用语言描述甲烷的结构。

（二）甲烷物理性质从颜色、气味、密度、溶解性等角度总结甲烷的物理性质（三）甲烷的化学性质视频一：将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，观察现象并得出结论视频二：回忆并观看甲烷的燃烧试验视频，描述实验现象书写化学方程式并回答以下问题。

1、使用甲烷应当注意什么？2、如何考据甲烷燃烧的产物，经过设计实验说明。

视频三：观看甲烷与氯气反应的实验视频去研究反应机理。

1、描述实验现象：2、【思虑谈论】（1）为何气体颜色会变浅甚至褪去、有油滴出现？（2 ）为何量筒中的液面上涨？（ 3 ）甲烷和氯气反应会有哪些键发生断裂和形成？（4）用模型演示甲烷与氯气反应的过程并领会代替反应的机理。

（5）描述代替反应并写出甲烷与氯气反应的化学方程式：注意事项：①反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应）②甲烷分子中的四个氢原子可逐个被代替，故甲烷的卤代物并不是一种，而是几种卤代物的混杂物，此中卤化氢最多。

③每代替1mol H 原子，耗费1mol Cl2 生成 1molHCl④反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水不反应，与 Cl2、溴蒸气光照条件下发生代替反应。

练习：1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。

2、1、B、 E 装置的作用。

2、描述 C装置中的现象。

3、C 装置中发生化学反应的种类。

四、说说本节课的收获。

五、作业1、课本 P.641、2、3、4、 52、查阅资料认识乙烯的有关知识。

（1）用化学语言表示乙烯构成和结构。

第一单元化石燃料与有机化合物3-1-1 天然气的利用甲烷(1)【目标要求】1、认识化石燃料综合利用的意义。

2、知道甲烷的分子结构。

3、认识甲烷的本源，认识甲烷的可燃性、取代反应等性质及主要用途。

4、以甲烷的存在和用途等为素材，增添强学在人类重要作用的认识。

【授课重点】甲烷的化学性质。

【授课难点】甲烷跟氯气的取代反应。

【授课过程】[ 创立学习情况]1、化石燃料指的是天然气、石油、煤。

2、西气东输工程是将中国塔里木和长庆气田的天然气经过管道输往中国上海的输气工程。

管道全长4000 公里左右﹐设计年输襟怀120 亿立方米。

“西气”的主要成分是什么? 甲烷。

[ 新课引入 ] 天然气是大家熟悉的气体燃料，它的主要成分和沼气的主要成分相同，都是甲烷。

[ 板书 ] 一、甲烷1、甲烷在自然界的存在植物残体甲烷甲烷[ 交流与谈论 ]1 、已知甲烷的密度在标准状况下是0．717g/L ，含碳 75％，含氢25％，利用这些数据怎样确定甲烷中碳、氢元素的质量比、原子个数比和分子式？2、写出甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特点？3、经过球棍模型推断：甲烷分子中的原子在空间是怎样分布的？[ 板书 ]2 、分子式：CH4 ；电子式：；结构式：；正周围体型结构。

3、甲烷的物理性质是一种无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。

[ 观察与思虑 ]1 、点燃甲烷气体，观察燃烧现象，并检验燃烧产物。

检验产物燃烧现象激烈燃烧，发出方法在火焰上方罩一现象有水滴产生结论有水生成只干燥的小烧杯淡蓝色火焰，放在火焰上方罩一只蘸有出大量的热。

石灰水变浑浊有二氧化碳生成澄清石灰水的小烧杯[ 板书 ]4 、甲烷的化学性质（1）氧化反应（可燃性）： CH4 + 2O 2 CO 2+2H 2O[ 观察与思虑 ]2 、观察以下实验：用一只集气瓶作反应容器，用饱和食盐水法在集气瓶中先后充入4/5 体积的氯气和体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混杂气体。

实验中能观察到什么现象？这些现象说了然什么？现象：①瓶内气体的黄绿色消失；②瓶壁上出现油状液滴；③瓶内液面上升；④用试纸检验瓶内溶液，显酸性。

天然气的利用甲烷【课标解读】1、认识化石燃料综合利用的意义，了解甲烷的主要性质。

2、制作简单有机分子的结构模型。

【学习目标】●知识与技能：1、能说出甲烷的空间构型2、能从宏观、微观和符号三个角度描述甲烷的取代反应●过程与方法：1、定量计算得出甲烷的分子组成2、通过观察甲烷与氯气反应的现象，提高实验分析能力3、利用球棍模型模拟甲烷与氯气的反应，认识取代反应的实质●情感态度与价值观：树立一分为二的辩证观，提高环保意识【重难点】1、甲烷的结构特征2、甲烷的取代反应【学情分析】关于甲烷，学生在初中化学中已经学习了甲烷的燃烧反应和一些主要的用途。

教材在介绍这些知识时，非常注重与学生已有知识的联系，采取各种不同的方式引导学生积极地思维，帮助学生进行理解。

另外，结构式只表示出了甲烷分子中各原子的连接方式，而不能真实地反映出甲烷分子的立体结构，学生将会产生甲烷分子是平面型分子的错误认识。

而对分子的立体结构的认识有直接影响着学生对有机分子结构的了解，并最终影响他们对有机物分子化学性质的了解和学习。

因此，要培养学生的空间思维能力，让学生在三维空间中对有机物分子有个真正的了解，并在此基础上学习其化学性质。

【教学方法和学习方法】1、以学生为主体的“1+1主体建构课堂” ——充分发挥学生的主体地位学生在自主预习案的指导下【自主预习】，带着预习自测的问题针对性地、深入地学习【合作探究案】，老师课前进行知识梳理，学生进行独学，群学，展示，点评，教师再进行点拨，层层推进，逐步深化。

最后进行课堂小结，当堂检测。

2、多媒体教学法——运用flash动画+模型制作由于甲烷分子的正四体结构和甲烷的取代反应机理很抽象，对初学有机物的学生来说很难理解，是本节课的难点。

故用计算机的多媒体动画进行直观分析，辅以直观教具（模型）克服了理解上的抽象性，化解了难点。

实验录像的播放有助于全体学生观看到实验现象。

3、问题驱动教学——提高学习动机，问题创设环环相扣创设“如何制备空调制冷剂CHFCl2？”的学习情境，通过课堂学习，解决CHFCl2制冷剂的制备，再从环保角度考虑，提出环保型制冷剂——碳氢制冷剂（R290，丙烷）的制备，为下节课烷烃的学习埋下伏笔。

课题 3.1.1天然气的利用—甲烷课型新授课编缟教师授课教师授课时间授课班级教学目标知识与技能目标1、了解自然界中甲烷的存在及储量情况2、了解甲烷及其取代反应产物的主要用途能力与方法目标通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理通过实践活动掌握甲烷的结构式和甲烷的正四面体结构情感态度价值观目标培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，培养学生的实验操教学重点甲烷的结构和甲烷的取代反应教学难点甲烷的结构和甲烷的取代反应教学过程通过简单计算确定甲烷的分子式画出碳原子的原子结构示意图，推测甲烷分子的结构。

一、甲烷的分子结构化学式：CH4电子式：HH:C:HH⋅⋅⋅⋅结构式：H|HCH|H--二：甲烷的性质1：物理性质：无色、无味的气体，不溶于水，比空气轻，是天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分（天然气中按体积计，CH4占80%~97%）。

2：化学性质：甲烷性质稳定，不与强酸强碱反应，在一定条件下能发生以下反应：（1）可燃性（甲烷的氧化反应）()()()()千焦气气点燃气气890OHCOO2CH2224++−−→−+学生实验：①CH4通入酸性KMnO4溶液中观察实验现象：不褪色证明甲烷不能使酸性高锰酸溶液褪二次备课色。

结论： 一般情况下，性质稳定,与强酸、强碱及强氧化剂等不起反应（2）取代反应：② 取代反应实验观察现象：色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红。

在室温下，甲烷和氯气的混合物可以在黑暗中长期保存而不起任何反应。

但把混合气体放在光亮的地方就会发生反应，黄绿色的氯气就会逐渐变淡，有水上升、有白雾、石蕊试液变红，证明有HCl 气体生成，出油滴，证明有不溶于水的有机物生成。

定义——有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。

CH 4光2Cl CH 3Cl 光2Cl CH 2Cl 2 光2Cl CHCl 3 光2ClCCl 4 均不溶于水化学式 CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3CCl 4名称（俗名）溶解性常温状态 用途取代反应与置换反应的比较：取代反应置换反应可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质反应物生成物中一定有单质 反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大 在水溶液中进行的置换反应遵或非金属活动顺序。

烷烃结构式和结构简式【过渡】用分子式不能充分体
现烷烃的结构特点，我们需要
进一步了解其结构式和结构简
式。

【板书】
3、表示方法:结构式和结构简
式
【练习】
写出下列结构式对应的结构简
式：乙烷、丙烷、丁烷
学生回答
通过习题
起到了强
调作用，
学以致
用。

烷烃的命名【过渡】由此可见，烷烃有很
多种，那么如何给烷烃命名？
【讲解】介绍烷烃的命名方法
——根据分子里所含碳原子的
数目来命名，称“某烷”。

碳原子数在十以下的，依次用
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、
辛、壬、癸来表示。

碳原子数
在十以上的，就用汉字数字来
表示。

如：十一烷、十七烷等。

【板书】4、命名
听讲、记笔
记
感受烷烃
命名与我
国古代
“天干”
计数关
系。

第一单元 化石燃料与有机化合物课时1【我思我学】想一想: 西气东输工程是将中国塔里木和长庆气田的天然气通过管道输往中国上海的输气工程。

管道全长4000公里左右﹐设计年输气量120亿立方米。

右图为我国西气东输工程示意图,“西气”的主要成分是什么?这项工程对我国有什么重大意义?议一议: 我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿,容易发生瓦斯爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失。

请分析矿井里在什么情况下容易发生瓦斯爆炸?对此应采取哪种安全措施?【同步导学】一、评价要点1.了解化石燃料种类与元素的组成。

2. 知道天然气的主要成分（甲烷）的组成、结构、性质与利用，了解取代反应。

3．了解烷烃的组成、结构、通式、名称。

二、方法指引1、有机物分子式的确定有机物分子式的确定有多种类型 如利用化学方程式计算确定分子式；根据分子的平均组成及分子组成的通式确定分子式等。

无论给出的是哪种形式，基本思路是一样的：先求出元素原子个数的比（实验式），再根据其它的有关数据求得；或根据它的相对分子质量、各元素质量分数等直接求出。

2、甲烷的化学性质(1)氧化反应：由于甲烷的分子结构稳定，所以通常不与强酸、强碱、强氧化剂（如KMnO 4）反应，但能燃烧(2)高温分解：（制取炭黑）（3）、取代反应：定义——有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所取代的反应叫取代反应。

CH 4 光2Cl CH 3Cl 光2Cl CH 2Cl 2 光2Cl CHCl 3 光2Cl CCl 4 生成的四种氯的取代物均不溶于水，甲烷中的4个氢原子逐步被氯原子取代,生成一系列甲烷的氯取代物和氯化氢。

取代反应与置换反应的区别三、典型例题例题1．历史上，科学家们在测定了甲烷的分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：一种为正四面体型，一种为平面正方形。

为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究是否存在两种结构不同的二氯甲烷来确定。

请思考，这一提案的依据是什么？解析：若甲烷分子呈正四面体型，则二氯代物只可能有一种；若甲烷分子呈平面正方形，则二氯代物可有两种。