甲烷教案
教材分析:1、地位和功能
必修模块的有机化学内空是以典型有机物的学习为切入点,让学生在初中有机物常识的基础上,能进一步从结构的角度,加深对有机物和有机化学的整体认识。选取的代表物有甲烷、乙烯(制品)、乙醇(酒)、乙酸(醋)、糖、油脂、蛋白质等,这些物质都与生活联系密切,是学生每天都能看到、听到的,使学生感到熟悉、亲切,可以增加学生的兴趣和热情。
必修模块的有机化学具有双重功能,即一方面为满足公民基本科学素养的要求,提供有机化学中最基本的核心知识,使学生从熟悉的有机化合物入手,了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法,认识到有机化学已渗透到生活的各个方面,能用所学的知识,解释和说明一些常见的生活现象和物质用途;另一方面为进一步学习有机化学的学生,打好最基本的知识基础、帮助他们了解有机化学的概况和主要研究方法,激发他深入学习的欲望。
2、内容的选择与呈现
根据课程标准和学时要求,本章没有完全考虑有机化学本身的内在逻辑体系,主要是选取典型代表物,介绍其基本的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用,较少涉及到有机物类概念和它们的性质(烯烃、芳香烃、醇类、羧酸等)。为了学习同系物和同分异构体的概念,只简单介绍了烷烃的结构特点和主要性质,没有涉及烷烃的系统命名等。
教材特别强调从学生生活实际和已有知识出发,从实验开始,组织教学内容,尽力渗透结构分析的观点,使 学生在初中知识的基础上有所提高。
教学中要特别注意不盲目扩充代表物的性质和内容,尽量不涉及类物质的性质,注意从结构角度适当深化学生对甲烷、乙醇、乙酸的认识,建立有机物“组成结构——性质——用途”的认识关系,使学生了解学习和研究有机物的一般方法,形成一定的分析和解决问题能力
为了帮助学生理解内容,教材增加了章图、结构模型、实验实录图、实物图片等,丰富了教材内容,提高了教材的可读性和趣味性。
3、内容结构
本章的内容结构可以看成是基础有机化学的缩影或概貌,可表示如下
为了帮助学生认识典型物质的有关反应、结构、性质与用途等知识,教材采用了从科学探究或生活实际经验入手,充分利用实验研究物质的性质与反应,再从结构角度深化认识。如甲烷、乙烯的研究,乙醇结构的研究,糖和蛋白质的鉴定等,都采用了较为灵活的引入方式。同时注意动手做模型,写结构式、电子式、化学方程式;不分学生实验和演示实验,促使学生积极地参与到教学过程中来。
总之要把握以下三点:
1、教材的起点低,强调知识与应用的融合,以具体典型物质的主要性质为主。
2、注意不要随意扩充内容和难度,人为增加学生的学习障碍
3、尽量从实验或学生已有的生活背景知识出发组织或设计教学,激发学习兴趣,使学生感到有机化学就在他们的实际生活之中
第一节 最简单的有机化合物——甲烷
第1课时
教学目标:1、了解自然界中甲烷的存在及储量情况
2、通过实践活动掌握甲烷的结构式和甲烷的正四面体结构
3、通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理
4、了解甲烷及其取代反应产物的主要用途
5、培养学生实事求是、严肃认真的科学态度,培养学生的实验操作能力
重点、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:
结构式:
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)
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。
CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 均不溶于水
化学式
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
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循金属或非金属活动顺序。
分步取代,很多反应是可逆的
反应一般单向进行
3、用途:
甲烷是一种很好的气体燃料,可用于生产种类繁多的化工产品。
4.补充练习
1.下列有关甲烷的说法中错误的是 ( )
A.采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的
B.天然气的主要成分是甲烷
C.甲烷是没有颜色、没有气味的气体,极易溶于水
D.甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂
2.下列关于甲烷性质的说法中,错误的是 ( )
A.甲烷是一种非极性分子 B.甲烷分子具有正四面体结构
C.甲烷分子具有极性键 D.甲烷分子中H-C—H的键角为90℃
3.下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是 ( )
A.氯气 B.溴水 C.氧气 D.酸性KMnO4溶液
4.将等物质的量的甲烷和氯气混合后,在漫射光的照射下充分反应,所得产物中物质的量最大的是 ( )
A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl
5.下列气体在氧气中充分燃烧后 ,其产物既可使无水硫酸铜变蓝,又可使澄清石灰水变浑浊的是 ( )
A.H2S B.CH4 C.H2 D.CO
6.甲烷的电子式为________,结构式为________。1 g甲烷含_______个甲烷分子,4 g 甲烷与____________ g水分子数相等,与___________g一氧化碳原子数相等。
7.甲烷和氯气发生的一系列反应都是________反应,生成的有机物中常用作溶剂的____________,可用作灭火剂的是_____________,氯仿的化学式是___________。参照此类反应,试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸气反应的化学方程式____________________________________________________________。
8.在标准状况下,1.12 L某气态烃(密度为0.717g/L)充分燃烧后,将生成的气体先通过无水氯化钙,再通过氢氧化钠溶液,经测定前者增重1.8 g,后者增重2.2 g,求该烃的分子式。
[第2课时]
教学目标:1、掌握烷烃、同系物、同分异构体、同分异构现象等概念
2、了解常温下常见烷烃的状态
3、通过探究了解烷烃与甲烷结构上的相似性和差异性
4、培养学生的探究精神及探究能力
重点、难点:同分异构体的写法
教学过程:
一:烷烃:结构特点和通式:
烃的分子里碳原子间都以单键互相连接成链状,碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合,达到饱和状态。所以这类型的烃又叫饱和烃。由于C-C连成链状,所以又叫饱和链烃,或叫烷烃。(若C-C连成环状,称为环烷烃。)
分别书写甲烷、乙烷、丙烷等烷烃的结构式。
同系物:结构相似,在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。
甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。
关于烷烃的知识,可以概括如下:
①烷烃的分子中原子全部以单键相结合,它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。
②这一类物质成为一个系统,同系物之间彼此相差一个或若干个CH2原子团。
③同系物之间具有相似的分子结构,因此化学性质相似,物理性质则随分子量的增大而逐渐变化。
(烃基:烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基,用“R-”表示;烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基,如-CH3叫甲基、-CH2CH3叫乙基;一价烷基通式为 CnH2n+1- )
二:同分异构现象和同分异构体
定义:化合物具有相同的化学式,但具有不同结构的现象,叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。如正丁烷与异丁烷就是丁烷的两种同分异构体,属于两种化合物。
正丁烷 异丁烷
熔点(℃) -138.4 -159.6
沸点(℃) -0.5 -11.7
我们以戊烷(C5H12)为例,看看烷烃的同分异构体的写法:
先写出最长的碳链:C-C-C-C-C 正戊烷 (氢原子及其个数省略了)
然后写少一个碳原子的直链: ( )
然后再写少两个碳原子的直链:把剩下的两个碳原子当作一个支链加在主链上:
(即 )
探究C6H14的同分异构体有几种?
补充练习
1.下列有机物常温下呈液态的是 ( )
A.CH3(CH2)2CH3 B.CH3(CH2)15CH3
C.CHCl3 D.CH3Cl
2.正己烷的碳链是 ( )
A.直线形 B.正四面体形 C.锯齿形 D.有支链的直线形
3.下列数据是有机物的式量,其中可能互为同系物的一组是 ( )
A.16、30、58、72 B.16、28、40、52
C.16、32、48、54 D.16、30、42、56
4.在同系物中所有同系物都是 ( )
A.有相同的分子量 B.有相同的通式
C.有相同的物理性质 D.有相似的化学性质
5.在常温常压下,取下列4种气态烃各1mol,分别在足量的氧气中燃烧,其中消耗氧气最多的是 ( )
A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C4H10
6.请用系统命名法命名以下烷烃
︱
C2H5
︱
CH3
⑴ C2H5-CH-CH-(CH2)3-CH3 ⑵
CH3-CH-CH-C-H
CH3︱
C2H5︱
︱
CH3
︱
CH3
C2H5︱
︱
CH2-CH2-CH3
︱
CH2
︱
CH3
⑶ ⑷
CH3-CH-C-CH3 CH3-C-CH2-C-CH3
7.根据有机化学命名原则,判断下列命名是否有错误,若有错误请根据所要反映的化合物的结构给予重新命名。
(1)2-乙基丙烷:
(2)2,4-二乙基戊烷
(3)3,3-二甲基-4-乙基己烷
(4)2,4-二甲基-6,8-二乙基壬烷
8.室温时20 mL某气态烃与过量的氧气混合,完全燃烧后的产物通过浓硫酸,再恢复
至室温,气体体积减少了50 mL ,剩余气体再通过氢氧化钠溶液,体积又减少了
40 mL 。求气态烃的分子式
参考答案:
6.(1)4-甲基-3-乙基辛烷 (2)2,3,4-三甲基己烷
(3)3,4-二甲基-4-乙基庚烷 (4) 2,2,4,4-四甲基己烷
7.(1)错 2-甲基丁烷 (2)错 3,5-二甲基庚烷
(3)对 (4)错 2,4,6-三甲基-6-乙基癸烷
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