第一节最简单的有机化合物甲烷

1、必修2 第三章 有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷教案从化市第六中学 黄洁璇一、教材分析1功能和地位必修模块的有机化学具有双重的功能，从有机化学在生活中的广泛应用看，本章作为“通识”教育，有利于培养学生的基本科学素养，让学生认识到有机化学已经深入到生活的各个方面，能够用所学的知识解决常见的生活现象和物质用途；从高中课程体系看，必修的内容为进一步学习有机化学的学生打下最基本的知识基础、帮助他们认识有机化学的概况、主要研究方法。因此，通过本章的学习，学生既要感受到有机“有用”，也要掌握到基本方法，让最为基本的观念植根于脑海中，能够把这些观念作为选修5的生长点。本节内容中，这些基本的观念包括：碳

2、四价；所有饱和碳原子的四个共价键向四面体的四个顶点延伸，因此，甲烷分子是空间结构的正四面体分子，烷烃中的碳链呈锯齿状；同分异构体是有机物的普遍现象，不能够简单的用分子式表示具体的有机物；有机反应常常需要通过分析“化学键的变化情况”来认识反应产物；碳骨架的多样性。2内容的选择与呈现人教版教科书选取“甲烷”作有机化学内容的开端，不仅因为甲烷是最简单的有机物，性质稳定、典型，容易学习，还在于帮助学生认清有机物的主角碳原子的成键特点。由此类推出“烷烃”，通过学习烷烃，可以认识到有机物的骨架碳架的结构特点。由于碳骨架的多样性、同分异构现象普遍，我们不能仅仅从组成的角度认识有机物，还必须深入到分子结构的角

3、度去理解有机物的性质，加深结构决定意识的基本观念。由于涉及共价键、空间构型、碳骨架的结合方式等抽象的微观概念，教材提供了大量的图片、图式、模型。制作四面体模型的“实践活动”为学生认识碳原子的结构特点提供感性素材。通过微观结构的形象化，让学生直观地看到碳原子的“结构”，从而植根于脑海中。将来在没有形象提示的情况下，同样能够想象出碳原子的成键方向（键角），实现实物模型到思维模型的转化。甲烷氯代的“科学探究”除了帮助学生认识取代反应外，还可以真实地感受到有机反应的特点（反应速率慢、副反应多等）。二、教学目标1知识与技能：（1）会写甲烷的分子式、结构式，知道甲烷的结构特点，初步了解饱和碳原子的成键特点

4、。（2）知道甲烷的物理性质，了解甲烷及其取代反应产物的主要用途（3）知道甲烷的化学性质比较稳定，能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式。（4）知道取代反应的概念和甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。（5）了解烷烃的组成、结构和通式，初步了解碳链的结构，运用烷烃的通式熟练写出各种烷烃的分子式；类推烷烃的物理性质和化学性质，认识烷烃的化学稳定性。（6）知道同系物、同分异构体的概念，知道烷烃同系物的习惯命名法，了解丁烷的同分异构体，能根据结构式判断同分异构体和同系物。2过程与方法：（1）通过书写甲烷的分子式、电子式、结构式，初步认识到有机物结构式的“三重表征”。（2）通过“实践活动”（可制作模型或

5、使用球棍模型）、阅读和分析球棍模型、比例模型，了解甲烷的空间构型，进一步明确甲烷结构式的含义，初步认识饱和碳原子的成键特点。初步体会有机物分子结构的特点及其性质的影响。（3）通过“科学探究”引导学生分析实验现象，从表征性抽象到得出结论，建立宏观的实验现象与微观的结构分析之间的联系，（4）通过观看取代反应的模拟动画或使用模型模拟取代反应的过程，从键的层面认识甲烷的取代反应。（5）通过p62“学与问”和组装乙烷、丙烷、丁烷三种的球棍模型，认识到烷烃的分子结构特点，逐步使实物模型转化成思维模型，从结构特点演绎出烷烃的化学共性。（6）通过分析表3-1，归纳出烷烃的习惯命名法、结构简式的书写规则、物理性

6、质（熔沸点、密度、状态）的规律性变化、同系物的概念、烷烃同系物的通式等。3情感态度与价值观：（1）结合生活经验和化学实验，认识烷烃对人类生活的重要性。（2）通过有机物结构和性质的学习，体会有机物研究的基本思路和方法，初步形成对于有机化学领域的学习兴趣。三、教学重点、难点教学重点：（1）甲烷的结构和甲烷的取代反应；（2）同分异构体和同系物。教学难点：有机物立体结构模型的建立，具体体现在如何将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。四、教学过程：课时安排：2课时第1课时：甲烷的结构、甲烷的性质第2课时：烷烃。教学流程：甲

7、烷中原子如何连接实践活动甲烷结构性质预测（除燃烧外还有别的性质吗科学探究分析实验（获得信息）归纳取代反应特点类推烷烃结构（阅读或拼装乙烷、丙烷、丁烷的结构模型）烷烃性质同分异构体和同系物有机物的成键特点。（一）第一课时：甲烷本课时的教学主线分析如图 1所示。图 1 甲烷的教学主线分析（由广雅中学黄海清老师提供）1. 甲烷的结构认识甲烷的结构，核心在于认清饱和碳原子四个价键是向正四面体的四个顶点伸展的。理解这个问题，才可能理解到只有一种二氯甲烷、烷烃的碳链呈锯齿状。教材60页中的 “实践活动”，让学生亲身动手，积累有机物的主角碳原子的结构的感性材料。建议学生必须认真完成这个栏目，其中制作“四面体

8、模型”部分（如图2所示）可作为预习任务，小组自行制作，课堂上进行演示、传阅或评比。拼插模型部分可以在课堂上开展。通过实物，建立起思维模型。图 1 学生作品“四面体模型”展示（由广雅中学黄海清老师提供）教学片段1：【引言】我们国家有个重要的工程叫“西气东输”，“西”指的是什么地方？“气”指的是什么物质？“东输”到何处？天然气、沼气、坑气的主要成分是什么？什么是有机物？组成有机物的元素主要有哪几种？最简单的有机物是什么？【学生】甲烷【教师】（1）初中学过甲烷的分子式，请同学们写出甲烷的电子式。 （2）请把一对共用电子用一根短线来表示。这样写出来的图式叫做结构式HCHHH【板书】一、甲烷的结构：甲烷

9、的电子式 甲烷的结构式【教师】甲烷分子在空间是怎样的形状呢？【实践活动】（1）学生用硬纸板搭建正四面体结构。【教师】讲解什么是正四面体，结构特点。（2）每两个人一组发球棍模型，引导学生搭建甲烷的球棍模型。【教师】哪个球代表碳原子？每个碳原子球上伸出的四个短棍代表什么？氢原子呢？（3）展示比例模型，让学生看懂比例模型。【总结】 甲烷分子的比例模型 甲烷分子的球棍模型 甲烷的正四面体结构2. 甲烷的取代反应教材设计了“科学探究”栏目，学生首先观察甲烷与氯气反应的实验（可以观察现象清晰的视频，特别是“白雾”、“油状物”的现象；如需亲自演示，可以使用强光灯或太阳灯，加快反应速率），然后获得相关信息和启

10、示。跟其他科学探究一样，此栏目承载着一系列体现本学科思想方法的功能，具体建议如下：（1）宏观表征能力：实验现象涉及一个气相和两个液相，可以培养根据状态全面描述现象的能力，以及归纳实验事实，由现象深入微观本质的能力。（2）条件控制的科学思想：认识到光是启动甲烷卤代反应的原因。（3）微观表征能力：建立起宏观现象与微观本质的联系。分析时，可以从产物HCl的形成入手，作引导式提问：从反应物甲烷和氯气必须经过怎样的断键、成键过程才能生成HCl？残余的原子或原子团能相互结合，那除了HCl外还有什么生成物？（1）符号表征能力：利用符号（化学方程式）把这一微观过程表示出来。写出形成一氯甲烷化学方程式。（2）信

11、息运用能力：根据p62一氯甲烷的沸点低，推断出油状物并非一氯甲烷，根据甲烷中四个CH完全等同，推导出其他产物，在课本上书写化学方程式。由此感受到有机反应产物多样，通常用“”表示。书写后可以继续利用拼插模型、观看动画等策略，让学生形象地构建思维模型。通过甲烷结构和性质的学习，让学生体会关于甲烷的三重表征（见表 1）。表 1 甲烷的三重表征表征层次内容（1）符号表征CH4 分子式 电子式 结构式（2）微观表征化学键：CH属共价键、单键，通常较为牢固，不容易断裂；甲烷卤代反应中化学键的变化情况。分子构型：正四面体，以C原子为中心，四个H原子位于正四面体的四个顶点。（3）宏观表征通常状况下，为无色、无

12、味气体，极难溶于水；对酸、碱、强氧化剂比较稳定；特定条件下可发生反应：燃烧、卤代反应、热分解反应等。教学片段2：甲烷的性质【教师】展示一瓶甲烷气体（观察颜色、状态、气味等）点燃【教师】初中我们学习过甲烷可以燃烧，产物是什么？【板书】（1）可燃性 CH4(g)+ 2O2 (g) CO2(g) +2H2O(l)【讲解】有机物的反应由于比较复杂，副反应较多，因此在写方程式时一般写“”，不写等号。【过渡】甲烷性质较稳定，一般情况下不发生反应，但是改变条件时也会发生某种反应。下面老师来做个甲烷与氯气的实验，请同学们仔细观察实验，注意实验观察的方法，从中获得相关信息。（可观看视频录像。）【科学探究】甲烷与

13、氯气的反应信息反应条件反应物状态生成物状态反应中的现象液面变化实验1实验2【问题】从信息中获得什么启示？【教师】表征性抽象：（1）光是反应发生的主要原因。（2）黄绿色逐渐褪去，试管壁出现油状液滴，说明产生了不溶于水的物质。（3）试管口有白雾。推断是氯化氢造成。【教师】白雾由HCl造成，那油状物是什么？从反应物甲烷和氯气必须经过怎样的断键、成键过程才能生成HCl？残余的原子或原子团能相互结合，那除了HCl外还有什么生成物？【教师】原理性抽象：演示或阅读化学方程式（指出键的变化情况，特别是CH3与Cl结合），这种分子中的原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应称为取代反应。【教师】生成的一氯甲烷是

14、液体吗？（据p62一氯甲烷的沸点低，推断出油状物并非一氯甲烷）由于甲烷中四个CH完全等同，其他CH同样可与Cl2发生取代反应，请推导出其他产物，在课本上书写化学方程式。【动画视频】甲烷和氯气取代反应中化学键的变化情况。【模型搭建】用模型演示第一步取代反应的过程。让学生自己进行拼装模型。（二）第二课时：烷烃本课时涉及的概念（陌生词汇）比较多，仔细研究下去，规律性变化也会很多，教学时一定要注意控制好深度。把本节知识点按能力要求分类如下：了解：烷烃概念、同系物、烷烃的同分异构现象（碳链异构，C5以下）、烷烃物理性质的相似性和规律性变化、烷烃的习惯命名、碳骨架的多样性；理解：烷烃的结构简式，烷烃的分子

15、结构特点，以甲烷为例理解烷烃同系列的化学性质；1烷烃的结构特点和化学性质通性围绕结构式和球棍模型，引导学生从不同的角度对球棍模型进行观察思考：观察几种球棍模型中碳碳之间的成键特点，引出“烷烃”的概念。这部分教学可以在学生制作活动中完成。教师归纳出烷烃分子的结构特点是：不是直线而是锯齿形的链状；不是平面而是多个四面体的结合；碳原子剩余的价键都与氢原子结合；单键之间可以旋转，使学生对烷烃的结构特点有初步的认识。教学片段3：烷烃分子的结构特点提问1：观察乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型，试归纳它们的分子结构上有什么共同特点？指导学生分析2个碳、3个碳和4个碳的连接情况，碳原子之间是否为直线结构？键是否可以

16、旋转？提问2：通过大量实验可知，CC单键非常稳定，不易断裂。你能根据甲烷的性质推测乙烷、丙烷、丁烷所能进行的化学反应吗？教师归纳：（1）每个碳原子都结合了四个原子。（2）碳碳之间以单键结合，单键之间可以旋转，碳原子剩余的价键都与氢原子结合。（3）碳原子之间组成不是直线而是锯齿形的链状结构由以上结论归纳出“烷烃”的概念。这些烃分子中碳原子之间只以单键结合，剩余的价键均与氢原子结合；使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫做烷烃。烷烃之间组成锯齿形的链状结构。教师对链状做出适当解释，强调烷烃之间的组成链状结构，并不是直线，结构式中碳原子的连接方式并非与真实构型对应。既然结构相似，化学性质也相

17、似，通过大量实验证明，CC非常稳定，是有机物的骨架，不易断裂。请学生根据甲烷的化学性质，推测烷烃的化学性质。2烷烃命名、通式、性质、同系物概念利用球棍模型让学生仔细观察充分讨论，可以观察到不同的烷烃之间碳氢原子个数的区别，引出烷烃的通式、同系物的概念和比较它们组成上的区别。通过对教科书63页表3-1的分析，培养学生分析处理表格数据，归纳整理知识的能力，从结构相似出发让学生类推同类物质的化学性质，突出同类物质的共性，让学生建立结构决定性质的化学学科思想。教学片段4：阅读教科书63页所给表3-1中常见烷烃的物理性质，你发现了什么？问题组：(1)烷烃的名称如何确定？（习惯命名法）(2)结构简式与结构

18、式有什么异同？请自行根据名称，默写出结构简式。(3)请归纳出烷烃物理性质的规律性变化？(4)烷烃的分子组成与碳原子数有什么关系？如果某烷中碳原子数为n，氢原子数是多少？引导学生得出：所有烷烃都可以看成是H(CH2)nH，因此烷烃的通式表示为CnH2n+2。根据学生回答归纳，引出同系物的概念，强调“结构相似”和“分子组成上相差一个或若干个CH2原子团”。3同分异构现象和同分异构体”的概念这里提供两种教学策略帮助学生发现同分异构现象，给同分异构体下定义。教学片段5-1更为节省时间，教学片段5-1更有利于建立思维模型。请根据课时安排自行选择。教学片段5-1：利用图、表发现同分异构现象，给同分异构体下

19、定义提问：观察图3-5和表3-2，回答（1）写出正丁烷和异丁烷模型的分子式（2）根据表3-2，请问正丁烷和异丁烷是否同一物质？（3）请说出是或否的原因。由于两种物质的结构简式、熔沸点密度均不相同，学生容易得出分子式相同但不是同一物质的认知冲突。发现了同分异构现象后，继续深究其微观上的原因。 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3CH3经过分析对比发现这两种结构的分子组成相同，其分子式都是C4H10 。但并非同一物质，原因在于碳原子的连接方式不同，引导学生得出“同分异构现象和同分异构体”的概念。 CH3CHCH3CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3CH2还可进一步提问：除这两

20、种之外，丁烷还有没有其它的同分异构体？以下的球棍模型是不是呢？）教学片段5-2：利用拼接模型发现同分异构现象，给同分异构体下定义将正丁烷、异丁烷的球棍模型的碳碳单键进行旋转，将模型的碳碳键进行转、翻、折等，并要求学生对照球棍模型写出相应的结构简式，让学生从模型中体会判断烷烃同分异构现象的关键是看碳原子的连接方式。 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3CH3提问1：观察丁烷的球棍模型，4个碳原子的烷烃是否有其他的连接方式？请组装出不同的4个碳原子的烷烃的球棍模型。展示学生组装的球棍模型并写出结构简式。在模型的制作中有学生发现丁烷有两种结构。经过分析对比发现这两种结构的分子组成相同，其分子式都是C4H10 。引导学生得出“同分异构现象和同分异构体”的概念。 CH3CHCH3CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3CH2提问2：除这两种之外，丁烷还有没有其