人教版高一化学必修二教案设计：《甲烷》
深入基层一线，开展调查研究，解决实际问题。下面是课件网小编为您推荐人教版高一化学必修二教案设计：《甲烷》。
一、教学背景
（一）课标分析
课程标准对本节课教学内容的基本要求是在初中的基础上进一步学习与人类生存和发展密切相关的一些有机化合物的重要知识；并不特别要求去追求知识的系统性和知识迁移。
（二）教材分析
《甲烷》内容选择于人教版高一化学（必修2）第三章第一节，这一节是学生在中学阶段第一次接触有机物结构和性质的有关内容，有机化学是化学学科的重要分支，烃是一切有机物的主体，而甲烷作为烷烃的第一个最简单的分子，学生对它的理解将直接影响到今后对各种有机物的理解，因此本节内容对帮助学生树立正确的学习有机物的学习方法有重要的作用。
（三）学情分析
初中化学就介绍了甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，高中化学必修2第二章也介绍了部分物质结构的知识，为学好本节内容提供了前提条件。
本节课将主要介绍以甲烷为代表的烃的分子结构、性质和主要用途，以及它们的性质与分子结构的关系，让学生掌握好甲烷这一节的知识，能为学生学习烃及烃的衍生物等有机内容奠定良好的基础。
二、教学目标
知识与技能：
1.了解甲烷的存在、物理性质、用途。
2.掌握甲烷分子的化学式、电子式、结构式、空间构型。
3.掌握甲烷的化学性质（通常稳定、取代反应、氧化反应、高温分解）。
4.理解取代反应的概念。
过程与方法：
1.通过观察甲烷分子的空间构型模型、观看甲烷发生取代反应的多媒体模拟反应历程，增强学生对甲烷分子空间构型这类抽象的知识的理解，提高空间思维能力。
2.在重点掌握甲烷化学性质的过程中，逐渐理解“结构决定性质，性质反映结构”，并学会迁移运用。
3.了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法，初步学会化学中对有机物进行科学探究的基本思路和方法。
4.通过观察记录实验现象和总结实验结论来培养学生科学实验的观察能力、思维能力。
情感、态度与价值观：
1.认识化学微观世界分子结构的立体美。
2.通过学生合作进行模型制作明确甲烷分子的空间构型，欣赏天然气应用的图片，观赏甲烷和氯气反应机理的动画以及联系生产生活实际等设计内容，激发学生学习兴趣，力求形成长久稳定的化学学习动机以及探究新知的欲望。
3.通过本节课的学习，初步形成严谨、有序地分析问题、解决问题的科学态度及科学方法。
4.与日常生活紧密结合，了解甲烷对于人类日常生活及身体健康的重要性，形成环保意识及关心能源、社会问题的意识。
三、教学重点、难点
（一）教学重点：甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质（燃烧反应和取代反应）；
（二）教学难点：甲烷分子的空间立体结构、取代反应的概念和实质。
四、教学策略和手段
（一）教学策略：以计算机多媒体辅助模拟实验和学生讨论为主，教师串联讲解为辅的启发式教学。
1.采用图文并茂的多媒体展示，激发学生学习兴趣，层层推进；
2.创设问题情境，吸引学生有意注意；
3.通过展示模拟实验组织学生进行实验观察、对比、分析、讨论、归纳。
（二）教学手段：PPT等多媒体课件、黑板。
五、教学方法
实验探究、多媒体辅助、讨论、讲解、练习
六、教学过程
【引入】在前面的学习中，我们学习了化学的一大模块——无机化学，从今天开始，我们将进入化学另一个模块——有机化学的学习。
【讲述】有机化学主要是研究一些有机化合物的结构、性质与制备的学科，那么什么又是有机化合物呢?其实，有机化合物就是指含有碳元素的化合物，简称有机物。有机化合物有两个基本特点：数量众多，分布极广。但由于CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸（HCN）及其盐、硫氰酸（HSCN）及其盐等与无机化合物的性质与结构相似，所以把他们归入了无机化合物之列。
【提问】有机化合物中是否只含有碳元素吗?
【讲述】答案是否定的，顾名思义，化合物自然是含有两种或两种以上元素的纯净物，有机化合物不只是含有碳元素，它还含有氢、氧、氮、硫、磷、卤素等。其中仅含有碳、氢元素的有机化合物叫做烃。
【过渡】今天我们就一起来学习最简单的烃，也是最简单的有机化合物——甲烷
【板书】第一节最简单的有机化合物——甲烷
【板书】一、甲烷在自然界中的存在及其分子结构
【引入】我们都知道我们国家正在实施一项重大的能源工程——“西气东输”工程。
【提问】大家知道“西气东输”工程里面的气指的是什么吗?
【学生回答】天然气
【讲述】很好，这项工程主要是将新疆、甘肃等地丰富的天然气资源，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。由于天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，所以我们国家才不惜重金把它从新疆那么遥远的地方引过来。天然气它的主要成分了就是甲烷，其实自然界中甲烷不只单单存在于天然气中，在沼气、油田气和煤矿坑道气中甲烷也是他们的主要成分。
【PPT展示】【板书】1、甲烷在自然界中的存在
【板书】2、分子结构
【过渡】通过我们在初中的学习，我们知道甲烷的分子式为CH4，根据我们第一章所学化学键的知识写出甲烷的电子式。
【PPT展示】【板书】（1）、甲烷的电子式
如果我们将电子式中的一对共用电子用一条短线表示，得到的式子叫结构式。
【板书】结构式：将电子式中的一对共用电子用一条短线表示，得到的式子。
那么甲烷用结构式来表示的话我们就可以把它表示成这个样子
【PPT展示】【板书】（2）、甲烷的结构式
【提问】我们知道了甲烷的分子式和结构式，那么甲烷分子的结构到底是不是和它的结构式一样呢?
【实践】下面我们就动起手来，利用我们手上的橡皮泥和牙签，搭建出你想象中的甲烷的空间结构。
搭建出来后想一下以下两个问题：
【PPT展示】1、如果我们用一个X原子替代甲烷分子其中的一个氢原子，有几种可能?
2、如果我们用两个X原子替代甲烷分子其中的两个氢原子，又有几种可能?
找几个同学问一下他们做出来的模型的空间几何结构。
【讲述】通过我们科学家精确的实验测定发现，如果我们用两个X原子替代甲烷分子其中的两个氢原子，其结果只有一种空间结构，那现在甲烷它的空间结构该是那一种呢?你们动手做一下，用两个X原子替代甲烷分子其中的两个氢原子，其结构只有一种，看看应该是哪一种结构。
【学生回答】正四面体
【PPT展示】甲烷的正四面体结构、球棍模型及比例模型。
【讲述】很好，如果我们用两个X原子替代甲烷分子其中的两个氢原子，其结果只有一种空间结构的话，那么甲烷的空间结构肯定就是正四面体了；如果它是一个平面正方形或者四棱锥的空间结构，那么用两个X原子替代甲烷分子其中的两个氢原子相邻和相对肯定是两种不同的结构，如果我们用两个X原子替代甲烷分子其中的两个氢原子，其结果只有一种空间结构的话，那么甲烷的空间结构肯定就是正四面体。在这种结构中，每个C-H与C-H都是等价的，且他们之间的夹角也就是键角为109?28’。
【过渡】好，看完了甲烷的结构，接下来我们来看一下甲烷的性质。
【板书】二、甲烷的性质
1、物理性质
【讲述】【PPT展示】通常情况下，甲烷是一种无色、无味的气体，密度比空气小为0.717g/L（标准状况），极难溶于水。
【过渡】这些就是甲烷的一些物理性质，接下来我们来看一下它的化学性质。
我们常说结构决定性质，那么甲烷稳定的正四面体结构决定了它有那些化学性质呢?
【板书】2、化学性质
（1）、稳定性
甲烷稳定的正四面体结构决定了甲烷通常情况下是比较稳定的，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
【板书】【PPT展示】与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
【讲述】甲烷的稳定性是由它具有正四面体结构的稳定结构决定的。
【过渡】但任何物质的稳定性都是相对的，而它的变化是绝对的，内因是变化的根据，外因是变化的条件，一旦外部条件发生变化，甲烷也能发生反应。比如在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。下面我们就一起来看一下甲烷的燃烧反应。
【板书】（2）、甲烷的氧化反应——燃烧反应
【讲述】甲烷是一种优良的气体燃料，通常情况下1mol甲烷在空气中完全燃烧，生成水和CO2，放出890kJ的热量，火焰呈淡蓝色。
【板书】CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）
下面请同学们阅读课本P61资料卡片并思考以下两个问题：
（1）怎么检验甲烷燃烧生成的产物?
甲烷燃烧产物是二氧化碳和水，可以通过将干燥烧杯罩在甲烷的火焰上，之后倒转烧杯迅速倒入澄清石灰水来检验。
（2）点燃甲烷前应有什么操作?
【总结归纳】点燃甲烷前应该验纯，这就提醒我们，在使用任何可燃性气体前一定要进行验纯，否则他们与空气混合达到一定的比例的时候就会发生爆炸。
【提问】如果你发现你家里面使用的煤气或天然气发生泄漏的话，你将怎么进行查漏呢?
【讲述】我们应该先打开门窗，让可燃性气体在室内的浓度，同时关闭煤气或天然气的总阀门，并且要到户外去打电话进行求救，切勿触动任何电器开关（如开、关灯）、在室內使用电话或手机、使用火柴或打火机、按动邻居的门铃、开启任何煤气用具，直至漏气情况得到控制。
那么我们该怎么来检验这两种物质呢?
【过渡】接下来我们来看一下甲烷的另一个重要的化学性质
【板书】（3）、甲烷的取代反应（特征反应）
【讲述】甲烷在通常情况下不与强氧化剂反应，但在特定的条件下甲烷是可以与一些氧化剂发生反应的。如在光照的条件下就可以与氯气发生反应。下面我们一起来看一个甲烷与氯气反应的视屏。
【提问】在这个实验视屏你看到了些什么现象?
【总结】色变浅、水上升、出油滴。为什么会出现这些现象呢，这是因为甲烷与氯气发生反应生成了能溶于水的氯化氢与不溶于水的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷等油状液体。其生成一氯甲烷的化学方程式为：
【板书】
【讲述】在上述反应中生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷不是直接一次性完成的，而它们是一个连锁的反应，反应中生成的一氯甲烷又可与氯气进一步反应，依次生成难溶于水的油状液体二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷（四氯化碳——是一种很好的灭火剂），注意：有机反应方程式用“→”，不用“=”。
【讲述】仿照生成一氯甲烷化学方程式，尝试写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式
【板书讲述】在常温下，一氯甲烷是气体，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷是液体。
【讲述】在上述反应中甲烷分子中的4个H原子逐一被Cl原子所代替生成了4种四种不同的取代物，像这种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。
【板书】取代反应：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。
【讲述】甲烷在光照下除与氯气发生取代反应以外，还能与其它气态卤素单质发生反应，它与氟气的反应更容易，与溴蒸气的反应更困难，与碘蒸气几乎不反应。但甲烷不能与氯水、溴水等反应，使氯水、溴水等褪色。
【提问与思考】1、在甲烷与氯气的取代反应中那种生成物最多?2、取代反应与置换反应有何区别?
【PPT展示】【小结】
1、甲烷分子的结构特点；说明“甲烷分子是正四面体结构”最基本的实验事实是什么?
2、甲烷主要存在于那些物质中，有什么样的物理性质
3、甲烷的化学性质有哪些?
4、什么是取代反应?它与置换反应有什么区别?
[课堂小结]甲烷的化学性质通常情况下比较稳定，但在一定条件下可以发生燃烧反应、取代反应。它主要取决于甲烷稳定的正四面体结构。取代反应是甲烷的特征反应。
