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甲烷
化学与环境科学学院化学专业教育试讲教学设计方案
姓名 学号 甲烷的性质 甲烷的用途 班级 指导教师 教学内容 教学目标：1.了解甲烷的结构式和正四面体结构； 2.掌握甲烷的化学性质； 3.初步掌握取代反应。 教学重点：1.甲烷的分子结构； 2.甲烷的化学性质，取代反应的概念。 教学难点：甲烷的分子结构与甲烷的化学性质。 教学方法：归纳总结，对比 教学过程： 【引入】我们经常会在新闻报道中听到某个煤矿发生瓦斯爆炸事件，造成人员伤亡。那么 这个瓦斯到底是什么？ 【教师】实际上瓦斯气体的主要成份是甲烷，今天我们就来学习有机物中最简单的一种物质——甲烷。 【板书】第一节 甲烷 【教师】结构决定性质，要学习甲烷的性质，就应该先知道它的结构。 【板书】一、甲烷的结构 【教师】初中我们已经学过甲烷的分子式 【板书】1.甲烷的分子式：CH4 【教师】请画出碳原子和氢原子的结构示意图（让1个学生板演。） 【学生】 【教师】碳原子最外层有4个电子，欲形成8个电子的稳定结构，需要形成4对共用电子对才能达到8个电子的稳定结构；氢原子核外有1个电子，欲形成2个电子的稳定结构，需要形成1对共用电子对才能达到2个电子的稳定结构，所以甲烷是由一个C原子和四个H原子组成。那么甲烷的电子式怎样书写？（由1个学生板演，其余学生在下面练习。） 【板书】2.甲烷的电子式： 1 / 7
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【教师】如果甲烷电子式中的每一对共用电子对用一条短线替代将变成什么样子？ 【板书】3.甲烷的结构式： 【教师】这种用短线来表示一对共用电子的图式叫结构式。 【提问】那么甲烷分子中的原子在空间是如何分布的呢？（学生讨论） 【学生】 讨论结果是可能有两种结构──平面正方形结构和正四面体结构。 【教师】究竟甲烷的空间结构是怎样的呢？ 【教师】经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角109°28′）。 【过渡】我们知道，结构决定性质，甲烷的分子结构决定其具有怎样的性质呢？ 【板书】二、甲烷的性质 【教师】甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的坑气气体的主要成份。这些气体中的甲烷都是在隔绝空气的条件下，由植物残体经过某些微生物发酵的作用而生成的，此外在有地方的地下深处蕴藏大量叫做天然气的可燃性气体，它的主要成分是甲烷。在我国的南海、东海海底已发现天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。 【板书】1.甲烷的物理性质： 无色、无味的气体。比空气轻，极难溶于水。 2.甲烷的化学性质： 【教师】沼气和天然气可以燃烧说明甲烷可以燃烧。 【板书】（1） 【教师】请大家观察这个化学反应的方程式与我们以前学习的有什么不同？ 【学生】（观察、思考后回答）方程式中间用“=”而不用“→”。 【教师】主要因为有机物参加的化学反应往往比较复杂，多有副反应发生，故不用等号。 【教师】甲烷在空气或氧气中的浓度达到一定值（空气中的甲烷含量在5%～15%体积分数范围内）时，遇火花将发生爆炸。新闻报道中煤矿的矿井发生瓦斯爆炸就是这个道理。为了防止爆炸事故的发生必须采取通风、严禁烟火等安全措施。在进行甲烷燃烧实验时，必须先检验其纯度。 【实验】 取一个100ml量筒收集20ml甲烷气体和80ml氯气，倒置在装有饱和食盐水的水槽中，在光照情况下，过了一段时间气体颜色由黄绿色逐渐褪去，量筒内液面上升，量筒壁上出现油状液滴。 【教师】请同学们根据甲烷的结构猜想一下，到底发生了什么反应？ 2 / 7
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【学生】 甲烷与氯气的混合气体在光照下发生了化学反应；试管壁上出现油滴，说明反应中生成了新的油状物质；量筒内液面上升，说明气体总体积减小，可能是生成了一种能溶于饱和食盐水的气体。 【教师】甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成5种物质，4种取代产物，我们称这种反应为取代反应。 【板书】（2)甲烷的取代反应 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。 【教师】我们以前学习过置换反应与取代反应有什么区别和联系呢 取代反应 生成物中不一定有单质 置换反应 反应物和生成物中一定有单质 反应能否进行受温度、光照、有的反应需要一定的条件，有催化剂等外界条件影响 的反应不需外界条件 3 / 7
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反应一般为单方向进行，不可反应逐步进行，很多反应可逆 逆 4 / 7
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【板书】(3).热分解反应：在隔绝空气条件下，加热到1000°C以上，甲烷就会分解成炭黑和氢气。 【教师】性质决定用途，接下来，我们了解一下甲烷的用途。 【板书】三、甲烷的主要用途 1．燃料：天然气的主要成分是甲烷，可直接用来作燃料。 2．化工原料：①甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及 橡胶的添加剂等；②甲烷氯代可以制得一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷（四氯化碳）等重要的化工产品。 【教师】既然甲烷有这么多用途，接下来我们就来学习甲烷的实验室制法 【板书】四、甲烷的实验室制法 1.原料：无水CH3COONa和干燥的碱石灰（NaOH和CaO）。 2.反应原理： 【教师】布置作业。 板书设计： 第一节 甲烷 一、甲烷的结构 1.甲烷的分子式：CH4 2.甲烷的电子式： 3、甲烷的结构式： 二、甲烷的性质 1.物理性质：无色、无味的气体。比空气轻，极难溶于水。 2. 化学性质 （1） （2）甲烷的取代反应： 4 / 7
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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。 （3）热分解反应：在隔绝空气条件下，加热到1000°C以上，甲烷就会分解成炭黑和氢气。 三、甲烷的主要用途 1．燃料：天然气的主要成分 2．化工原料：①高温分解炭黑 ②取代反应的产物做化工原料 四、甲烷的实验室制法 1.原料：无水CH3COONa和干燥的碱石灰（NaOH和CaO）。 2.反应原理： 指导教师评语： 5 / 7
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