1、最新高中化学高一化学天然气的利用甲烷1 精品甲烷第一课时教案体验探究过程领悟学科思想一、设计思想本节教材内容较少，学生对CH4又有一定的了解，若按教材内容简单设计和施教，只让学生了解CH4的分子结构和主要的性质，就难以激发学生的学习兴趣。为了更好的激发学生的求知欲望，体现新课程的三维目标，体验探究过程和领悟学科思想。本课以CH4为例，让学生去体验有机物从发现、定性和定量研究其组成，确定其分子结构，猜测和实证研究其性质这样一个探究过程。同时，在学生己有的认知发展区内，根据遗忘规律和同化原理，既复习旧知识又同化新知识。该案例具有人本性、情景性、基础性、合作性和探究性等特色。二、教材和学情分析课程标
2、准和学科教学指导意见对本节课教学的要求是认识化石燃料综合利用的意义，了解CH4的空间结构和主要性质。本节教材开篇简单介绍了三种不能再生的化石燃料的存在、加工和利用。在初中，学生已经了解了CH4的燃烧反应和一些主要用途。在此基础上，本节教学内容将进一步介绍CH4的分子结构、主要的化学性质（燃烧氧化、取代反应、受热分解）及其应用。按照课程标准和学科指导意见的发展要求，学生要了解CH4的正四面体空间结构。可教材只给出了CH4的结构式，而结构式只能表示CH4分子中各原子之间的排列方式，不能真实地反映CH4的正四面体结构。由于高一学生对分子空间结构的知识了解很少，本案例以学生熟悉的碳、氢原子结构为依据，
3、让学生书写CH4的电子式、结构式。然后，施教者通过展示外加正四面体金属框的CH4分子的球棍模型让学生观察，学生通过观察，既培养了表象能力，又认识了CH4的正四面体空间结构。教材在介绍CH4的性质时，只在学生了解了CH4物理性质的基础上，重点叙述了CH4与氯气发生取代反应的性质，简单介绍了CH4燃烧和CH4受热分解的性质。而我以为这三个性质其实质都是CH4分子中的碳氢键在一定条件下断键并重新成键的过程。我就结合专题1和专题2刚学过的化学反应为什么有能量变化，CH4属于氢化物，而氢化物的稳定性与元素在周期表的相对位置有何关系为切口，组织学生讨论。使教学重过程，重理解。达到“之其所以然”的效果。三、
4、教学目标1.知识与技能：了解甲烷的正四面体结构，掌握甲烷的物理性质和化学性质，了解取代反应。2.过程与方法：以甲烷的结构为例，认识有机物分子具有立体结构，初步培养学生空间想象能力。运用实验、观察等手段，结合元素周期律，利用分类、比较思想，同化和探究新知识，提高迁移能力。3.情感态度与价值观：通过能源危机及可燃冰开发情况的了解，让学生感受到化学科学与生产和社会发展的密切联系，增强社会责任感，并体验科学探究的喜悦。四、重点难点1教学重点：甲烷的化学性质，取代反应。2教学难点：甲烷分子的空间结构，甲烷的取代反应。五、教学策略与手段1主要教学模式：信息加工模式。2主要教学策略：启发式和发现式教学策略。
5、3主要教学手段：化学实验；球棍模型和漂亮的图片；多媒体。六、课前准备1学生的学习准备：课前准备好教材、草稿纸、笔记本和笔。2教师的教学准备：精心备课，做好课件。3教学环境的设计与布置：多媒体教室。4教学用具的设计和准备：准备3瓶用排水法收集的甲烷气体（用橡胶塞塞紧，倒置），新制的澄清石灰水一瓶，酸性高锰酸钾溶液一瓶。火柴一包，干燥烧杯一只。七、教学过程【显示材料】在全球石油储量仅够再用50年的今天一种可以取代石油的天然能源“可燃冰”进入了人们的视野。早些时候，广州海洋地质调查局宣布中国南海海域“可燃冰”调查获得重大进展，将于明年实施钻探工作以获得实物样品，并有望在2020年进行商业开采。截至目
6、前，中国已经在南海北部陆坡南沙海槽和东海陆坡等3处发现“可燃冰” 。科学家们称，青藏高原羌塘盆地多年冻土区也可能蕴藏着大量的“可燃冰”。中国南海海域的“可燃冰”能源总量相当于中国陆地石油天然气资源的一半。迄今为止，世界上已探明“可燃冰”所含有的有机碳总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的两倍以上，可满足人类未来1000年的能源需求。【学生活动】请某位学生朗读上边的材料，其他学生认真听读。【设计意图】让学生了解能源危机、可燃冰开发的近况和我国南海丰富的“可燃冰”贮藏量，目的是增强学生的社会责任感、民族自豪感和激发学习兴趣，同时引出甲烷的课题。【教师说明】1、呈现“可燃冰”燃烧的图片：可燃冰的主
7、要成分就是甲烷，它是人类未来1000年的能源主流。况且至今还未被开采，我们很有必要一起来研究这种物质，了解这种物质的有关性质。2、从图片来看，可燃冰能够燃烧，而能燃烧的物质绝大多数都含有碳、氢元素。拿出一瓶甲烷，请学生讨论交流，设计一个简单实验来证明甲烷中含有碳、氢元素。【学生活动】学生讨论交流，设计实验证明甲烷中是否含有碳、氢元素。【师生互动】 师生讨论，确定实验方案。【学生实验】点燃集气瓶中的甲烷，在火焰上方罩一只干燥的烧杯，看有否水雾形成，然后在集气瓶中加入少量澄清石灰水，塞上橡皮塞充分振荡后，看有否浑浊。通过实验得出结论：甲烷中含有碳、氢元素。【设计意图】让学生明白实验手段是检验物质组
8、成的一种基本方法，并从中体验探究性学习的过程。【显示材料】测定有机化合物中碳和氢的百分含量最常用的方法是燃烧分析法。把已知量的样品放在氧气流中，用氧化铜为催化剂，在750左右使样品全部氧化为CO2和H2O，分别用装有碱石灰的吸收管吸收CO2和装有高氯酸镁Mg(ClO4)2或氯化钙的吸收管吸收CO2和装有高氯酸镁Mg(ClO4)2或氯化钙的吸收管吸收H2O，吸收管的质量预先称好，吸收以后吸收管增加的质量分别为CO2和H2O的质量。对于气体样品，准确量取气体体积，把纯净和干燥的氧气跟样品混合，慢慢通过燃烧管氧化。已知在标准状况下，4.48L甲烷其质量为3.2g，与氧气混合，通入电炉中完全燃烧后，高
9、氯酸镁Mg(ClO4)2增重7.2g，碱石灰增重8.8g，试确定甲烷的分子式。【学生活动】求算甲烷的分子式，书写电子式和结构式。【设计意图】复习有关物质的量的计算，电子式、结构式的书写。拓展视野了解有机物中碳、氢百分含量的测定方法。同时提高学生的阅读理解能力。更为重要的是教给学生一种有机物分析和研究的一般方法（定性分析确定组成元素，定量分析确定分子组成）。对于课时较少，学生学习化学遗忘率较高这一特点，教师在进行教学设计时，要有较强的“温故知新”意识。【展示模型】学生写好结构式后，教师展示比例模型和外加一个正四面体金属框的CH4球棍模型。【学生活动】学生通过观察CH4的球棍模型和比例模型，得出甲
10、烷分子是正四面体的空间结构。【设计意图】学生通过观察甲烷的模型，正确认识甲烷的分子结构。同时构建学生的空间想象能力和培养学生的表象能力。【问题讨论】1、一种物质有怎样的化学性质，往往和该物质的类别有关，从CH4的组成来分析，它属于哪一类物质？2、我们知道NH3在一定条件下能分解，结合N、C元素在周期表的位置，请你们来分析甲烷受热是否能分解？为什么？【学生活动】1、 小组交流和讨论以上二个问题。2、 通过讨论得出结论：甲烷受热能分解。3、 书写CH4受热分解的化学方程式。【问题解决】1、根据甲烷受热分解的过程分析，请你谈谈甲烷在空气中燃烧的反应原理。2、在恒压条件下，8gCH4在O2中完全燃烧后
11、，生成二氧化碳气体和液态水，放出444.8kJ的热量，请写出CH4燃烧的热化学方程式。3、甲烷和氧气能发生氧化反应，那么甲烷与氯气混合在一起你认为能发生反应吗？你猜测的依据是什么？【设计意图】体验分类思想对化学学习的作用，体验结构决定性质的思想。利用分类、比较思想，结合元素周期律这一理论知识，同化了甲烷3个重要的化学性质。同时又复习了热化学方程式的书写。【播放录像】 CH4与Cl2发生取代反应的实验录像。【问题讨论】1、 量筒内壁出现的油状物是什么？（提示：CH3Cl是难溶于水的气体，CH2Cl2和CHCl3是难溶于水的液体）2、 量筒内的液面为什么会上升？【学生活动】1、 小组交流和讨论以上
12、二个问题。2、 书写CH4与Cl2发生取代反应的化学方程式。3、 结合教材中取代反应的定义说明CH4与Cl2发生取代反应的过程。【播放动画】多媒体呈现该取代反应断、成键的过程。【设计意图】 培养学生的观察能力，分析能力和口头表达能力。正确理解取代反应的定义。【学生讨论】 甲烷与氯气反应为什么既有CH3Cl，还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4？【设计意图】 让学生体验“甲烷分子的空间结构与甲烷的性质有密切的联系”这一化学思想。【提出问题】甲烷在点燃的条件下能被氧气氧化，酸性KMnO4也是一种强氧化剂，甲烷能被酸性KMnO4氧化吗？【学生实验】在装有甲烷气体的试管中快速滴加一滴管酸性KMnO4
13、溶液，立即用塞子塞住，不断振荡，观察实验现象。【设计意图】通过实验学生发生认知冲突，顺化新知识。【学生活动】请学生归纳小结本节课的内容。【设计意图】培养学生的归纳整理能力。八、知识结构或板书设计九、作业设计1.有关“西气东输”的说法错误的是（）西部的天然气输送到东部西起新疆，东至上海的“西气东输”工程已经完工西部的天然气资源在我国经济建设中发挥着很大的作用西部的煤气输送到东部2.在下述条件下，能发生化学反应的是（ ）A.甲烷与氧气混合置于光照下B.甲烷在隔绝空气的条件下加强热 C.甲烷与溴蒸气混合置于光照下 D.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中3. “可燃冰”又称“天然气水合物”它是在海底的高压低
14、温条件下形成的，外观象冰。1体积“可燃冰”可储载100200体积的天然气。下面关于可燃冰的叙述不正确的是（ ）A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源B.“可燃冰”是一种较洁净的能源C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证D.“可燃冰”的可燃成分是甲烷4.在常温下，把一定量的甲烷与氯气放在试管中混合，并放在光亮的地方一段时间，下列说法正确的是（ ）A.容器内原子总数不变 B.容器中分子总数不变 C.容器内压强不变 D.它们发生了取代反应5.曾被广泛使用的制冷剂氟利昂（CHFCl2）可以有甲烷制得，甲烷与氯气发生取代反应的生成物CHCl3和氟化氢（HF）气体发生取代反应就能得到。请同学们写出CH
15、Cl3和氟化氢（HF）反应的化学反应方程式6.可燃冰蕴藏在地球高纬度的永久冻土带或深海海底100300m的地下。可燃冰是甲烷在低温高压条件下吸入水分子而形成的结晶体。其燃烧时二氧化碳的排放少，因此，天然可燃冰是一种理想的清洁能源。已知可燃冰的密度是1g/cm3，可燃冰中n（H2O）：n（CH4）=6.7:1，求：每立方米可燃冰中能释放甲烷气体的体积（标准状况）。十、教学反思教学实践证明：对于主动学习、善于思考和重视学习过程的学生来说，使用该案例教学，课堂氛围热烈，学生参与积极，教学效果好。但遇到平时只注重结论、不注重过程教学的学生来说，利用该案例教学，45分钟无法完成，教学活动的设计还要作适当调整。
