四川省宜宾市一中学年高中化学下学期《最简单的有机化合物甲烷》教学设计.docx
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四川省宜宾市一中学年高中化学下学期《最简单的有机化合物甲烷》教学设计
《最简单的有机化合物---甲烷》教学设计
课题
第一节最简单的有机化合物---甲烷
学
习
目
标
知识与技能
1、掌握甲烷的电子式、结构式和甲烷的正四面体结构;
3、掌握甲烷的重要化学性质,并理解取代反应的含义;
4、了解烷烃的结构和性质
4、能正确命名简单的烷烃,能区分同系物,判断同分异构体的种类
过程与方法
1、在探究甲烷结构的过程中,提高空间思维的能力;
2、掌握甲烷和烷烃性质的过程中,逐渐理解“结构决定性质,性质反映结构”并学会运用;
情感、态度
与价值观
1、初步形成对有机化学领域的学习兴趣;
2、认识化学微观世界分子结构的立体美;
3、初步认识“结构决定性质”、“内因、外因辨证关系”等哲学思想;
学习
重点
甲烷和烷烃的结构和性质
学习
难点
甲烷与卤素的取代反应,烷烃的命名和同分异构体的书写
教学
环节
教师活动
学生活动
设计意图
环节一、情境引入
[图片展示]这是西气东输的工程建设示意图,那你们知道它输送的是什么气体吗?
西气东输的主角其实就是天然气,这是俗名,它的主要成分是甲烷。
思考
激发学生的兴趣
环节二、
甲烷的结构及性质
一、甲烷的分子组成与结构
[提问]已知甲烷的密度在标况下是0.717g/L,含碳75%,含氢25%,利用这些数据怎样确定它的分子式?
[板书]分子式:
CH4
[提问]那为什么一个C要结合4个H结合?
而不是3个、5个或者更多呢?
[讲述]C原子有4个价电子,而H原子有1个电子,C原子的1个价电子与H原子的1个电子形成1对共用电子对。
所以,C原子欲形成八电子的稳定结构,则需形成四对共用电子对,所以1个C原子要结合4个H原子。
由此,同学们便可以写出甲烷的电子式。
在我们以后的学习中,常用一根短线来代替一对共用电子对,从电子式便得到结构式,同学们写出甲烷的结构式。
[探究活动]甲烷的空间构型
实验测得甲烷分子中4个C—H键完全相同,每相邻的两个C—H键之间的键角、键长、键能均相等。
思考甲烷的空间构型,并画出空间构型图
[实物展示]甲烷分子的球棍模型和比例模型
空间构型:
对称的正四面体构型
构形特点:
4个C-H键是等价的
[讲述]C位于正四面体的中心,4个H分别位于正四面体的4个顶点上。
[过渡]我们知道了甲烷分子的结构,而结构决定性质。
甲烷这样的结构决定它有怎样的性质呢?
下面,我们进入甲烷性质的学习。
二、甲烷的物理性质及其在自然界中的存在
[展示]装有甲烷气体的储气瓶(瓶中留有少量水),简单介绍仪器名称。
板书1.物理性质:
无色、无味、密度比空气小,极难溶于水。
[讲述]植物在隔绝空气情况下分解能够产生甲烷,在油田和煤矿附近往往有天然气,它们都是“清洁”的燃料,无毒并且热能高。
很多城市由烧煤改烧天然气后,酸雨的危害明显减弱。
[板书]2.存在:
天然
气田、煤矿坑道、池沼
三、甲烷的化学性质
看书61页
探究实验一、甲烷通入酸性高锰酸钾和溴水
现象:
两种溶液均不褪色;
结论:
无发生反应。
[演示实验或视频]实验二、点燃甲烷
[引导]a、理论火焰颜色和实际火焰
颜色的区别
b、提醒点燃之前必须验纯,并与实际生活相联系
[讲述]甲烷与氧气反应,也就是天然气和沼气燃烧的道理所在.但和氢气一样,它也要验纯,当甲烷与空气混合到一定比例时就会发生爆炸,这也就是各种矿难中最主要的一点——“
瓦斯”爆炸,大家看一下瓦斯爆炸造成的危害。
(展示图片)
[板书]
(2)可燃性
CH4+2O2CO2+2H2O
[探究实验]大家看到,甲烷与氧气反应要点燃,那么与比O2氧
化能力更强的Cl2反应时是怎样的呢?
在与氯气反应时只要光照就行了。
是不是就这么简单的反应呢?
同
学们对各种推测可能产生的现象进行预测与分析。
接着,用动画演示展示实验现象和结果,对比之下自然可以知道哪一个推理才是符合实际情况的。
[动画演示]甲烷与氯气的反应
[提问]看完了这段动画,同学们再来总结一下,你看到了什么?
[总结]氯气的黄绿色逐渐消失,瓶壁上有黄
色、无色油状液滴生成。
[讲述]原来甲烷和氯气的反应有个新的名称——取代反应
[板书]取代反应:
有机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。
取代反应和置换反应的区别:
一氯取代:
[讲述]从实验现象我们知道,取代反应过程中甲烷分子的H原子是逐步被Cl原子所代替生成了四种取代物。
同学们在课本写出二氯、三氯、四氯取代的反应方程式。
CH4+Cl2→CH3Cl+HCl
一氯甲烷
光
CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl
二氯甲烷
光
CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl
三氯甲烷(氯仿)
光
CHCl3+Cl2→CCl4+HCl
四氯化碳
总结:
该反应的反应条件和反应物质有何要求?
反应有何特点?
1、反应条件:
光照(室温或暗处不反应)
2、反应物质:
甲烷与纯净的卤素单质发生取代反应,与氯水,溴水不反应。
3、甲烷分子中四个氢原子都可被逐一取代,1摩尔氯气取代1摩尔氢原子,甲烷的卤代物并不是一种,而是四种物质的混合物,
4、有机物参加的反应比较复杂,常有副反应发生,生成副产物,因此有机方程式一般用箭头而不用等号
练习:
1.在光照条件下,将等物质的量的CH4和C12充分反应,得到产物的物质的量最多的是()
A.CH3C1B.CH2C12C.CCl4D.HCl
2.若要使0.5molCH4完全和氯气发生取代反应,并生成相同物质的量的四种取代物,则需要氯气的物质的量为()
A.2.5molB.2molC.1.25molD.0.5mol
3.在光照条件下,下列各组物质几乎没有发生反应的是()
A.甲烷和溴蒸气B.甲烷和氧气混合
C.氢气和氯气混合D.甲烷和氯气混合
归纳总结甲烷的物理性质
动脑分析,并动手计算
电子式:
结构式:
观察,总结,记忆
学生动手做实验,观察现象,分析原因,
动手书写方程式
总结记录
练习,反思
培养学生的观察能力和总结能力
一、甲烷的分子组成与结构
[提问]已知甲烷的密度在标况下是0.717g/L,含碳75%,含氢25%,利用这些数据怎样确定它的分子式?
[板书]分子式:
CH4
[提问]那为什么一个C要结合4个H结合?
而不是3个、5个或者更多呢?
[讲述]C原子有4个价电子,而H原子有1个电子,C原子的1个价电子与H原子的1个电子形成1对共用电子对。
所以,C原子欲形成八电子的稳定结构,则需形成四对共用电子对,所以1个C原子要结合4个H原子。
由此,同学们便可以写出甲烷的电子式。
在我们以后的学习中,常用一根短线来代替一对共用电子对,从电子式便得到结构式,同学们写出甲烷的结构式。
[探究活动]甲烷的空间构型
实验测得甲烷分子中4个C—H键完全相同,每相邻的两个C—H键之间的键角、键长、键能均相等。
思考甲烷的空间构型,并画出空间构型图
[实物展示]甲烷分子的球棍模型和比例模型
空间构型:
对称的正四面体构型
构形特点:
4个C-H键是等价的
[讲述]C位于正四面体的中心,4个H分别位于正四面体的4个顶点上。
[过渡]我们知道了甲烷分子的结构,而结构决定性质。
甲烷这样的结构决定它有怎样的性质呢?
下面,我们进入甲烷性质的学习。
二、甲烷的物理性质及其在自然界中的存在
[展示]装有甲烷气体的储气瓶(瓶中留有少量水),简单介绍仪器名称。
板书1.物理性质:
无色、无味、密度比空气小,极难溶于水。
[讲述]植物在隔绝空气情况下分解能够产生甲烷,在油田和煤矿附近往往有天然气,它们都是“清洁”的燃料,无毒并且热能高。
很多城市由烧煤改烧天然气后,酸雨的危害明显减弱。
[板书]2.存在:
天然
气田、煤矿坑道、池沼
三、甲烷的化学性质
看书61页
探究实验一、甲烷通入酸性高锰酸钾和溴水
现象:
两种溶液均不褪色;
结论:
无发生反应。
[演示实验或视频]实验二、点燃甲烷
[引导]a、理论火焰颜色和实际火焰
颜色的区别
b、提醒点燃之前必须验纯,并与实际生活相联系
[讲述]甲烷与氧气反应,也就是天然气和沼气燃烧的道理所在.但和氢气一样,它也要验纯,当甲烷与空气混合到一定比例时就会发生爆炸,这也就是各种矿难中最主要的一点——“
瓦斯”爆炸,大家看一下瓦斯爆炸造成的危害。
(展示图片)
[板书]
(2)可燃性
CH4+2O2CO2+2H2O
[探究实验]大家看到,甲烷与氧气反应要点燃,那么与比O2氧
化能力更强的Cl2反应时是怎样的呢?
在与氯气反应时只要光照就行了。
是不是就这么简单的反应呢?
同
学们对各种推测可能产生的现象进行预测与分析。
接着,用动画演示展示实验现象和结果,对比之下自然可以知道哪一个推理才是符合实际情况的。
[动画演示]甲烷与氯气的反应
[提问]看完了这段动画,同学们再来总结一下,你看到了什么?
[总结]氯气的黄绿色逐渐消失,瓶壁上有黄
色、无色油状液滴生成。
[讲述]原来甲烷和氯气的反应有个新的名称——取代反应
[板书]取代反应:
有机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。
取代反应和置换反应的区别:
一氯取代:
[讲述]从实验现象我们知道,取代反应过程中甲烷分子的H原子是逐步被Cl原子所代替生成了四种取代物。
同学们在课本写出二氯、三氯、四氯取代的反应方程式。
CH4+Cl2→CH3Cl+HCl
一氯甲烷
光
CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl
二氯甲烷
光
CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl
三氯甲烷(氯仿)
光
CHCl3+Cl2→CCl4+HCl
四氯化碳
总结:
该反应的反应条件和反应物质有何要求?
反应有何特点?
5、反应条件:
光照(室温或暗处不反应)
6、反应物质:
甲烷与纯净的卤素单质发生取代反应,与氯水,溴水不反应。
7、甲烷分子中四个氢原子都可被逐一取代,1摩尔氯气取代1摩尔氢原子,甲烷的卤代物并不是一种,而是四种物质的混合物,
8、有机物参加的反应比较复杂,常有副反应发生,生成副产物,因此有机方程式一般用箭头而不用等号
练习:
1.在光照条件下,将等物质的量的CH4和C12充分反应,得到产物的物质的量最多的是()
A.CH3C1B.CH2C12C.CCl4D.HCl
2.若要使0.5molCH4完全和氯气发生取代反应,并生成相同物质的量的四种取代物,则需要氯气的物质的量为()
A.2.5molB.2molC.1.25molD.0.5mol
3.在光照条件下,下列各组物质几乎没有发生反应的是()
A.甲烷和溴蒸气B.甲烷和氧气混合
C.氢气和氯气混合D.甲烷和氯气混合
归纳总结甲烷的物理性质
动脑分析,并动手计算
电子式:
结构式:
观察,总结,记忆
学生动手做实验,观察现象,分析原因,
动手书写方程式
总结记录
练习,反思
培养学生的观察能力和总结能力
环节三、烷烃的性质及命名
阅读教材62页学与问,观察乙烷,丙烷,丁烷的结构式和分子模型,归纳出分子结构特点,给出烷烃的定义。
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。
)
烷烃的通式:
CnH2n+2(n≥1)
为了书写方便有机物除了用结构式表示外,还可以用结构简式表示:
如丁烷:
A.CH3(CH2)2CH3
对比电子式,结构式,结构简式,最简式,分子式的区别与联系
对比表3-1总结烷烃物理性质变化规律:
物理性质:
分子中碳原子数越多,熔沸点越高,密度越大,碳原子数相同,支链越多,熔沸点越低(组成和结构相似的物质,其相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高)
化学性质:
结构相似,性质相似,烷烃的化学性质与甲烷性质相似
1、稳定性:
不与酸碱反应,不能使酸性高锰酸钾褪色
2、燃烧反应:
3、取代反应:
二、烷烃的命名:
1、习惯命名法:
有几个碳就叫几烷,与含不含支链无关(市以下的用天干甲乙丙丁戊己庚辛…….如甲烷)不含支链的叫正某烷,带一个甲基的叫异某烷,带两个甲基的叫新某烷
如:
乙烷丁烷己烷,十七烷,正戊烷,异戊烷,新戊烷
2、系统命名法:
1.定主链,称"某烷"。
选定分子里最长的碳链为主链,并按主链上碳原子的数目称为"某烷"。
碳原子数在1~10的用甲,乙,丙,丁,戊,己,庚,辛,壬,癸命名.
2.编号,定支链所在的位置。
把主链里离支链最近的一端作为起点,用1,2,3等数字给主链的各碳原子依次编号定位,以确定支链所在的位置.
练习:
指出下列有机物的主链名称,并给主链上的碳原子定位。
3.把支链作为取代基.把取代基的名称写在烷烃名称的前面,在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在烷烃主链上的位置,并在号数后连一短线,中间用"–"隔开。
4.当有相同的取代基,则相加,然后用大写的二,三,四等数字表示写在取代基前面。
但表示相同取代基位置的阿拉伯数字要用“,”隔开;如果几个取代基不同,就把简单的写在前面,复杂的写在后面。
最小原则:
当支链离两端的距离相同时,以取代基所在位置的数值之和最小为正确。
最简原则:
当有两条相同碳原子的主链时,选支链最简单的一条为主链
1.命名步骤:
(1)找主链——最长的主链;
(2)编号——靠近支链(小,多)的一端;(3)写名称——先简后繁,相同基请合并。
2.名称组成:
取代基位置——取代基名称——母体名称
3.数字意义:
阿拉伯数字——取代基位置汉字数字——相同取代基的个数
小结:
有机物的系统命名遵守:
1,最长原则2,最近原则3,最小原则4,最简原则
练习:
【投影】1.给下列有机物命名。
2.某烷烃的结构为:
,下列命名正确的是
A.1,2-二甲基-3-乙基戊烷B.3-乙基-4,5-二甲基已烷
C.4,5-二甲基-3-乙基已烷D.2,3-二甲基-4-乙基已烷
3.对于结构简式为(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH(C2H5)C(CH3)3的烃命名时,其主链上的碳原子的数目是()
A.6B.7C.8D.9
4.下列有机物的命名正确的是()
A.2一乙基丁烷B.2,4一二甲基戊烷
C.1,3,4-三甲基己烷D.2,4,4一三甲基戊烷
三、同系物:
概念:
结构相似,组成上相差一个或n个CH2的化合物互称为同系物
注意:
1、结构相似,同一类物质
2、组成上相差n个CH2
3、通式相同
甲烷、乙烷、丁烷、己烷等都互为同系物
四、同分异构体:
概念:
分子式相同,结构不同的化合物互称为同分异构体。
如正戊烷,异戊烷,新戊烷互称为同分异构体。
烷烃同分异构体的书写方法:
1.力求顺序性
按一定的顺序进行书写,可有效避免遗漏、重复现象的发生,顺序为:
无支链→有一个支链(先甲基后乙基)→有两个支链……;支链的位置:
由中到边但不到端。
当支链不止一个时,彼此的相对位置应是先同位再到邻位后到间位……
2.采用对称性
在同分异构体的书写中若将原子在空间的排列看作是几何图形的话,则可利用几何中的对称性知识,以解决重复书写同分异构体的问题,使书写过程得到简化。
3.做到简约性
所谓简约性是指在书写同分异构体的最初阶段,只写出有关碳原子间的排列情况(即碳骨架),氢原子开始时均不写出,待碳原子间的排列顺序确定后,再依据碳为四价用氢原子补齐碳的剩余价键。
例题、写出分子式为C6H14的所有同分异构体的结构简式。
解析:
按照上述步骤先写出只有碳原子的结构(称为碳骨架)。
(1)无支链:
C—C—C—C—C—C
(2)有一个支链:
(3)有两个支链:
在
(2)中主链碳原子以③号碳为对称点,②、④号碳原子对称,故甲基连在②号碳原子上与连在④号碳原子上一样。
(3)中以②、③号碳原子之间的键的中点为对称点。
②、③号碳原子对称,两个甲基连在②号碳原子上与连在③号碳原子上一样。
故共有5种碳骨架,再根据价键理论用H补齐C的剩余价键。
、
、
点拨:
作为基本常识,当主链碳原子数目少于5个时,烷烃分子中不可能有乙基作支链,主链碳原子数目少于3个时,烷烃分子中不可能有支链,首尾碳原子上不可能有烃基作取代基,②号(或倒数第②号)碳原子上无乙基。
练习:
C5H12,C7H16的同分异构体
阅读教材,自主学习
练习
练习
环节四、课堂巩固练习
1.写出下列各种烷烃的结构简式
(1)2,3,3-三甲基戊烷__________________________________
(2)2,3-二甲基-4-乙基已烷___________________________________
(3)相对分子质量为100且支链有乙基的烷烃_________________________
2.命名下列烷烃.
⑴
______⑵
___________
3.下列各组物质①O2和O3②H2、D2、T2③12C和14C
④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CH2CH3⑤乙烷和丁烷
⑥CH3CH2CH2CH(C2H5)CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5⑦NH4CNO和CO(NH2)2
⑧
互为同系物的是__________,互为同分异构体的是_____________
互为同位素的是______,互为同素异形体的是__________,
是同一物质的是__________。
解题能力形成及提高
本堂小结:
当堂检测、
布置作业
板
书
设
计