第1个回答 2013-06-13
. 甲烷的化学式、性质和用途
2. 甲烷的化学性质，取代反应的概念
教学难点:
甲烷的结构和甲烷的化学性质
教学辅助设备:
甲烷的分子结构模型（球棍模型和比例模型）；化学试验仪器；多媒体教学设备。
教学过程:
引言:
从今天起，我们将学习有机化合物的知识。有机化合物与人类的生活有密切的关系，在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。
在有机化学中我们将学习烃、烃的衍生物、糖类、油脂、蛋白质及合成材料等。
最早，人类只能从动植物体中取得一些有机物。后来，人类能通过非动植物体制取有机物。如今，人类不但可以合成自然界里已有的许多有机物，而且还能合成出自然界里原来没有的多种多样性能良好的有机物。
因二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等具有无机化合物的性质，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐外，绝大多数含碳的化合物都是有机化合物。
目前，人类从自然界发现和人工合成的有机物已经超过二千万种，这个数字已远远超过无机化合物。
有机化合物种类和数目繁多的主要原因是碳原子的结构所决定的.
一、甲烷的组成和结构
根据我们所学知识，请一位同学上来画出碳原子和氢原子的结构示意图
已知甲烷是仅由碳、氢两种元素组成，且甲烷是最简单的烃。你能否从碳氢原子的结构分析并推出甲烷的分子式吗？允许小组讨论（学生积极思考问题，教师找一个学生总结讨论结果。）
因为碳原子最外层有4个电子，欲形成8电子稳定结构，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，所以甲烷的分子式为CH4。
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。）
这种用短线来表示一对共用电子的图式叫结构式。
那么甲烷分子中的原子在空间是如何分布的呢？（学生讨论）
学生小组讨论: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。
教师活动:究竟甲烷的空间结构是怎样的呢？
（实物展示：甲烷分子的球棍模型和比例模型。）
（学生相互传看两种模型，同时相互之间对自己课前制作的甲烷模型〔参照教材上的“实践活动”栏目或用橡皮泥、木棒等代用品制作的简易模型〕进行评价，在活动中加深对甲烷空间结构的认识。）
陈述和板书: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′）。
甲烷的性质
物理性质：甲烷是无色、无臭的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。
甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。
有些地方的地下深处蕴藏着大量叫做天然气的可燃气体，它的主要成分也是甲烷，按体积计算，天然气中一般约含有甲烷80%——97%。
通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。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。
1．甲烷的氧化反应
[实验]点燃甲烷，燃烧，火焰呈淡蓝色。分别用干燥的小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上，可以发现干燥的小烧杯内有无色液体生成，沾有澄清石灰水的小烧杯罩石灰水变浑浊。
CH4+2O2 CO2+2H2O
[实验]把甲烷通入盛有酸性高锰酸钾溶液中，观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色？
从实验中可知溶液颜色没有变化，说明甲烷与高锰酸钾不发生反应。
2．甲烷的取代反应
[实验]取一个100mL的量筒，用排饱和食盐水的方法收集20mLCH4和Cl2，放在光亮的地方，日光不要直射，等待片刻，观察发生的现象。
[由现象讨论后得出结论]
现象：量筒壁上出现油滴，量筒内的液面上升，气体颜色略微变浅。
结论：（学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学软件）
甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成五种物质，四种取代产物。
有机物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叫做取代反应。
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，其中四氯甲烷又叫四氯化碳，三氯甲烷又叫氯仿，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂。
3．甲烷的受热分解
在隔绝空气的情况下，加热至10000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。
CH4 C + 2H2
氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶和染料的工业原料。
总结:同学们，我们今天学习了有机物的概念以及甲烷的结构，性质，用途等，重点是要掌握甲烷的结构性之间的关系以及取代反应这一全新的反应，通过这一节课的学习，相信大家对有机物以及其学习方法都有了一定的认识，对于今后学习有机物奠定了基础，而且我们也了解了天然气是一种洁净的燃料，会在今后更广泛地应用，取代那些已产生环境污染的燃料，同时它也是极易燃烧爆炸的，所以一定要注意其在生产生活中的安全操作。