第一單元化石燃料與有機(jī)化合物第一課時天然氣的利用甲烷【教學(xué)目標(biāo)】(一)知識技能：〔1〕掌握甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)特征，能夠書寫甲烷分子的結(jié)構(gòu)式、電子式。〔2〕掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)。了解取代反響的特征?！?〕了解甲烷的存在和甲烷的用途等?！?〕了解烴、烷烴的概念及烷烴的通式。(二)過程方法：〔1〕通過對甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，掌握分析四氯化碳、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷分析結(jié)構(gòu)的方法。〔2〕通過甲烷分子模型的分析，學(xué)會根據(jù)比例模型、球棍模型分析分子結(jié)構(gòu)的方法。(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)踐活動、探究實(shí)驗(yàn)等，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心科學(xué)、研究科學(xué)和探索科學(xué)的精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，探索新知識的欲望?！窘虒W(xué)難、重點(diǎn)】重點(diǎn)：甲烷的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)難點(diǎn)：甲烷跟氯氣的取代反響【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】﹝展示﹞西氣東輸相關(guān)圖片及神奇可燃冰?！疽搿拷榻B我國天然氣資源，“西氣東送〞工程及其意義。介紹神奇的可燃冰。西氣東輸是我國目前一項(xiàng)巨大的工程，輸送的氣體就是天然氣,天然氣的主要成分是甲烷,目前,農(nóng)村普遍使用的沼氣的主要成分也是甲烷,而且,科學(xué)家從海底發(fā)現(xiàn)了一種新能源—“可燃冰〞,實(shí)際上是甲烷的水合物,據(jù)估計(jì),可燃冰的貯存量能提供人類社會1000年的能源使用.所以,為了合理開發(fā)并利用這些新能源,我們今天要來研究天然氣的利用以及它的主要成分甲烷的性質(zhì).【板書】一、甲烷【展示】一瓶用排水集氣法收集的純潔的甲烷氣體(集氣瓶倒放)。觀察并表達(dá)物理性質(zhì)?！景鍟?.物理性質(zhì)無色、無味的氣體,密度比空氣小,難溶于水?！咎骄炕顒印考淄榈拿芏仍跇?biāo)準(zhǔn)狀況下是0．717g/L，含碳75％，含氫25％，利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定它的分子式解析：甲烷的Mr=0．717g/L×22.4L/mol=16.06g/mol碳原子與氫原子的個數(shù)比為：〔75％/12〕：〔25％/1〕=1：4綜合上述分析：可知甲烷的分子式為：CH4【討論】〔1〕哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明，甲烷中含有氫元素碳元素你能設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)嗎〔2〕甲烷的燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否說明甲烷分子中不含有氧元素【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】點(diǎn)燃集氣瓶中的甲烷氣體,用一個冷而枯燥的燒杯罩在火焰上方,然后在集氣瓶中參加澄清石灰水?！緦W(xué)生活動】觀察現(xiàn)象并總結(jié):火焰顏色是藍(lán)色,燒杯壁上有水霧,澄清石灰水變渾濁,說明產(chǎn)物是H2O和CO2.所以甲烷中一定含有C元素和H元素.【提示】要測定分子式不僅要做定性實(shí)驗(yàn)，更要做定量實(shí)驗(yàn)?！菊n堂練習(xí)】①寫出甲烷的電子式；②寫出甲烷的結(jié)構(gòu)式。討論分子里各原子在空間的分布情況分子式：CH4電子式：結(jié)構(gòu)式:【展示】甲烷分子的比例模型、球棍模型。經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明甲烷分子的結(jié)構(gòu)是正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于正四面體的中心，4個氫原子分別位于正四面體的4個頂點(diǎn)上?！具^渡】既然我們了解了CH4的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，那么甲烷具有哪些性質(zhì)呢【板書】2.化學(xué)性質(zhì)甲烷的穩(wěn)定性在通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，與強(qiáng)氧化劑〔如酸性KMnO4溶液〕、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿均不反響。①甲烷的氧化反響-可燃性CH4+2O2CO2+2H2O甲烷氣體在空氣或氧氣中點(diǎn)燃，完全燃燒時生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱，還伴有淡藍(lán)色的火焰。注意：點(diǎn)燃甲烷與空氣或氧氣的混合氣體時，容易發(fā)生爆炸。因此，在點(diǎn)燃甲烷氣體前，必須進(jìn)行純度檢驗(yàn)，只有純度符合要求的甲烷氣體才能點(diǎn)燃。CH4〔g〕+2O2〔g〕==CO2〔g〕+2H2O〔l〕ΔH=-890kJ/mol【探究質(zhì)疑】1.在空氣中燃燒時火焰呈藍(lán)色的物質(zhì)除甲烷還有哪些解析：還有氫氣、硫、酒精、一氧化碳、硫化氫等。2.甲烷燃燒時，假設(shè)氧氣不充分，可能生成哪些產(chǎn)物解析：除了生成水之外，還可能生成炭黑、CO、，其造成的危害主要是炭黑會導(dǎo)致管道堵塞、氣流不暢，嚴(yán)重時可能引起爆炸，生成的CO會導(dǎo)致人中毒。3.家用燃?xì)庠罴僭O(shè)原來燒液化石油氣〔主要成分為C3H8〕,現(xiàn)要改燒天然氣，應(yīng)如何改造解析：根據(jù)反響方程式：C3H8+5O23CO2+4H2O和CH4+2O2CO2+H2O,可知等體積的液化石油氣和天然氣分別完全燃燒時，液化石油氣消耗氧氣的量多，所以改造的方法是增大燃?xì)膺M(jìn)氣量或減小空氣進(jìn)氣量。【設(shè)問】甲烷還有什么化學(xué)性質(zhì)呢【觀察與思考】甲烷與氯氣反響【提醒】重點(diǎn)觀察部位：量筒內(nèi)氣體顏色的變化，量筒水面上升情況，量筒內(nèi)壁的變化?！敬饛?fù)】量筒內(nèi)氣體黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內(nèi)壁有油狀物質(zhì)生成。【講述】這說明甲烷與氯氣發(fā)生了反響。【學(xué)生練習(xí)】學(xué)生書寫二氯甲烷、三氯甲烷與氯氣反響的化學(xué)方程式?！緩?qiáng)調(diào)】有機(jī)化學(xué)的反響中往往發(fā)生副反響,所以在有機(jī)化學(xué)方程式中用箭號來代替等號【講述】甲烷與氯氣發(fā)生了反響生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和氯化氫。由于氯化氫極易溶于水，產(chǎn)物中只有一氯甲烷是氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都是不溶于水的液體，所以量筒內(nèi)氣體黃綠色褪去、有白霧，水位不斷上升、內(nèi)壁有油狀物質(zhì)生成?！局v述】這種反響類型叫取代反響。【板書】②取代反響：【強(qiáng)調(diào)】該反響的歷程并歸納反響特點(diǎn)。在這些反響里，甲烷分子里的氫原子逐步被氯原子所代替而生成了四種取代產(chǎn)物。有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所代替的反響叫做取代反響。【說明】a.甲烷與氯氣的反響條件為光照，該光照只能是日光漫射，假設(shè)是強(qiáng)光直射那么會發(fā)生爆炸。b.與氯氣相似，其他的鹵素單質(zhì)在氣態(tài)和光照條件下，也可以和甲烷發(fā)生取代反響。【知識拓展】【講述】將甲烷在隔絕空氣加熱到1000度以上,甲烷會發(fā)生分解反響。③熱分解：CH4—→C+2H2【推論】甲烷分解要求的溫度很高，說明甲烷的熱穩(wěn)定性很強(qiáng)?！練w納】甲烷的三大化學(xué)性質(zhì)。【多媒體】展示乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式【提問】1．乙烷、丙烷、丁烷的組成元素是什么2．乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式有什么相同點(diǎn)【板書】二、烷烴【學(xué)生活動】根據(jù)甲烷、乙烷、丙烷的分子式，歸納烷烴的通式【板書】通式：CnH2n+2(n≥1)【分析】分析甲烷、乙烷、丙烷的分子組成，引出同系物的概念。【講述】烴、烷烴的概念，烷烴通式及名稱【板書】同系物：結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差1個或假設(shè)干個“CH2〞原子團(tuán)的有機(jī)化合物的互稱。【總結(jié)】這節(jié)課我們研究了甲烷的分子結(jié)構(gòu)，物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，了解甲烷的性質(zhì)和用途就能幫助我們合理開發(fā)和利用資源，更好地為人類社會的生產(chǎn)和生活效勞。【穩(wěn)固練習(xí)】1.“可燃冰〞又稱“天然氣水合物〞，它是在海底的高壓、低溫條件下形成的，外觀象冰。1體積“可燃冰〞可貯載100～200體積的天然氣。下面關(guān)于“可燃冰〞的表達(dá)不正確的選項(xiàng)是A“可燃冰〞有可能成為人類未來的重要能源B“可燃冰〞是一種比較潔凈的能源C“可燃冰〞提供了水可能變成油的例證D“可燃冰〞的主要可燃成分是甲烷2.天然氣的主要成份CH4是一種會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，前者大。下面是有關(guān)天然氣的幾種表達(dá)：①天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的A是①、②、③B只有①C是①和②D只有③3.1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反響，假設(shè)生成相同物質(zhì)的量的四種取代物，那么消耗氯氣的物質(zhì)的量為A1molB2molC2.5molD4mol4.等物質(zhì)量的甲烷和氯氣組成的混和氣體，經(jīng)較長時間的光照，最后得到的有機(jī)物是①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A只有①B只有②C只有①②③D①②③④5.一定量的甲烷燃燒之后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體重49.6g，當(dāng)其緩緩?fù)ㄟ^足量無水氯化鈣時，CaCl2固體增重25.2g，原混合氣體中CO2的質(zhì)量為A12.5gB13.2gC19.7gD24.4g6.乙烷在光照的條件下與氯氣混和，最多可以生成幾種物質(zhì)A6種B7種C9種D10種7.以下物質(zhì)：①金剛石②白磷③甲烷④四氯化碳，其中分子具有正四面體型的是〔〕A.①②③B.①③④C.②③④D.①②③④8.把1體積CH4和4體積Cl2組成的混合氣體充入大試管中，將此試管倒立在盛有