2023年最简单的有机物甲烷 超长精品讲义.pdf

学习必备 欢迎下载 第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机物甲烷（第 1 课时）三维目标 知识与技能：1.使学生掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四面体结构；2.掌握甲烷的化学性质，了解有关实验的结论，了解取代反应；3.了解甲烷的存在和甲烷的用途等。过程与方法：1.通过实践活动（模型制作）、探究实验、模型、图表、图片、甲烷、烷烃的多多媒体动画等，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神。2 培养学生用新概念理解知识的能力；培养学生设计实验、动手实验、观察现象，并根据实验现象得出可能的规律的能力。情感态度与价值观：1.通过甲烷的分子结构的探究，解析其可能有的性质，并设计实验来证明，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望，且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。2.使学生初步掌握研究物质的方法结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论，再辩证地解析结论的适用范围。教学重点:甲烷的结构和甲烷的化学性质 教学难点：甲烷的结构、研究某物质的程序和方法。教具准备：多多媒体、两试管 SO2气体、试管、水槽、烧杯、石棉网、酒精灯、铁架台、品红试液、KMnO4溶液、溴水。教学过程：新课导入 图片导课 多多媒体展示常见的有机化合物的图片，让学生欣赏图片。【动画】由“碳”“氢”两个字的底部偏旁组成“烃”。新闻导课 1.20XX 年月日，我国某地小煤矿发生瓦斯爆炸事件。2.“西气东输”学习必备 欢迎下载 一、甲烷的结构：通过全体学生的探究练习引入甲烷的结构。甲烷的分子式：CH4 甲烷的电子式：电子式：探究问题 1：甲烷分子的真实空间构型可能有哪几种结构呢？（学生讨论）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。师：究竟甲烷的空间结构是怎样的呢？请看甲烷分子的球棍模型和比例模型。实物展示：甲烷分子的球棍模型和比例模型：球棍模型【过渡】：结构决定性质，甲烷的分子结构决定其具有怎样的化学性质呢？二、甲烷的性质 1.甲烷的物理性质【动画模拟】池沼中有沼气 师：由动画请思考：沼气（主要充分是甲烷）有什么物理性质呢？生：甲烷是无色、无臭的气体，比空气轻，极难溶于水。探究问题 2由甲烷的化学式和相对分子质量，你能否求出在标准状况下甲烷的密度呢？（学生练习计算）生：密度是 0.717g/L（标准状况）师：由甲烷的化学式中各原子的连接方式和成键情况解析，你能否预测甲烷的化学性质如何呢？探究实验 3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？【动画模拟】甲烷通过酸性的高锰酸钾溶液动画。2.甲烷的化学性质：甲烷的氧化反应【实验】：点燃甲烷，燃烧，火焰呈淡蓝色。分别用干燥小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上。在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载【生观察】：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。师：从燃烧产物可以得到什么启示呢？你能否写出这个反应的化学方程式呢？生：可以证明甲烷中含有碳元素和氢元素，化学方程式为：CH4+2O2 CO2+2H2O 师：请大家观察这个化学反应方程式与我们以前的学习有什么不同呢？什么原因呢？生：观察、思考后回答：方程式中间用“”（箭头）而不是用“”（等号），这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。甲烷的取代反应【演示实验】：P53 科学探究，观察发生的现象。由现象讨论后得出结论【生观察】：没有光照的试管不变化；光照后的试管壁上出现油滴，试管内的液面上升，气体颜色略微变浅。（色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红。）师：说明 CH4和 Cl2的混合气体在光照下发生了化学反应；量筒壁上出现油滴，说明反应中生成了新的油状物质；试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气压在减小，即气体总体积在减小。【动画模拟】：学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学动画 CH4的四种氯的取代产物都有什么性质呢？请填写下表？化学式 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 常温状态 名称（俗名）溶解性 在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 用途 取代反应与置换反应的比较表 取代反应 置换反应 可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质 反应物生成物中一定有单质 反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大 在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序。分步取代，很多反应是可逆的 反应一般单向进行【知识拓展】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。【例题剖析】例 1甲烷分子是以 C 原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（）ACH3Cl只代表一种物质 BCH2Cl2只代表一种物质 CCHCl3只代表一种物质 DCCl4是非极性分子【例 2】氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体光气（COCl2）：2CHCl3O2 2COCl22HCl（1）上列反应_。（填选项符号，下同）A属于取代反应 B不属于取代反应 在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载（2）为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是_。ANaOH（aq）BAgNO3（aq）CHCl（aq）D水 E湿润的蓝色石蕊试纸 F湿润的无色酚酞试纸【例 3】若要使 0.500 mol CH4完全和 Cl2发生取代反应，且生成的四种氯代物的物质的量相同，试求所需 Cl2的物质的量。课堂小结本节课我们开始了对有机物的学习，认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质：氧化反应、取代反应、受热分解反应，学习中重点应对甲烷和 Cl2的取代反应加以理解，当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。布置作业：【板书设计】【活动与探究】1.查阅资料了解西气东输的有关知识,认识甲烷在工农业生产和人民生活中的重要作用.2.调查沼气在农业生产中的作用,了解我国沼气的使用历史和现状.3.用橡皮泥、木棒等代用品制作甲烷等常见烷烃的简易模型。并让学生对自己的作品进行评价，在活动中加深学生对空间模型的认识，同时也教给学生学习有机物分子结构的简单方法。第一节 最简单的有机物烷烃（第 2 课时）三维目标 知识与技能：1、使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。2、使学生掌握饱和链烃、烃基的概念和烷烃的同分异构体的写法及其命名法。在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 3、通过同系物、同分异构现象的教学，使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。4、通过烷烃分子通式的总结推导过程，学会用“通式思想”认识同系物的有机物的组成特征。过程与方法：1、基本学会烷烃同分异构体的解析方法，能够书写 5 个碳原子以下烷烃的同分异构体结构简式。2、从甲烷性质推导到烷烃的性质的过程中，学会从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法。情感态度与价值观：使学生初步掌握研究物质的方法结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论，再辩证地解析结论的适用范围。教学重点：烷烃的性质，同分异构体概念的学习及同分异构体的写法 教学难点：同分异构体概念的学习及同分异构体的写法 教具准备：多媒体、结构模型 教学过程：【投影】：几种常见有机物分子的结构式 师：在有机物中，有许多物质具有与甲烷相似的结构，如投影中 A组物质。也有许多物质结构与甲烷不相似，如投影中 B 组、C 组、D 组物质。请同学通过对比找出 A组物质在结构上有别于其他几组的特点。请同学阅读课本 5455 页烷烃概念。一：烷烃：烃的分子里碳原子间都以单键互相相连接成链状，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。在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 生：由甲烷 CH4,乙烷的 C2H6和丙烷的 C3H8，可以推出对 n 个碳原子，烷烃的通式：CnH2n+2(n1)小结：烷烃的习惯命名法 根据分子里所含碳原子数目 碳原子数 110：用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。（异丁烷）碳原子数在 11 以上，用数字来表示，如：十二烷：CH3(CH2)10CH3 相同碳原子结构不同时如：CH3CH2CH2CH3（正丁烷）CH3 CH（CH3）CH3 同系物的定义是指：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团的物质互相称为同系物。甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。强调“结构相似”和“分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团”。关于烷烃的知识，可以概括如下：烷烃的分子中原子全部以单键相结合，它们的组成可以用通式 CnH2n+2表示。这一类物质成为一个系统，同系物之间彼此相差一个或若干个 CH2原子团。同系物之间具有相似的分子结构，因此化学性质相似，物理性质则随分子量的增大而逐渐变化。师：烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基，用“R-”表示；烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基，如-CH3叫甲基、-CH2CH3叫乙基；一价烷基通式为 CnH2n+1-）二：同分异构现象和同分异构体 师：请写出 C4H10的结构简式？CH3 生：练习写出 CH3CH2CH2CH3 CH3 CHCH3（讨论写出）正丁烷 异丁烷 在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 正丁烷和异丁烷虽然组成和分子量相同，而结构不同造成的。造成其物理性质有很大差 异。可见，由于碳原子既可形成直链，又可形成支链，所以分子式相同的烷烃，可形成多种不同物质。这种现象称为同分异构现象，这些化合物之间互称为同分异构体。（让学生自己总结同分异构现象和同分异构体的概念，然后阅读教材并比较异同。）1同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。2同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。3同分异构体的书写方法：（以 C5H12为例）（1）先写出最长的碳链：CCCCC（氢原子及其个数省略了）（2）写少一个 C 的直链，把剩下的 C 作支链加在主链上，依次变动位置。CCCC CCCC C C 这两种结构相同，为同一种物质。（3）写少两个 C 原子的直链，剩下的 2 个 C 作一个支链加在主链上。CCC 但与（2）中 CCCC 为同一种结构 C C C 剩下的 2 个 C 原子分成 2 个支链加在主链上。C CCC C（4）分别加上氢原子，得三种同分异构体结构式，用系统命名法命名。【知识拓展】在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 师：很显然，碳原子多一些，使用正、异、新的命名方法已不能满足需要。随着碳原子数增多，同分异构体的数目也增多。怎么办？这节课我们将学习一种通用的命名法则，从而可以叫出各种烷烃的名称。【板书】烷烃的命名 师：1892 年，在日内瓦召开的国际化学会议上，拟定了有机物系统命名原则，叫做“日内瓦命名法”。它解决了命名的困难，使有机物的命名得到统一。我国一方面采纳“日内瓦命名”原则，同时考虑我国的文字特点，制订有机物的命名法。三：烷烃的命名 系统命名法 命名步骤：选定分子中最长的碳链为主链，并按主链上碳原子的数目称为“某烷”。把主链中离支链最近的一端为起点，用阿拉伯数字给主链上的各个碳原子依次编号 定位，以确定支链的位置。把支链作为取代基，把取代基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直链上所处的位置，并在数字与取代基名称之间用一短线隔开。【例题剖析】【例 1】1 2 3 4 5 CH3CHCH2CH2CH3 2甲基戊烷 CH3 相同的取代基，将取代基合并起来，用二、三等数字表示，在用于表示取代基位置的阿拉伯数字之间用“，”隔开；如果主链上有几个不同的取代基，就把简单的写在前面，把复杂的写在后面。4 3 2 1 例 2 CH3 在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 CH3CH2CCH3 2，2 一二甲基丁烷 CH3 7 6 5 4 3 2 1 例 3 CH3CH2CH2CHCHCH2CH3 4甲基3乙基庚烷 CH3 CH2 CH3【投影】1给下列有机物命名。【板书】四、烷烃的通性：【多多媒体】常见烷烃的物理性质比较表 名称 结构简式 常温时的状态 熔点/沸点/相对密度 甲烷 CH4 气 182 164 0.466*乙烷 CH3CH3 气 183.3 88.6 0.572*丙烷 CH3CH2CH3 气 189.7 42.1 0.5853*丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 138.4 0.5 0.5788 戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 130 36.1 0.6262 癸CH3(CH2)8CH3 液 29.7 174.1 0.7300 在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 烷 十六烷 CH3(CH2)14CH3 液 18.2 287 0.7733 十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780【板书】1.烷烃的物理性质：（1）熔、沸点有规律递变：a.随碳原子数目增多，熔沸点升高。b.C 原子数目相同时，支链越多，熔沸点越低。（2）烷烃的密度随 C 原子数目增多而增大，但密度均小于 1，比水轻。（3）烷烃均不溶于水，液态烷烃和水混合会分层，且均在上层。(4)分子里碳原子数等于或小于 4 的烷烃在常温常压下都是气体，其他烷烃在常温常压下都是液体或固体；【板书】2烷烃的化学性质：.烷烃化学性质较稳定，常温不和强酸、强碱、强氧化剂等反应，不能使酸性 KMnO4和溴水褪色。（2）烷烃的可燃性 CnH2n+2 O2 nCO2(n1)H2O（3）光照下和卤素单质发生取代反应 下面阅表比较“四同”问题 比较 概念 定 义 分 子 式 组 成 结 构 性 质 同位素 在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 同素异形体 同系物 同分异构体 同种物质 【例题剖析】【例 1】下列物质属同分异构的是_，属同一种物质的是_，属同系物的是_。请同学们说出理由。【例 2.】乙烷(C2H6)与氯气在光照条件下发生取代反应，假设生成了分别有 1、2、3、4、5、6 个 Cl原子的 6 种取代产物，且物质的量都相等。同温同压下，参加反应的 CH3CH3与 Cl2的体积比是几比几？答案：CH3CH3与 Cl2的体积比是 27 例 3 在 101.3kPa、473K 条件下，十一烷以及分子中碳原子数比它小的烷烃均为气态。以下变化中，最初与最终均维持这种条件。A、B、C 三种烷烃（气）分子中碳原子依次增加相同的个数，取等体积的三种气体，分别跟 30mLO2（过量）混合引燃，充分反应后发现：A与 O2反应前后气体总体积不变；B 与 O2反应后气体总体积增加了 4mL；C 与 O2反应后气体总体积为反应前的 1.25 倍。试求：（1）A的分子式及相对分子质量。（2）原任意一种烷烃的体积及 B、C 的分子式。【课堂小结】在学习了甲烷的主要性质和结构之后，再来讨论烷烃的性质和结构就类似于在元素及其化合物知识的学习中，通过由典型到一般的学习和讨论方法，这在有机物的学习中也是一种常见且很重要的方法。在本节教学中，为了加深同学们对烷烃分子结构的认识，在课堂上组织学生以竞赛的形式亲自制作各种分子的模型，这样既有利于学生动手能力在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地学习必备 欢迎下载 的发展，也有利于逻辑思维能力的提高。对于本节的重点“烷烃的性质”在教学中注重运用了比较、解析、自学讨论等方法，以利于同学们理解和掌握。板书设计【活动与探究】1.用橡皮泥、小木棒等自己动手制作常见烷烃的比例模型、球棍模型，互相交流，评比。2.查阅资料，了解有关烷烃的系统命名等问题。3.现在给每个学习小组发一些小球，(黑色稍大球代表碳原子，红色稍小球代表氢原子)和小棍，要求按照烷烃分子的结构特点，来制作含有五个碳原子的烷烃分子的可能结构的球棍模型，并根据自己所制作的模型写出对应的结构式和分子式，看看哪个小组又准又快。在和甲烷的用途等过程与方法通过实践活动模型制作探究实验模型图表验现象得出可能的规律的能力情感态度与值观通过甲烷的分子结构的探结构解析推测可能的性质设计实验观察现象解析现象得出结论再辩证地