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第一节《最简单的有机物——甲烷》教案

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：不限
- 适用学校：不限
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※资料简介※
1.能区分结构式和结构简式，会书写C1~C5的烷烃（8种）的结构式和结构简式；并能用普通命名法命名；
2.通过结构式和结构简式的书写，结合比例模型，归纳出烷烃的结构特点（锯齿、单键、旋转、饱和）和烷烃的通式；初步建立烷烃的结构模型（思维模型），并根据甲烷的化学性质类比烷烃的化学性质（取代反应）；
3.了解常温下常见烷烃的物理性质，并尝试用结构决定性质的观点解释这些性质的变化；
4.初步了解同系物、同分异构现象和同分异构体的概念.
1.通过探究了解烷烃与甲烷结构上的相似性和差异性，
2.通过烷烃结构的学习，初步建立烷烃（有机物）学习的思维模型。
1.通过烷烃结构模型的观察、分析；培养学生的探究精神及探究能力，体会“结构决定性质”的思维是认识物质的性质的主要途径之一；
2.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，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。
3. 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。
同分异构体和同系物；常见烷烃的物理性质；烷烃学习的思维模型。
主要是学生有机物立体结构模型的建立，具体体现在如何将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。
实物模型转化为思维模型的方法
通过第一章的学习，学生已经具有了有关物质结构（化学键、影响物质物理性质的结构因素）的上位概念，再通过甲烷的结构和性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度认识并学习有机物性质的有机化学学习模式（典型到一般、结构决定性质）是本节的学习重点和难点。因此，本节教学应遵循认识的渐进发展性原则；紧紧抓住结构与性质的关系展开本节的教学。帮助学生逐步建立有机物学习的立体结构模型（思维模型）。
【复习】叙述取代反应的特征，写出甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式。
（强调：有机物应用结构式或结构简式，连接号用“→”）
【问题】乙烷、丙烷、丁烷、戊烷在组成和结构上，与甲烷有何异同？
【展示】乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的球棍模型（多媒体视频）
通过视频的观察，明确：
（1）组成元素相同；（2）都是由单键形成的“饱和烃”
（3）碳链呈“锯齿”状；（4）C—C、C—H键可以旋转
一、烷烃的结构特点
物质分子式结构式结构简式
甲烷 CH4
乙烷 C2H6
丙烷 C3H8
丁烷 C4H10
戊烷 C5H12
（学生完成）
【问题】根据上述操作所得符合通式CnH2n+2的系列化合物有什么异、同点？
A. 不同点表现在组成上：①分子式不同、相对分子质量不同②相差一个或多个CH2基团
B相同点表现在结构上：
① 单键（只有2种键型，C—C、C—H） ②链状（锯齿形，即链状而非直线）
③ “饱和”——每个碳原子都形成四个单键
④通式：CnH2n+2(n≥1)
二、同系物及其特点（烷烃）
【问题】在甲烷分子的任意一个C—H上，插入一个CH2基团，得到物质A，再在A末端的C—H键中插入一个CH2，得C，依次类推……，得到的系列物质在组成上和结构上具有什么特点？将操作结果填入下表（ppt演示）
比例模型结构式操作分子式

CH4

CH4+1×CH2 C2H6

CH4+2×CH2 C3H8

CH4+3×CH2 C4H10

CH4+4×CH2 C5H12

CH4+m×CH2 CnH2n+2
CH4+m(CH2)==CH2•2H•(CH2)m==(CH2)m+1•2H
==C(m+1)H2(m+1)+2
设n==m+1,有CnH2n+2
m(C?
讲述：符合上述特点的有机物称为同系物。请归纳同系物的概念，并分析其特点。
1. 同系物：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物成为同系物。
2.同系物的特点：结构相似、组成相差若干CH2、有相同的通式、不同的分子式。
问题与思考：同系物的物理和化学性质相似吗？
三、烷烃的性质
（一）物理性质
〖引导学生观察课本p63表3—1 几种烷烃的物理性质〗
〖结论〗①状态变化（记忆常温下为气态的物质）②熔、沸点，密度的变化
【问题】是什么原因使烷烃的熔沸点随碳数的递增依次增大？
（随相对分子质量的依次递增，分子间力依次增大）
（二）化学性质
1.稳定性：通常情况下，烷烃与高锰酸钾等强氧化剂不发生反应，不能与强酸和强碱溶液反应。
2．烷烃与氧气反应：烷烃完全燃烧的通式：CnH2n+2 + O2→nCO2 +(n+1)H2O
3.烷烃的取代反应
甲烷一样，烷烃一定条件下能发生取代反应。因可被取代的氢原子多，取代反应程度和产物均比甲烷复杂。
4.烷烃的受热分解：一般情况下，甲烷高温分解，长链烷烃高温裂解、裂化。
四、烷烃的同分异构现象和同分异构体
问题：丙烷分子中存在哪些化学键，其中C—H健相同吗？在丙烷分子的球棍模型中，插入一个—CH2—基团，有几种方法？得到的物质相同吗？你应该采用什么存在最简单且最全面？
一.建立对称轴
1. 丙烷分子中化学键类型分析

结论：
– 丙烷分子中，含2个C—C非极性共价单键，8个C—H极性共价单键，分为2类，如上图所示。
2. 操作方法（电脑演示）

用结构式表示操作结果。它们是同种物质吗？
数据观察
正丁烷和异丁烷性质比较
名称熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度
正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788
异丁烷 -159.6 -11.7 0.557
根据表中的数据，你能得到什么结论？
结论      ①熔、沸点、密度：正丁烷>异丁烷
②两者分子式均为C4H10，但属于不同物质。
【问题】是什么原因导致两者性质的差异的？
引导学生书写结构式，并观察比例模型——建立结构决定性质的化学思维方法。
【小结】同分异构体的概念和特征
（一）同分异构现象和同分异构体
①化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。
②具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
（二）同分异构体的特点
①具有相同的分子式，如C4H10 ②不同的结构式或结构简式；
③物理性质有差异；异丁烷的熔点、沸点均低于正丁烷
推广：带支链的同分异构体，熔点和沸点低于直链的。支链越多，熔沸点越低。
① 碳数越多，同分异构体的数目越多。
练习：写出C5H12的所有结构简式
小结
1. 烷烃的概念及其结构特点 ①直链——锯齿 ②单键——只有2类单键
③饱和——碳原子的4个价电子均以单键结合 ④通式——CnH2n+2
（二）同系物:符合同一通式，结构相似的不同有机物
（三）同分异构现象和同分异构体 ①概念和特点 ②书写方法
（四）烷烃的命名：“普通命名法”
① 不同碳原子10内用：“十天干”，>10直接用碳数命名
② 同分异构体：用“正、异、新”为词头
【练习】
1. 下列各组物质中，互称为同分异构体的是(     )
    A．水与冰          B．O2与O3
    C．和
    D．和
2. 下列分子只表示一种物质的是(     )
      A．C3H7Cl   B．C3H8
      C．C5H12   D．C4H10
3. 下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是(     )
     A．CH3CH2CH2CH3
     B．CH3CH(CH3)2
     C．CH3C(CH3)3
     D．(CH3)2CHCH3CH3
附：烷烃同分异构体书写的一般步骤
一．一般原则
1.先写出碳原子数最多的主链。
2.写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。
3.写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推。
二．实例分析
现以C6H14为例，基本步骤如下：
1.将分子中全部碳原子连成直链作为母链

2.从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架有两种：

注意　不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。
3.从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架结构有两种：

②位或③位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。
所以C6H14共有5种同分异构体。
特别提醒　书写同分异构体时一定要做到“有序”和“等效”，即思维的有序性和碳原子的等效性，避免遗漏和重复。同时要注意总结规律，如：①烃的一元取代物种类数等于烃中等效氢原子的种类数，②一种烃如果有m个氢原子，那么它的n元取代物与(m－n)元取代物种类相等。
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