必修2 第三章 有机化合物
第一节《最简单的有机化合物――甲烷》教学建议
广州市第四中学 陆伟斌
一、教材分析 1．功能和地位
必修模块的有机化学具有双重的功能，从有机化学在生活中的广泛应用看，本章作为“通识”教育，有利于培养学生的基本科学素养，让学生认识到有机化学已经深入到生活的各个方面，能够用所学的知识解决常见的生活现象和物质用途；从高中课程体系看，必修的内容为进一步学习有机化学的学生打下最基本的知识基础、帮助他们认识有机化学的概况、主要研究方法。
因此，通过本章的学习，学生既要感受到有机“有用”，也要掌握到基本方法，让最为基本的观念植根于脑海中，能够把这些观念作为选修5的生长点。本节内容中，这些基本的观念包括：①碳四价；②所有饱和碳原子的四个共价键向四面体的四个顶点延伸，因此，甲烷分子是空间结构的正四面体分子，烷烃中的碳链呈锯齿状；③同分异构体是有机物的普遍现象，不能够简单的用分子式表示具体的有机物；④有机反应常常需要通过分析“化学键的变化情况”来认识反应产物；⑤碳骨架的多样性。
2．内容的选择与呈现
人教版教科书选取“甲烷”作有机化学内容的开端，不仅因为甲烷是最简单的有机物，性质稳定、典型，容易学习，还在于帮助学生认清有机物的主角――碳原子的成键特点。由此类推出“烷烃”，通过学习烷烃，可以认识到有机物的骨架――碳架的结构特点。由于碳骨架的多样性、同分异构现象普遍，我们不能仅仅从组成的角度认识有机物，还必须深入到分子结构的角度去理解有机物的性质，加深结构决定意识的基本观念。
由于涉及共价键、空间构型、碳骨架的结合方式等抽象的微观概念，教材提供了大量的图片、图式、模型。制作四面体模型的“实践活动”为学生认识碳原子的结构特点提供感性素材。通过微观结构的形象化，让学生直观地看到碳原子的“结构”，从而植根于脑海中。将来在没有形象提示的情况下，同样能够想象出碳原子的成键方向（键角），实现实物模型到思维模型的转化。甲烷氯代的“科学探究”除了帮助学生认识取代反应外，还可以真实地感受到有机反应的特点（反应速率慢、副反应多等）。 二、教学目标 1．知识与技能：
（1）会写甲烷的分子式、结构式，知道甲烷的结构特点，初步了解饱和碳原子的成键特点。 （2）知道甲烷的物理性质，了解甲烷及其取代反应产物的主要用途
（3）知道甲烷的化学性质比较稳定，能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式。
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（4）知道取代反应的概念和甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。
（5）了解烷烃的组成、结构和通式，初步了解碳链的结构，运用烷烃的通式熟练写出各种烷烃的分子式；类推烷烃的物理性质和化学性质，认识烷烃的化学稳定性。
（6）知道同系物、同分异构体的概念，知道烷烃同系物的习惯命名法，了解丁烷的同分异构体，能根据结构式判断同分异构体和同系物。 2．过程与方法：
（1）通过书写甲烷的分子式、电子式、结构式，初步认识到有机物结构式的“三重表征”。 （2）通过“实践活动”（可制作模型或使用球棍模型）、阅读和分析球棍模型、比例模型，了解甲烷的空间构型，进一步明确甲烷结构式的含义，初步认识饱和碳原子的成键特点。初步体会有机物分子结构的特点及其性质的影响。
（3）通过“科学探究”引导学生分析实验现象，从表征性抽象到得出结论，建立宏观的实验现象与微观的结构分析之间的联系，
（4）通过观看取代反应的模拟动画或使用模型模拟取代反应的过程，从键的层面认识甲烷的取代反应。
（5）通过p62“学与问”和组装乙烷、丙烷、丁烷三种的球棍模型，认识到烷烃的分子结构特点，逐步使实物模型转化成思维模型，从结构特点演绎出烷烃的化学共性。
（6）通过分析表3-1，归纳出烷烃的习惯命名法、结构简式的书写规则、物理性质（熔沸点、密度、状态）的规律性变化、同系物的概念、烷烃同系物的通式等。 3．情感态度与价值观：
（1）结合生活经验和化学实验，认识烷烃对人类生活的重要性。
（2）通过有机物结构和性质的学习，体会有机物研究的基本思路和方法，初步形成对于有机化学领域的学习兴趣。 三、教学重点、难点
教学重点：（1）甲烷的结构和甲烷的取代反应；（2）同分异构体和同系物。
教学难点：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。 四、教学过程： 课时安排：2课时
第1课时：甲烷的结构、甲烷的性质 第2课时：烷烃。
教学流程：甲烷中原子如何连接→实践活动甲烷结构→性质预测（除燃烧外还有别的性质吗→科学探究→分析实验（获得信息）→归纳取代反应特点→类推烷烃结构（阅读或拼装乙烷、丙烷、丁烷的结构模型）→烷烃性质→同分异构体和同系物→有机物的成键特点。
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（一）第一课时：甲烷
本课时的教学主线分析如图 1所示。
图 1 甲烷的教学主线分析（由广雅中学黄海清老师提供） 1. 甲烷的结构
认识甲烷的结构，核心在于认清饱和碳原子四个价键是向正四面体的四个顶点伸展的。理解这个问题，才可能理解到只有一种二氯甲烷、烷烃的碳链呈锯齿状。
教材60页中的 “实践活动”，让学生亲身动手，积累有机物的主角――碳原子的结构的感性材料。建议学生必须认真完成这个栏目，其中制作“四面体模型”部分（如图2所示）可作为预习任务，小组自行制作，课堂上进行演示、传阅或评比。拼插模型部分可以在课堂上开展。通过实物，建立起思维模型。
教学片段1：
【引言】我们国家有个重要的工程叫“西气东输”，“西”指的是什么地方？“气”指的是什么物质？“东输”到何处？天然气、沼气、坑气的主要成分是什么？什么是有机物？组成有机物的元素主要有哪几种？最简单的有机物是什么？ 【学生】甲烷
【教师】（1）初中学过甲烷的分子式，请同学们写出甲烷的电子式。
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图 1 学生作品“四面体模型”展示（由广雅中学黄海清老师提供）
（2）请把一对共用电子用一根短线来表示。这样写出来的图式叫做结构式 【板书】一、甲烷的结构：甲烷的电子式 甲烷的结构式
【教师】甲烷分子在空间是怎样的形状呢？ 【实践活动】
（1）学生用硬纸板搭建正四面体结构。 【教师】讲解什么是正四面体，结构特点。
（2）每两个人一组发球棍模型，引导学生搭建甲烷的球棍模型。
【教师】哪个球代表碳原子？每个碳原子球上伸出的四个短棍代表什么？氢原子呢？ （3）展示比例模型，让学生看懂比例模型。
【总结】 甲烷分子的比例模型 甲烷分子的球棍模型 甲烷的正四面体结构
2. 甲烷的取代反应
教材设计了“科学探究”栏目，学生首先观察甲烷与氯气反应的实验（可以观察现象清晰的视频，特别是“白雾”、“油状物”的现象；如需亲自演示，可以使用强光灯或太阳灯，加快反应速率），然后获得相关信息和启示。跟其他科学探究一样，此栏目承载着一系列体现本学科思想方法的功能，具体建议如下：
（1）宏观表征能力：实验现象涉及一个气相和两个液相，可以培养根据状态全面描述现象的能力，以及归纳实验事实，由现象深入微观本质的能力。
（2）条件控制的科学思想：认识到光是启动甲烷卤代反应的原因。
（3）微观表征能力：建立起宏观现象与微观本质的联系。分析时，可以从产物H－Cl的形成入手，作引导式提问：从反应物甲烷和氯气必须经过怎样的断键、成键过程才能生成HCl？残余的原子或原子团能相互结合，那除了HCl外还有什么生成物？
（1）符号表征能力：利用符号（化学方程式）把这一微观过程表示出来。写出形成一氯甲烷化学方程式。
（2）信息运用能力：根据p62一氯甲烷的沸点低，推断出油状物并非一氯甲烷，根据甲烷中四个C－H完全等同，推导出其他产物，在课本上书写化学方程式。由此感受到有机反应产物多样，通常
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H
│ H─ C─H │ H
用“→”表示。书写后可以继续利用拼插模型、观看动画等策略，让学生形象地构建思维模型。
通过甲烷结构和性质的学习，让学生体会关于甲烷的三重表征（见表 1）。
表 1 甲烷的三重表征
表征层次
（1）符号表征
HCCH4 H HHHHCHH内容
分子式 电子式 结构式
化学键：C－H属共价键、单键，通常较为牢固，不容易断裂；
（2）微观表征
甲烷卤代反应中化学键的变化情况。
分子构型：正四面体，以C原子为中心，四个H原子位于正四面体的四个顶点。 通常状况下，为无色、无味气体，极难溶于水；
（3）宏观表征
对酸、碱、强氧化剂比较稳定；
特定条件下可发生反应：燃烧、卤代反应、热分解反应等。
教学片段2：甲烷的性质
【教师】展示一瓶甲烷气体（观察颜色、状态、气味等） 【教师】初中我们学习过甲烷可以燃烧，产物是什么？
【板书】（1）可燃性 CH4(g)+ 2O2 (g) 点燃 CO2(g) +2H2O(l)
【讲解】有机物的反应由于比较复杂，副反应较多，因此在写方程式时一般写“→”，不写等号。 【过渡】甲烷性质较稳定，一般情况下不发生反应，但是改变条件时也会发生某种反应。下面老师来做个甲烷与氯气的实验，请同学们仔细观察实验，注意实验观察的方法，从中获得相关信息。 （可观看视频录像。）
【科学探究】甲烷与氯气的反应
信息 实验1 实验2 反应条件 反应物状态 生成物状态 反应中的现象 液面变化 【问题】从信息中获得什么启示？
【教师】表征性抽象：（1）光是反应发生的主要原因。
（2）黄绿色逐渐褪去，试管壁出现油状液滴，说明产生了不溶于水的物质。 （3）试管口有白雾。推断是氯化氢造成。
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