甲烷的物理性质与化学性质

甲烷的物理性质与化学性质 北京师范大学化学学院 2007级 李新强 一、 情景教学的内容 本节所选择的对象为高中化学教学的情景设计，所选取的教学内容为人民教育出版社出版的普通高级中学教科书《化学》(必修加选修2)中第五章烃第一节甲烷的内容。本节是学生在高中化学学习阶段第一次涉及到有机化学，因此从最简单的有机物甲烷开始。教学内容包括甲烷的结构式，空间结构，甲烷的物理、化学性质。重点掌握甲烷的空间结构，氧化反应和取代反应。 二、 情景创设的意图和目的 化学是一门中心的、实用的、创造性的学科。因此在化学的教学活动中，要将理论和实际联系起来，解释生活中的一些现象，同时运用所学过的知识解决简单的化学问题。在"解释"与"解决"的过程中培养学生用实验分析问题的能力和创造力。 1、通过情景素材的内容，引发学生学习的兴趣和积极性，使教学向生动、活泼、主动的方向进行，使学生在兴奋，愉悦中接受知识。 2、通过对情景素材的分析和实验，培养学生化学研究的一般方法。即:发现问题 分析问题 设计实验 进行实验 得出结果 得出结论。 3、通过对情景素材的学习，了解一些常见的化学常识，树立化学安全意识，提高分析解决问题的能力，提升科学素养的水平。 三、情景素材描述 沼气池成"死亡陷阱" 西部地区是我国经济发展相对缓慢的地区，其中大部分地区为少数民族聚居区，边疆地区和贫困地区。但随着"西部大开发"战略的实施和"社会主义新农村"的建设，一些地区的人们开始利用科技脱贫致富，走上了小康之路。于是在西部农村，家家户户建起了沼气池，来体验科技带来的便利。但由于西部农村人们科学技术水平普遍较低，沼气池引发的事故时有发生。 2008年3月5日，禄丰县一村民黄某由于从进料池加不进粪，就到出料池打开盖子检查，黄某打开盖子后探头往里看，人一下子就掉了进去，在一旁帮忙的黄妻急忙过去拉他，可还没等拉出池子，黄某就顺着池壁软软地滑到池底不会动了，邻居姬某听到呼救立即赶来救助黄某，可不到几分钟，下到池底的姬某也不会动了。听到黄妻哭喊的村民周某跑过来看到池里晕了两个人，他下到池里才两分钟，就觉得头部刺痛，胸口则像压了重物喘不过气来，意识到危险的周某立即爬出池口，闻讯纷纷赶来的村民七手八脚把已经昏迷的黄某、姬某拉了上来。 摘自《云南法制报》2008.3.5 四、情境问题的创设 1、看完这组材料后，同学们对黄某、姬某的死有何感想呢,造成他们死亡的原因是什么呢, (黄某、姬某死的实在很冤、很可惜，尤其是姬某，不明情况，跳入沼气池救人，白白打上一条性命。究其死因，主要包括直接原因和间接原因。直接原因是沼气池中沼气浓度大，使黄某、姬某相继窒息死亡;间接原因是黄某、姬某还有村民缺乏相关的化学知识，盲目的进入误区，造成了此次事故。所以说学好化学很重要，它能在关键时刻拯救人们的生命财产安全。) 2、既然沼气是杀死黄某、姬某的直接原因，那么什么是沼气呢,沼气的成分是什么呢? (沼气是一些有机物质(如秸杆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物)在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气(如用沼气池)，经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。沼气是气体的混合物，其中含甲烷60,70,.) 五、甲烷的物理化学性质 【物理性质】 研究人员对沼气进行了一系列的除杂和提纯，将里面的CO2和NH3等气体除去后得到了较为纯净的甲烷气体。 经观察分析可知，该气体为一种没有颜色，没有气味的气体。密度为0.717g/L(状况)，极难溶于水。(这就解释了当时黄某和姬某为什么没有及时发现甲烷中毒，而命丧与沼气池。) 早期的科学家通过光的衍射对甲烷进行了微观研究。研究发现甲烷的分子式为CH4,在甲烷分子中，C原子以最外电子层上的4个电子与4个H原子的电子形成4个共价键。 甲烷的电子式和结构式只能表示C原子与H原子的成键情况，但不能说明各原子的空间分布情况。实验证明:CH4中C原子与4个H原子并不在一个平面内，整个分布呈四面体形结构，4个H在四面体的顶点上。 【化学性质】 1、 氧化反应 (1)黄某当初建沼气池的目的就是要利用沼气可以燃烧的性质，所以说甲烷具有可燃性。如图将甲烷点燃后，上方罩一小烧杯。 燃烧时可以清楚的看见明亮的蓝色火焰。燃烧后烧杯内壁有水珠生成，将烧杯正放于桌面上，立刻到入澄清石灰水，石灰水变浑浊。 有上述现象我们可以得出甲烷的燃烧产物是什么呢? (有水生成:有H2O, 澄清石灰水变浑浊:有CO2 注意:可燃性气体点燃前要验纯) 其反应方程式为: CH