7.1 认识有机化合物 第1课时（教学设计）化学人教必修第二册

该高中化学教学设计聚焦有机化合物中碳原子的成键特点及烷烃知识，通过播放《绿色星球》视频、展示生活实例引发兴趣，结合“1亿种物质中绝大多数是有机物”的数据冲突，搭建从宏观生活到微观结构的学习支架，衔接后续碳原子成键特点的探究。 特色在于融合科学思维与科学探究，利用甲烷球棍模型、空间填充模型及交互动画培养证据推理与模型认知，通过分组讨论推导烷烃通式、辨析同系物概念提升科学探究能力，帮助学生建立微观结构认知，也为教师提供清晰的教学逻辑和丰富的互动素材。

第一节 认识有机化合物 课时1 有机化合物中碳原子的成键特点 一、知识目标 1.明确有机物的定义和组成元素，认识有机化合物中碳原子的成键特点。 2.掌握甲烷的分子结构特点，能正确书写甲烷的结构式、电子式，建立甲烷的立体结构模型，知晓甲烷的正四面体结构。 3.理解烃和烷烃的定义，归纳烷烃的通式（）。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识有机化合物的多样性，从微观上理解碳原子的成键特点决定有机物种类繁多的本质原因。 2.证据推理与模型认知：通过对甲烷分子结构模型的分析，建立空间结构模型，培养空间想象能力和逻辑推理能力。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论和实验探究，深入理解有机物的结构和性质，培养探究精神和创新能力。 一、教学重点 1.碳原子的成键特点，烷烃的结构。 二、教学难点 1.碳原子的成键特点，烷烃的结构。 有机化学是化学学科的重要分支，在日常生活、工农业生产、能源开发等领域都有广泛应用。本节内容是学生系统学习有机化学的开端，对于后续深入学习各类有机化合物的结构、性质和反应具有重要的奠基作用。按照教材编排，本课时聚焦于有机化合物中碳原子的成键特点以及烷烃的相关知识。引导学生思考有机化合物繁多的原因，进而探究碳原子的成键特点，包括碳原子的得失电子情况、成键方式（与其他原子及自身成键）等。接着以甲烷为例，介绍烷烃的结构、定义、通式以及有机化合物组成和结构的多种表示方法，最后引入同系物的概念。 学生对一些简单的有机化合物如甲烷、乙醇等有了初步认识，但对有机化合物的结构和碳原子的成键特点了解较少。他们的思维正从形象思维向抽象思维过渡，对直观、生动的教学内容比较感兴趣，但对于复杂的有机分子结构和抽象的化学概念理解起来可能存在一定困难。此外，学生在初中阶段已经掌握了原子结构、化学键等基础知识，这为本课时的学习提供了一定的知识基础。然而，有机化学的学习方法与无机化学有所不同，学生需要建立新的思维模式和学习方法。在教学过程中，教师应充分利用学生已有的知识经验，通过实验探究、模型展示等方式，帮助学生直观地理解碳原子的成键特点和烷烃的结构，引导学生逐步掌握有机化学的学习方法，提高学生的学习兴趣和学习效果。同时，要关注学生在学习过程中可能遇到的困难，及时给予指导和帮助，使学生顺利完成从无机化学到有机化学的过渡。 教学环节一 新课导入 【播放视频】绿色星球 【展示生活实例】同学们，在日常生活中，我们会接触到各种各样的物质，像我们吃的食物、穿的衣服、用的塑料制品等等。现在请大家仔细想一想，这些物质中绝大多数都属于什么类型的化合物呢？（给学生一些思考和发言时间，引导学生说出有机化合物）。 【提出惊人数据】大家说得很对，就是有机化合物。目前，自然界发现和人工合成的物质已经超过 1 亿种，而其中绝大多数都是有机化合物。这是不是很令人惊讶？有机化合物的种类如此繁多，它们就像一个庞大而神秘的家族。 【抛出问题】那么，大家有没有想过，为什么有机化合物会如此繁多呢？它们的结构和性质又具有哪些一般特点呢？接下来，就让我们一起走进有机化合物的世界，去揭开它们神秘的面纱。 【设计意图】 1激发学生兴趣：从学生熟悉的生活场景入手，让学生列举生活中的物质，能迅速拉近化学与生活的距离，使学生感受到化学就在身边，从而激发他们对有机化合物的好奇和探索欲望，提高课堂参与度。 2.引发认知冲突：展示有机化合物数量的惊人数据，与学生已有的认知形成强烈对比，引发学生的认知冲突，促使他们主动思考有机化合物繁多的原因，为后续的学习埋下伏笔。 3.自然导入新课：通过提出关于有机化合物繁多原因和结构性质特点的问题，自然地过渡到本节课的主题——有机化合物中碳原子的成键特点，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 有机化合物中碳原子的成键特点 任务1：请同学们分组讨论什么叫有机物？它有哪些组成元素？ 【引入】同学们，自然界发现和人工合成的物质超过 1 亿种，其中绝大多数是有机化合物。那大家有没有想过，有机化合物为什么如此繁多？它们的结构和性质具有哪些一般特点呢？带着这些问题，我们先来探讨一下什么叫有机物，它有哪些组成元素。 【问题】请同学们分组讨论什么叫有机物？它有哪些组成元素？ 【学生思考】 小组讨论后代表发言：含有碳元素的化合物为有机物，但、、H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物（如CaC2）、金属氰化物（如）等除外。 组成元素有碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等，其中碳、氢是主要元素。 【讲解】评价、强调：碳元素位于元素周期表中第二周期ⅣA 族，是有机化合物中不可缺少的元素。我们要准确把握有机物的定义，排除一些特殊的含碳化合物。 【总结讲解】 一、有机化合物中碳原子的成键特点 1.含有碳元素的化合物为有机物 CO、CO2、H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物（如CaC2 ） 、金属氰化物（如NaCN）等除外。 2.组成元素 碳、 氢、氧、氮、硫、磷、卤素等。 【设计意图】通过问题驱动，引导学生自主思考和讨论，明确有机物的定义和组成元素，为后续学习碳原子的成键特点奠定基础。 任务2：请同学们分组讨论有机化合物为什么如此繁多？它们的结构具有哪些特点？ 【引入】我们已经知道了有机物的定义和组成元素，那有机化合物为什么如此繁多呢？这与碳原子的成键特点密切相关。下面请同学们结合课件中显示的 4 个碳原子相互结合的几种方式，分组讨论有机化合物结构繁多的原因。 【问题】请同学们分组讨论有机化合物为什么如此繁多？它们的结构具有哪些特点？一个碳原子最多可和几个其他原子结合？ 【交互动画】有机化合物结构繁多的原因 【学生思考】 1.小组讨论后代表发言：碳原子的最外电子层有 4 个电子，不易得到电子，也不易失去电子而形成阳离子或阴离子，通常以共价键与其他原子结合。 2.碳原子可以彼此间成键，也可以与其他原子（、、等）形成共价化合物，每个碳原子形成 4 个共价键。 3.碳原子之间可以通过一对、两对或三对共用电子对相结合，形成碳碳单键、碳碳双键、碳碳三键。 碳原子之间还可以形成链状（直链或支链）或环状结构。 【讲解】评价、强调：碳原子的这些成键特点使得有机化合物的结构千变万化，种类繁多。我们要理解并掌握这些成键特点，这对于我们学习有机化学非常重要。 【总结讲解】 一、有机化合物中碳原子的成键特点 3.碳原子得失电子情况 碳原子的最外电子层有4个电子，不易得到电子，也不易失去电子而形成阳离子或阴离子,通常以共价键与其他原子结合。 碳原子可以彼此间成键，碳原子通过共价键(共用电子对)也可以与其他原子(H、O、N等)形成共价化合物，每个碳原子形成4个共价键。 【设计意图】通过交互动画和小组讨论，让学生直观地观察碳原子的成键方式，培养学生的观察能力和思维能力，深入理解有机化合物结构繁多的原因。 任务3：请同学们写出甲烷的电子式和结构式。 【引入】我们了解了碳原子的成键特点，下面以甲烷为例，来具体学习一下如何书写有机物的电子式和结构式。 【问题】请同学们写出甲烷的电子式和结构式。 【学生思考】 1.学生在练习本上书写，然后请一位同学到黑板上展示。 甲烷分子中的碳原子以最外层的 4 个电子分别与 4 个氢原子的电子形成了 4 个共价键， 其电子式为， 结构式为。 【讲解】评价、强调：书写电子式和结构式时要注意原子的最外层电子数和共价键的表示方法。甲烷的电子式和结构式是学习有机化合物结构的基础，大家要熟练掌握。 【交互动画】碳原子的成键特点 【总结讲解】 一、有机化合物中碳原子的成键特点 4.碳原子的成键特点 ⑴碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键 ⑵碳原子之间可以通过一对、两对或三对共用电子对相结合 ⑶碳原子之间还可以形成链状（直链或支链）或环状结构 典例精讲 【例1】 下列描述中正确的打“√”，错误的打“×” (1)碳原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键(　　) (2)碳原子能与其他原子形成4个共价键，且碳原子之间也能相互成键(　　) (3)在有机化合物中，碳原子间所成的骨架只能为直链状(　　) (4)在有机化合物中，碳原子间只能形成单键(　　) (5)有机化合物种类繁多的原因之一与碳原子间的成键方式及碳骨架不同有关(　　) 【答案】√ √ × × √ 【设计意图】通过实际书写，让学生巩固碳原子的成键特点，掌握甲烷的电子式和结构式的书写方法，培养学生的动手能力和规范意识。 教学环节三 烷烃 任务1：请同学们探讨湿地碳踪甲烷——最简单的烷烃 【引入】在有机化合物中，有一类与甲烷结构相似的有机化合物，它们被称为烷烃。下面我们先来探讨一下甲烷的结构特点。 【问题】请同学们探讨湿地碳踪甲烷——最简单的烷烃，思考甲烷的结构有什么特点？ 【学生思考】 1小组讨论后代表发言：经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4 个氢原子分别位于正四面体的 4 个顶点上（键角是）。 写出甲烷的电子式和结构式。 【讲解】评价、强调：甲烷的正四面体结构是其重要的结构特点，我们要理解并记住。同时，要掌握甲烷的电子式和结构式的书写。 【总结讲解】 二、烷烃 1.甲烷的结构 经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角是109°28′）。 ①甲烷的电子式和结构式 ②甲烷分子的结构 【设计意图】通过探讨甲烷的结构，让学生认识到烷烃的结构基础，培养学生的空间想象能力和科学思维。 任务2：请同学们分组讨论以下物质从组成元素上看，有何共同点？ 【引入】我们已经了解了甲烷的结构，接下来请同学们观察一些有机化合物的结构，思考它们在组成元素上有什么共同点。 【问题】请同学们分组讨论以下物质从组成元素上看，有何共同点？并总结烃和烷烃的定义 【学生思考】 1.小组讨论后代表发言：甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷仅由与两种元素组成。 2.总结烃的定义：仅由与两种元素组成的有机物。 总结烷烃的定义：在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。 【讲解】评价、强调：烃和烷烃的定义是学习有机化学的重要概念，我们要准确理解。烷烃的结构特点是碳原子之间以碳碳单键结合成链状，并且每个碳原子都达到“饱和”。 【总结讲解】 二、烷烃 2.烃的定义 仅由C与H两种元素组成的有机物 3.烷烃 ⑴定义：在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。 ⑵要点： ①碳碳单键 ②链状：不是直线，锯齿状。 ③“饱和”— 每个碳原子都形成四个单键，碳原子间都以C-C相连、其余都是C-H键。 【设计意图】通过观察和讨论，让学生自主总结烃和烷烃的定义，培养学生的归纳总结能力和逻辑思维能力。 任务3：请同学们分组思考与讨论回答问题 【引入】我们知道了烷烃的定义，随着分子中碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。下面请同学们根据碳原子的成键规律和给定的信息，推导烷烃的通式。 【问题】请同学们分组思考与讨论回答问题： 1.根据碳原子的成键规律和下表提供的信息，写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。 2.与同学交流，比较大家写出的丁烷的结构式是否相同，思考产生这种现象的可能原因。 3.结合分子结构模型，总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。 【交互动画】思考与讨论 【学生思考】 1.小组讨论后代表发言： 乙烷的分子式为，丙烷的分子式为，丁烷的分子式0。如果链状烷烃中碳原子数目为，氢原子数就是，通式为。 2.交流发现丁烷的结构式可能有两种，产生这种现象的原因是碳原子之间可以形成不同的链状结构，存在同分异构现象。 总结这类有机化合物的组成和分子结构特点：仅由和两种元素组成，碳原子之间以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部与氢原子结合 【总结讲解】 二、烷烃 3.烷烃 ⑶烷烃的通式： 如果链状烷烃中碳原子数目为n，氢原子数就是2n+2 CnH2n+2 (n≥1) 【设计意图】通过推导烷烃的通式和讨论同分异构现象，培养学生的逻辑推理能力和创新思维，让学生进一步理解有机化合物结构的多样性。 任务4：请同学们分组总结甲烷的分子表示方法 甲烷的分子式：CH4 甲烷的电子式： 甲烷的结构式： 实际的分子结构： 甲烷分子的球棍模型; 甲烷分子的空间填充模型 ； 【总结讲解】 二、烷烃 4.有机化合物组成和结构的表示方法 ⑴分子式： 用元素符号表示物质分子组成的式子，反映一个分子中原子的种类和数目 ⑵电子式： 用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 ⑶结构式： 用短线来表示原子间的共用电子对 ⑷结构简式： 省略C−H键，把同一碳原子上的H合并，省略横线上C−C键 ⑸键线式: 只画碳碳键，所有的H原子及C—H键均省略不画 ①单键用线段表示 ②相邻C原子用相邻的线的交点表示 ③双键和三键分别用平行的两条/三条线表示 ⑹分子模型: ①空间填充模型 ②球棍模型 典例精讲 【例1】CH3CH2CH3 键线式可表示为__________________ 键线式可表示为__________________ CH3CH=CHCH3 键线式可表示为__________________ 【答案】 【例2】写出下列分子模型对应的结构简式 【答案】 任务5：请同学们分组讨论表中相邻的两个烷烃在相对分子质量有相差多少？说明在组成上有何差别？ 名称 结构简式 相对分子质量 甲烷 CH4 16 乙烷 CH3CH3 30 丙烷 CH3CH2CH3 44 丁烷 CH3(CH2)2CH3 58 戊烷 CH3(CH2)3CH3 72 已烷 CH3(CH2) 4CH3 86 十烷 CH3(CH2) 8CH3 142 十八烷 CH3(CH2) 16CH3 254 【问题】分析表中相邻的两个烷烃在相对分子质量相差多少？说明在组成上有何差别？请总结同系物的定义和判断方法。 【学生答案】 相邻的两个烷烃在相对分子质量上相差 14。组成上相差一个原子团。同系物的定义为结构相似（同类物质），分子组成上相差一个或若干个原子团的化合物互称为同系物。判断方法为：一同：同类物质；一似：结构相似；一差：组成差。 【总结讲解】 二、烷烃 5.同系物: ⑴定义：结构相似(同类物质)，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 ⑵判断方法： 一同：同类物质 一似：结构相似 一差：组成差CH2 典例精讲 【例3】下列各组物质中互为同系物的是( ) 【答案】 B 一、有机化合物中碳原子的成键特点 1.有机物定义 含碳元素的化合物（部分除外） 2.组成元素 主要：碳、氢 其他：氧、氮、硫、磷、卤素等 3.碳原子得失电子情况 最外层4个电子，不易得失，以共价键结合 4.碳原子成键特点 可形成4个共价键 碳原子间可形成单键、双键、三键 可形成链状（直链或支链）或环状结构 二、烷烃 1.甲烷的结构 正四面体结构 电子式、结构式 2.烃的定义 仅由C与H两种元素组成的有机物 3.烷烃 定义：碳原子间以单键结合成链状，剩余价键与氢结合 要点：碳碳单键、链状（锯齿状）、饱和 通式：（） 4.有机化合物组成和结构的表示方法 分子式 电子式 结构式 结构简式 键线式 分子模型（空间填充模型、球棍模型） 5.同系物 定义：结构相似，分子组成相差一个或若干个原子团 判断方法：一同、一似、一差 1．下列关于链状烷烃的说法正确的有( ) ①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键　 ②分子组成上满足通式CnH2n＋2(n≥1)　　 ③分子组成上满足CnH2n＋2(n≥1)　的有机物都是链状烷烃　 ④丙烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上　 ⑤链状烷烃中所有原子可能共平面　 ⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃 A.3个 B.4个 C.5个 D.6个 【答案】A 【解析】①链状烷烃属于饱和烃，分子中所有的化学键都是单键，①正确；②链状烷烃分子组成上满足通式（），②正确；③分子组成上满足（）的有机物都是链状烷烃，③正确；④丙烷分子中碳原子呈锯齿状排列，所有的碳原子不在同一条直线上，④错误；⑤链状烷烃中所有原子不可能共平面，因为碳原子形成的是四面体结构，⑤错误；⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物可能是环状烷烃，不一定是链状烷烃，⑥错误。所以正确的有3个，答案选A。 2.碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的是( ) 【答案】C 【解析】碳原子最外层有4个电子，可形成4个共价键。C选项中一个碳原子形成了5个共价键，不符合碳原子的成键特点，所以C错误。 3.下列物质互为同系物的是( ) 【答案】B 【解析】同系物是指结构相似（同类物质），分子组成上相差一个或若干个原子团的化合物。A选项中两种物质结构不相似，不是同系物；B选项中与结构相似，分子组成上相差，互为同系物；C选项中含氯元素，另一种物质不含氯元素，结构不相似，不是同系物；D选项中是烃，是卤代烃，结构不相似，不是同系物。答案选B。 4.根据下列有机分子的碳骨架，写出各有机物对应的结构简式。 【答案】 在本节课的教学中，通过实验探究、问题驱动等教学方法，引导学生逐步认识有机化合物中碳原子的成键特点和烷烃的结构。从学生的课堂表现来看，大部分学生能够积极参与讨论，对碳原子的成键特点有了一定的理解。但在烷烃通式的推导和同系物概念的理解上，部分学生存在困难。 在今后的教学中，应加强对抽象概念的讲解，多结合实例和模型，帮助学生更好地理解。同时，要增加课堂互动的多样性，鼓励更多学生发表自己的观点，提高学生的学习积极性和参与度。此外，还应加强对学生练习的指导，及时发现学生存在的问题并进行针对性辅导。 / 学科网（北京）股份有限公司 $