7.1 认识有机化合物-穿越时空研甲烷 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件围绕有机化合物基础，聚焦碳原子成键特点及甲烷的结构与性质。课堂导入通过课前活动引导学生思考生活有机物、搭建碳氢结构模型，再以“时空穿梭”串联科学史情境，从宏观现象到微观结构逐步深入，构建学习支架。 其亮点在于以时空情境整合科学史与化学知识，通过模型搭建、实验探究（如甲烷与氯气光照反应现象分析）培养科学探究与实践能力，结合结构决定性质的化学观念。学生能在情境中激发兴趣，教师可借助历史案例与实验素材提升教学效果。

穿越时空“研”甲烷 ——认识有机化合物 1 课前活动一 请同学们思考日常生活中的哪些物品是有机物？ 在初中，我们已经学习了有机合成材料，在课前，老师给大家安排一项任务，在日常生活中，你认识的有机物有哪些？你能写出他们的名称吗？我们现在一同看看同学们的完成情况。 现场投屏，大家已经基本能够区分有机物和无机物，你知道他们的分子结构是什么样的吗？kingdraw展示 区别于无机物，对有机物来说，比名称和分子式更重要的是它们的结构，因为只有了解它们的结构，才能预测它们的性质，才能物尽其用 课前活动二 用 1 个碳原子 和不计数目氢原子搭建可能的有机物结构 用 2 个碳原子 和不计数目氢原子搭建可能的有机物结构 用 3 个碳原子 和不计数目氢原子搭建可能的有机物结构 我们接下来进行第二项活动，首先 现场投屏，kingdraw画图 课前活动二 组成有机物的元素少：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等； 碳元素在地壳中的含量少 有机物的种类上亿种，每年新合成的化合物中，90%的是有机物 碳 0.03% 由此可见，随着碳原子数目的增多，有机物的种类也越来越多。虽然组成有机物的元素少，只有碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素。它的主要组成元素但是有机物的种类上亿种，正是由于碳原子成键方式的多样性 活动小结 碳原子的成键特点是有机化合物种类繁多的根本原因 每个碳原子形成 4 个共价键；“碳四价”原则 碳原子间成键方式多样 多个碳原子之间可以形成碳链或碳环 学习目标 1. 了解甲烷的性质、存在和用途 2. 掌握甲烷的分子式和结构式的写法 3. 掌握取代反应的概念、反应条件及其变化过程 4. 了解甲烷的空间结构，体会物质结构与性质的内在联系 通过刚刚的两个活动，对有机物的概念和结构的多样性有了初步了解，今天这节课我们就从最简单的有机物——甲烷说起，一起打开奇妙的有机世界 这是本课的学习目标 “时空穿梭中”的甲烷 3000年前甲烷的记载，有“泽中有火”之说 1776年伏打收集了甲烷，并进行研究 1790年奥斯汀发表了燃烧甲烷的报告 早在3000多年前，《易经》中就有发现甲烷的记载，我们通过一个小动画来看看甲烷是怎么产生的。 1790年奥斯汀发表了燃烧甲烷的报告，并最终确定甲烷只由碳和氢两种元素构成 在今后的学习中，常常会用一根短线来表示一对共用电子对，这样的结构称为结构式。从甲烷的结构式中可以看到，4个氢原子与碳原子是通过单键相连的，但结构式仅能表明各原子的连接情况，不能表示原子在空间中的排布。那甲烷的结构究竟是怎样的呢？ 时空穿梭之“1874” 时空之星：1874 年范霍夫研究甲烷空间结构 范霍夫 C H H H H 正四面体形 HCH有两种夹角 HCH夹角完全相等 哪个更均匀？ 科学证实 X 射线衍射仪 甲烷的空间结构：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体 键角109°28′ 键长: 1.09×10－10 m 键能: 413 kJ/mol 进入到20世纪，X射线的发现为甲烷的结构测定提供了一种有效的研究手段，经计算得出，甲烷分子中的5个原子不在同一平面内，甲烷分子中4个 C—H 键的键长、键能完全相同，任意两个C—H 键的键角均相等。 对于甲烷这么一个最简单的有机物，人类为了认识它的分子结构并达到了今天的程度，花去了百年以上的时间！更不知道有多少化学界的前辈，用了多少无眠的夜晚，一遍遍的思索想象和探求着。 甲烷的空间结构正四面体构型。 kingdraw展示球棍模型和空间填充模型 甲烷的表示方法 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 CH4 这是甲烷分子常见的几种表示方法，简称为“四式两模型”，其中结构简式是省略了C-H单键，甲烷的结构简式和分子式写法相同 时空穿梭之“1930” 时空之星：1930年美国杜邦公司的米奇利发明了 CHFCl2 问题：如何得到 CHFCl2？ kingdraw，观察，我们继续观察甲烷的结构式，如果我把甲烷中的3个H分别用2个Cl原子和1个F原子来代替，你们知道这是什么东西吗？ 1930年，美国杜邦公司的米奇利利用甲烷发明了它，于是全世界几乎所有的冰箱、空调都用上了它。现在，知道它是什么了吗？它是二氯一氟甲烷，是氟利昂的主要成分之一。 它的安全性和制冷效果十分优越，可是氟利昂对臭氧层有破坏作用，同时是产生温室效应的气体。根据蒙特利尔协定书，目前已经在发达国家停止使用和生产。 但是当时杜邦公司凭借着这项发明创造出巨大的利润，该公司对其合成原理进行了严格的保密，这也就成为当时最大的机密之一。 那么，今天你们有没有兴趣来破解这个机密呢？为了破解这个机密，我们先通过一个实验来熟悉甲烷的一个性质 时空穿梭之“1930” 实验现象 无光照 有光照 不反应 混合气颜色变浅 液面上升 瓶内壁有油状液体 瓶顶部有少量白雾 我们一起总结有光照和无光照的条件下，氯气和甲烷反应的现象 时空穿梭之“1930” 对比反应前后化学键的变化 光照 取代反应：有机分子里某些原子(原子团)被其他原子(原子团)所代替的反应 思考：请尝试写出甲烷与氯气取代反应的后续历程 甲烷和氯气在光照条件下到底发生了怎样的反应呢？ 我们对比反应前后分子结构的变化，分析化学键如何变化的 时空穿梭之“1930” 分子式 结构式 名称 状态 CH3Cl 一氯甲烷 气态 CH2Cl2 二氯甲烷 液态 CHCl3 三氯甲烷 （氯仿） 液态 CCl4 四氯甲烷 （四氯化碳） 液态 通过二氯甲烷再次论证甲烷的结构，如果是平面四边形，二氯代物有2种，如果是正四面体，有1种 现在你们能否破解氟利昂合成的机密? 时空穿梭之“1930” CHCl3 CHFCl2 现在你能否破解氟利昂合成的机密呢？ ？ 通过二氯甲烷再次论证甲烷的结构，如果是平面四边形，二氯代物有2种，如果是正四面体，有1种 现在你们能否破解氟利昂合成的机密? 思考 问题：思考甲烷的稳定性如何？ i. 实验探究 ii. 实验现象 iii. 实验结论 CH4 能否被 KMnO4 氧化？ 在刚刚的实验中，我们学习了甲烷和氯气在光照的条件下可以反应，并且实验现象明显。 那么同学们认为，甲烷与常见的酸、碱、氧化剂可以反应吗？ 我们通过第二个实验来探究一下 课堂小结 二、甲烷的性质 四式两模型 化学性质 稳定性： 取代反应：与卤素单质光照 与强酸强碱，高锰酸钾等不反应 一、碳原子的成键特点 课堂练习 1．甲烷是最简单的烷烃，关于甲烷的结构与性质描述不正确的是（ ） A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱不反应 B．甲烷可以使酸性高酸钾溶液褪色 C．甲烷分子空间构型为正四面体的证据是二氯甲烷只有一种 D．甲烷与Cl2反应的四种有机取代产物都难溶于水 课堂练习 2．乙烷与氯气发生化学反应： CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl，该反应属于（ ） A．取代反应 B．加成反应 C．加聚反应 D．氧化反应 光照 Lavf58.20.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $