7.1 认识有机化合物 教学设计-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学教学设计聚焦甲烷的性质、结构及取代反应，围绕碳原子成键特点展开。通过问题导入联系初中有机物知识，课前任务让学生列举生活有机物、搭建碳氢结构模型，搭建学习支架衔接已知与新知。 此设计以分子结构模型展示、实验录像观察为特色，融入范霍夫研究甲烷结构等历史情境，体现科学探究与实践、科学态度与责任及化学观念。例如学生动手搭建模型理解成键特点，分析实验录像掌握取代反应，能提升学生空间思维与探究能力，为教师提供直观高效的教学方案。

教学设计 一、学情分析 学生在初中化学中了解过甲烷的物理性质，燃烧反应和一些主要用途。初步了解过酒精，醋酸属于有机物，也通过其他学科的渗透知道蛋白质，糖类，维生素，石油，沼气等物质都属于有机物范畴。通过必修一第四章第三节的学习，学生已经掌握了化学键与物质结构的一些理论基础，能够写出甲烷的分子式、电子式和结构式，能判断常见原子结合形成的化学键类型及个数。本节课是学生第一次正式学习有机化学，有少许紧张畏惧心理。有学生对于分子的认识只停留在纸面的分子式上，几乎没有分子结构的意识，真实的空间结构考虑较少，空间想象思维较差。 二、教学目标 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 三、教学方法和手段 PPT 演示、分子结构模型展示 四、教学过程 【问题导入】 有机化合物常伴随在我们生活左右，据统计目前已知有机化合物已超过亿种，而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来。 面对如此众多的有机物，要怎么学习有机化学呢？ 【师】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？ 【生】举手回答 【师】我们接下来进行第二项任务：分别用1~3个碳原子和不计数目的氢原子搭建可能的有机物结构。 【小组活动】 利用已有的器材自己动手搭建 【师】找同学展示作品 【师】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、卤素等。并且它的主要组成元素碳在地壳中的含量只有0.03%，但是有机物的种类却多达上亿种，这正是由于碳原子成键方式的多样性。请一位同学总结碳原子的成键特点。 【生】每个碳原子形成 4 个共价键；碳原子间成键方式多样，可以单键、双键、三键相连；多个碳原子之间可以形成碳链或碳环。 【师】通过两项课前活动，同学们已经基本能够区分有机物和无机物，但在有机物的书写方面还存在一定问题。但是区别于无机物，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。 【师】本节课就以最简单的有机物——甲烷为例，一起走进奇妙的有机世界。这是本课的学习目标。 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 【师】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。 【师】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，并最终确定甲烷只由碳和氢两种元素构成。 【师】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？ 【师】时间来到1874年，著名的科学家范霍夫研究甲烷的结构时，最终认为甲烷是正四面体结构。 【师】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，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。 【师】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。 【师】介绍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。 【师】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？ 【生】不知道。 【师】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？ 【生】氟利昂 【师】那我们怎么能够得到这个物质呢？我们先通过一个实验来熟悉甲烷的一个性质。 【师】观看实验录像并仔细观察实验现象 【生】无光照不反应，有光照时，混合气颜色变浅，瓶顶部有少量白雾，液面上升，瓶内壁有油状液体。 【师】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？ 【生】断裂甲烷中的C—H键，新形成了C—Cl键。 【师】我们把机分子里某些原子(原子团)被其他原子(原子团)所代替的反应称作取代反应。 【师】CH3Cl中还有3个H原子，能否被取代呢？请尝试写出甲烷与氯气取代反应的后续历程， 【学生展示】 找两位同学上黑板完成 【师】得到的四种有机产物中，只有CH3Cl是气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为液体。 【师】现在你们能否破解氟利昂合成的机密?当时杜邦公司就是利用CHCl3为原料来合成了氟利昂，那另外的原料可以是？ 【生】HF或F2，它们是取代反应。 【师】时空穿梭来到了2014年，在这一年，我们和俄罗斯签署了天然气输送协议，天然气的主要成分就是甲烷。 【师】甲烷作为国民经济的命脉，与我们的生活息息相关。为什么甲烷可以作为天然气呢？ 【生】可燃、清洁、摩尔燃烧焓高。 【师】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？ 【生】不反应 【师】我们该如何设计实验，验证甲烷与酸性高锰酸钾不反应呢？ 这个问题就留给你们课后思考，下节课去讨论解答。 课堂小结 本节课我们学习的是从有机物的结构特点出发，了解碳原子的成键特点。并且以最简单的有机化合物甲烷为例，掌握取代反应的定义，及甲烷的其他性质。 板书设计 第一节 认识有机物 第一课时 认识有机物 一、碳原子的成键特点 四式两模型 二、甲烷 取代反应 化学性质 氧化反应——燃烧 学科网（北京）股份有限公司 $