高中化學(xué)甲烷的教學(xué)案例設(shè)計及反思

彭光明

【摘 要】甲烷是重要的能源之一，西氣東輸?shù)奶烊粴?，農(nóng)村的有機(jī)物發(fā)酵所產(chǎn)生的沼氣，其主要成分都是甲烷，甲烷與人們的生活生產(chǎn)聯(lián)系十分密切?？墒羌淄榈膶?shí)驗室制備是一個難做的實(shí)驗，教學(xué)效果都不太理想。因此本文結(jié)合教學(xué)過程及反思，總結(jié)了該實(shí)驗探究的一些方法及經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)；甲烷；實(shí)驗；教學(xué)設(shè)計

一、高中化學(xué)甲烷的教學(xué)導(dǎo)入設(shè)計

甲烷是一種重要的綠色能源。在高中化學(xué)課程導(dǎo)入過程中，教師可以利用生活現(xiàn)象來進(jìn)行引入，這樣不僅可以貼近學(xué)生的生活，還能培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、善于提問的品質(zhì)。

師： 在農(nóng)村里我們煮飯燒菜時往往看不到管道煤氣，也不再使用濃煙滾滾的柴火。大家知道從灶里面冒出來的是什么氣體嗎？

以生活實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行課堂的導(dǎo)入，再引進(jìn)新課學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生從身邊出發(fā)去探索發(fā)現(xiàn)化學(xué)知識。等學(xué)生開始想進(jìn)一步了解這一可燃?xì)怏w時，教師再順勢進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的介紹：天然氣、沼氣和煤礦坑道里產(chǎn)生的坑氣的主要成分都是甲烷。其中，在我們國家天然氣已經(jīng)進(jìn)入大部分城市家庭，沼氣也已成為很多農(nóng)村家庭主要的能源。現(xiàn)在世界石油資源爭奪戰(zhàn)越演越烈，甲烷可以作為一種非常好的替代能源，目前有些城市的汽車已經(jīng)以天然氣作為燃料。那么，甲烷具有怎樣的性質(zhì)呢？帶著問題引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)堂課的學(xué)習(xí)當(dāng)中。

二、以問題為“向?qū)А?，探索化學(xué)奧秘、動手實(shí)驗的過程

學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。在教學(xué)的過程中，教師要善于利用問題作為“向?qū)А敝敢龑W(xué)生一步一步地走進(jìn)高中化學(xué)的探索殿堂。巧設(shè)疑問則是教師充分發(fā)揮教學(xué)藝術(shù)的方法之一，因此，在動手探索化學(xué)知識的過程中，教師要將設(shè)疑作為一塊塊學(xué)生“過河”探索的石頭，讓學(xué)生踩著石頭過河探索發(fā)現(xiàn)。

例如通過課本預(yù)習(xí)，學(xué)生了解實(shí)驗1中甲烷是一種無色、無味的氣體。在實(shí)驗2可以發(fā)現(xiàn)：甲烷燃燒時火焰明亮并呈淡藍(lán)色，在氣體燃燒的火焰上方罩一個干燥燒杯，觀察燒杯壁有液滴生成，迅速倒轉(zhuǎn)燒杯，向燒杯中加入少量澄清的石灰水觀察到有白色沉淀產(chǎn)生。

在實(shí)驗3中得知：酸性高錳酸鉀溶液無明顯變化。那么，這時候，教師就可以為學(xué)生設(shè)計以下的疑問，激發(fā)學(xué)生去思考：

首先，根據(jù)實(shí)驗1的實(shí)驗現(xiàn)象，結(jié)合生活實(shí)際，試總結(jié)甲烷的物理性質(zhì)；

其次，請解釋實(shí)驗2中，把一干燥的小燒杯罩在火焰上，后迅速倒轉(zhuǎn)燒杯，向燒杯中加入少量澄清的石灰水的目的，并書寫出甲烷燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式；

最后，根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液的性質(zhì)，試解釋實(shí)驗3的實(shí)驗現(xiàn)象說明什么問題。

【學(xué)生活動】充分思考、討論，書寫的甲烷的分子式、電子式、結(jié)構(gòu)式

【問題1】根據(jù)實(shí)驗1的實(shí)驗現(xiàn)象，結(jié)合生活實(shí)際，試總結(jié)甲烷的物理性質(zhì)：甲烷是一種無色、無味的氣體，熔點(diǎn)低，密度小于空氣，難溶解于水。

【問題2】學(xué)生總結(jié)，在甲烷燃燒的火焰上方罩一個干燥燒杯，觀察燒杯壁有無液滴生成證明是否有水生成；向燒杯中加入少量澄清的石灰水，觀察有無白色沉淀生成的目的是證明是否有二氧化碳生成。甲烷的氧化反應(yīng)：CH■+2O■→CO■+2H■O。

教師這個時候可以繼續(xù)追問：我國煤資源非常豐富，許多煤礦都是瓦斯煤礦，容易發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。請你分析，在什么情況下容易發(fā)生礦井瓦斯爆炸？對此應(yīng)采取哪些安全措施？

【學(xué)生思考后回答】瓦斯遇到明火容易發(fā)生礦井爆炸；為避免瓦斯爆炸，井下應(yīng)嚴(yán)禁煙火。

【提問】根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液的性質(zhì)，試解釋實(shí)驗3的實(shí)驗現(xiàn)象說明什么問題。

【學(xué)生回答】高錳酸鉀是實(shí)驗室中常用的強(qiáng)氧化劑，而甲烷不能使高錳酸鉀溶液褪色，說明甲烷不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。

【教師小結(jié)】通過這個實(shí)驗，我們可以看出甲烷雖然能與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，但不能被其他氧化劑氧化，也就是說甲烷的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。

【過渡】雖然甲烷的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，但它在一定條件下也可以與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

【演示實(shí)驗】取一支大試管，用排飽和食鹽水的方法收集體積比為1：4的甲烷和氯氣，用橡皮塞塞好管口，放在光亮的地方。大約3分鐘后，將試管倒立于盛有飽和食鹽水的水槽中，并取下試管上的橡皮塞，觀察實(shí)驗現(xiàn)象。

【學(xué)生總結(jié)】試管中的水面上升，氣體的顏色變淺，試管的內(nèi)壁上有油狀液滴，水槽中有無色晶體析出。

教師繼續(xù)追問：試管中的水面上升，氣體的顏色變淺，試管的內(nèi)壁上有油狀液滴，說明什么問題？

【學(xué)生回答】甲烷和氯氣在光照下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且有難溶于水的物質(zhì)生成。

教師最后點(diǎn)撥：強(qiáng)調(diào)觀察反應(yīng)過程中物質(zhì)斷鍵和成鍵的情況。在光的作用下，甲烷中一個碳?xì)滏I、氯氣中的共價鍵斷裂，甲烷中的氫原子被氯原子來代替生成一氯甲烷和氯化氫。此時這個反應(yīng)并沒有結(jié)束，甲烷中的其他的氫原子也會逐步被氯原子代替。

三、甲烷教學(xué)設(shè)計的反思

1.甲烷的燃燒反應(yīng)，學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過，之所以補(bǔ)充甲烷與高錳酸鉀的反應(yīng)，一方面通過對比，說明甲烷在通常條件下是穩(wěn)定的，在一定條件下，甲烷也可以發(fā)生氧化反應(yīng)；另一方面，將來學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)時，可以將甲烷、乙烯的性質(zhì)進(jìn)行對比，以加深印象。

2.甲烷的取代反應(yīng)是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，甲烷和氯氣的取代反應(yīng)的實(shí)驗學(xué)生操作起來比較困難，可由教師演示，同時組織學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗現(xiàn)象，然后由實(shí)驗現(xiàn)象入手，提出問題，逐步揭示甲烷與氯氣反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

3.教師演示氯氣與甲烷取代反應(yīng)的實(shí)驗3分鐘是否能有明顯的實(shí)驗現(xiàn)象，因為這個反應(yīng)進(jìn)行得比較慢。實(shí)驗現(xiàn)象中有無色晶體析出在后面的討論中沒有出現(xiàn)，會不會留下疑點(diǎn)。建議課下組織學(xué)生搜集、查閱相關(guān)的信息，收集和分析信息，得出正確解釋，這樣學(xué)生通過合作，既完成了資料的收集，又鍛煉了獲取信息的能力，加深了對知識的理解。

4. 討論取代反應(yīng)概念時與置換反應(yīng)作了對比是為了加深對這個概念的理解，可是放在前面是否沖淡了這節(jié)課的主題，建議教師可將取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的對比作為課下思考題，由學(xué)生對比思考或互相討論得出結(jié)論，這樣可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。