高中化學甲烷的教學案例設計及反思

彭光明

【摘 要】甲烷是重要的能源之一，西氣東輸的天然氣，農村的有機物發酵所產生的沼氣，其主要成分都是甲烷，甲烷與人們的生活生產聯系十分密切。可是甲烷的實驗室制備是一個難做的實驗，教學效果都不太理想。因此本文結合教學過程及反思，總結了該實驗探究的一些方法及經驗。

【關鍵詞】高中化學；甲烷；實驗；教學設計

一、高中化學甲烷的教學導入設計

甲烷是一種重要的綠色能源。在高中化學課程導入過程中，教師可以利用生活現象來進行引入，這樣不僅可以貼近學生的生活，還能培養學生善于觀察、善于提問的品質。

師： 在農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？

以生活實際出發，進行課堂的導入，再引進新課學習，有利于學生從身邊出發去探索發現化學知識。等學生開始想進一步了解這一可燃氣體時，教師再順勢進行教學內容的介紹：天然氣、沼氣和煤礦坑道里產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進入大部分城市家庭，沼氣也已成為很多農村家庭主要的能源。現在世界石油資源爭奪戰越演越烈，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以天然氣作為燃料。那么，甲烷具有怎樣的性質呢？帶著問題引導學生走進堂課的學習當中。

二、以問題為“向導”，探索化學奧秘、動手實驗的過程

學而不思則罔，思而不學則殆。在教學的過程中，教師要善于利用問題作為“向導”指引學生一步一步地走進高中化學的探索殿堂。巧設疑問則是教師充分發揮教學藝術的方法之一，因此，在動手探索化學知識的過程中，教師要將設疑作為一塊塊學生“過河”探索的石頭，讓學生踩著石頭過河探索發現。

例如通過課本預習，學生了解實驗1中甲烷是一種無色、無味的氣體。在實驗2可以發現：甲烷燃燒時火焰明亮并呈淡藍色，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生。

在實驗3中得知：酸性高錳酸鉀溶液無明顯變化。那么，這時候，教師就可以為學生設計以下的疑問，激發學生去思考：

首先，根據實驗1的實驗現象，結合生活實際，試總結甲烷的物理性質；

其次，請解釋實驗2中，把一干燥的小燒杯罩在火焰上，后迅速倒轉燒杯，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反應方程式；

最后，根據酸性高錳酸鉀溶液的性質，試解釋實驗3的實驗現象說明什么問題。

【學生活動】充分思考、討論，書寫的甲烷的分子式、電子式、結構式

【問題1】根據實驗1的實驗現象，結合生活實際，試總結甲烷的物理性質：甲烷是一種無色、無味的氣體，熔點低，密度小于空氣，難溶解于水。

【問題2】學生總結，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：CH■+2O■→CO■+2H■O。

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

【學生思考后回答】瓦斯遇到明火容易發生礦井爆炸；為避免瓦斯爆炸，井下應嚴禁煙火。

【提問】根據酸性高錳酸鉀溶液的性質，試解釋實驗3的實驗現象說明什么問題。

【學生回答】高錳酸鉀是實驗室中常用的強氧化劑，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】通過這個實驗，我們可以看出甲烷雖然能與氧氣發生氧化反應，但不能被其他氧化劑氧化，也就是說甲烷的化學性質較穩定。

【過渡】雖然甲烷的化學性質較穩定，但它在一定條件下也可以與其他物質發生反應。

【演示實驗】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，觀察實驗現象。

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

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

【學生回答】甲烷和氯氣在光照下發生化學反應，且有難溶于水的物質生成。

教師最后點撥：強調觀察反應過程中物質斷鍵和成鍵的情況。在光的作用下，甲烷中一個碳氫鍵、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。此時這個反應并沒有結束，甲烷中的其他的氫原子也會逐步被氯原子代替。

三、甲烷教學設計的反思

1.甲烷的燃燒反應，學生在初中已經學過，之所以補充甲烷與高錳酸鉀的反應，一方面通過對比，說明甲烷在通常條件下是穩定的，在一定條件下，甲烷也可以發生氧化反應；另一方面，將來學習乙烯的性質時，可以將甲烷、乙烯的性質進行對比，以加深印象。

2.甲烷的取代反應是本節課的重點和難點，甲烷和氯氣的取代反應的實驗學生操作起來比較困難，可由教師演示，同時組織學生認真觀察實驗現象，然后由實驗現象入手，提出問題，逐步揭示甲烷與氯氣反應的實質。

3.教師演示氯氣與甲烷取代反應的實驗3分鐘是否能有明顯的實驗現象，因為這個反應進行得比較慢。實驗現象中有無色晶體析出在后面的討論中沒有出現，會不會留下疑點。建議課下組織學生搜集、查閱相關的信息，收集和分析信息，得出正確解釋，這樣學生通過合作，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. 討論取代反應概念時與置換反應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課的主題，建議教師可將取代反應與置換反應的對比作為課下思考題，由學生對比思考或互相討論得出結論，這樣可以鍛煉學生的自學能力。