(教學(xué)設(shè)計)專題8第1單元基礎(chǔ)課時11天然氣的利用甲烷2023-2024學(xué)年新教材高中化學(xué)必修第二冊(蘇教版2019)

(教學(xué)設(shè)計)專題8第1單元基礎(chǔ)課時11天然氣的利用甲烷2023-2024學(xué)年新教材高中化學(xué)必修第二冊(蘇教版2019)授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容來自于2023-2024學(xué)年新教材高中化學(xué)必修第二冊(蘇教版2019)的專題8第1單元基礎(chǔ)課時11，涉及天然氣的利用和甲烷的相關(guān)知識。具體內(nèi)容包括：

1.天然氣的組成和性質(zhì)：講解天然氣的主要成分是甲烷，以及甲烷的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

2.天然氣的提取和凈化：介紹從天然氣田開采天然氣的過程，以及如何通過物理和化學(xué)方法對天然氣進(jìn)行提取和凈化。

3.甲烷的化學(xué)反應(yīng)：講解甲烷的燃燒反應(yīng)、取代反應(yīng)等，并分析其產(chǎn)物和應(yīng)用。

4.天然氣的應(yīng)用：介紹天然氣在工業(yè)、交通和家庭等領(lǐng)域的應(yīng)用，并分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了化學(xué)基礎(chǔ)知識，如原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、有機(jī)化合物等，這為學(xué)習(xí)甲烷的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了基礎(chǔ)。同時，學(xué)生也學(xué)過能源和環(huán)境保護(hù)的相關(guān)知識，這有助于理解天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括：

1.科學(xué)探究與實(shí)踐：通過實(shí)驗和觀察，使學(xué)生掌握甲烷的性質(zhì)和天然氣的提取凈化方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗操作能力和科學(xué)探究精神。

2.證據(jù)推理與模型建構(gòu)：通過學(xué)習(xí)甲烷的化學(xué)反應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗現(xiàn)象中提取信息，進(jìn)行推理和建構(gòu)模型的能力。

3.科學(xué)態(tài)度與價值觀：通過分析天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)和技術(shù)在解決實(shí)際問題中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。

4.溝通與交流：在課堂討論和實(shí)驗報告中，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)和交流自己觀點(diǎn)的能力，提高學(xué)生的溝通技巧。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

（1）甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：甲烷分子由一個碳原子和四個氫原子組成，其分子結(jié)構(gòu)為正四面體。甲烷是一種無色、無味、無臭的氣體，難溶于水，可燃燒，燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水。

（2）天然氣的提取和凈化：從天然氣田開采天然氣后，需要通過物理和化學(xué)方法進(jìn)行提取和凈化，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

（3）甲烷的化學(xué)反應(yīng)：甲烷的主要化學(xué)反應(yīng)有燃燒反應(yīng)、取代反應(yīng)等，這些反應(yīng)的產(chǎn)物和應(yīng)用是本節(jié)課的重要內(nèi)容。

（4）天然氣的應(yīng)用：天然氣在工業(yè)、交通和家庭等領(lǐng)域的應(yīng)用，以及其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

（1）甲烷的結(jié)構(gòu)：甲烷分子結(jié)構(gòu)為正四面體，碳原子和氫原子之間的鍵角為109°28'，這一概念需要通過形象生動的講解和圖示來幫助學(xué)生理解。

（2）天然氣的提取和凈化方法：物理和化學(xué)方法在實(shí)際操作過程中的原理和應(yīng)用，如吸附、冷凝、膜分離等，需要通過實(shí)例和實(shí)驗來幫助學(xué)生理解。

（3）甲烷的取代反應(yīng)：甲烷與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)過程，反應(yīng)條件、反應(yīng)產(chǎn)物等，需要通過實(shí)驗和案例分析來幫助學(xué)生掌握。

（4）天然氣應(yīng)用中的環(huán)保問題：天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，如何在利用天然氣的同時減少對環(huán)境的影響，需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論。

四、教學(xué)策略與方法

1.結(jié)合教材和學(xué)生的實(shí)際情況，采用問題驅(qū)動、案例分析、實(shí)驗探究等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的參與度。

2.通過對比分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識天然氣與其他燃料的優(yōu)缺點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度和價值觀。

3.以實(shí)驗和實(shí)際應(yīng)用為載體，讓學(xué)生親身參與，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和證據(jù)推理能力。

4.創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論和思考，培養(yǎng)學(xué)生溝通與交流的能力。教學(xué)資源1.軟硬件資源：實(shí)驗室、儀器設(shè)備、投影儀、計算機(jī)、黑板、粉筆等。

2.課程平臺：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)、化學(xué)教學(xué)資源庫等。

3.信息化資源：甲烷分子結(jié)構(gòu)模型、天然氣提取和凈化過程動畫、甲烷化學(xué)反應(yīng)視頻等。

4.教學(xué)手段：講授、實(shí)驗演示、小組討論、案例分析、問題驅(qū)動等。

5.教輔材料：教材、實(shí)驗指導(dǎo)書、學(xué)習(xí)手冊、練習(xí)題等。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：提供甲烷的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和天然氣的提取凈化方法的相關(guān)資料，要求學(xué)生預(yù)習(xí)并理解這些概念。

-設(shè)計預(yù)習(xí)問題：提出問題如“甲烷的分子結(jié)構(gòu)是如何影響其化學(xué)性質(zhì)的？”、“天然氣提取凈化過程中，吸附和冷凝是如何具體操作的？”等，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過在線平臺或微信群收集學(xué)生的預(yù)習(xí)筆記和疑問，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生獨(dú)立閱讀教師提供的資料，初步了解甲烷和天然氣的相關(guān)知識。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對問題進(jìn)行思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將通過PPT、思維導(dǎo)圖或書面形式提交預(yù)習(xí)成果，展示自己的預(yù)習(xí)效果。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過自主閱讀和思考，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺和微信群，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和進(jìn)度監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前熟悉課程內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問題解決能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：通過展示天然氣開采和使用的實(shí)際案例，引出甲烷和天然氣的主題，激發(fā)學(xué)生的興趣。

-講解知識點(diǎn)：詳細(xì)講解甲烷的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和天然氣的提取凈化方法，使用實(shí)驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)支持講解。

-組織課堂活動：安排小組討論，讓學(xué)生分析甲烷燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式，討論天然氣的環(huán)保優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。

-解答疑問：針對學(xué)生的疑問，進(jìn)行解答和指導(dǎo)，確保學(xué)生理解正確。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：學(xué)生專注聽講，積極思考并記錄關(guān)鍵信息。

-參與課堂活動：學(xué)生在小組中積極參與討論，提出自己的觀點(diǎn)和疑問。

-提問與討論：學(xué)生針對不理解的內(nèi)容提出問題，并與小組成員進(jìn)行討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過講解，確保學(xué)生掌握甲烷和天然氣的核心知識。

-小組討論法：通過小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作和溝通能力。

-實(shí)驗觀察法：通過觀察甲烷的燃燒實(shí)驗，加深學(xué)生對甲烷性質(zhì)的理解。

作用與目的：

-確保學(xué)生對甲烷和天然氣的知識有深入理解，能夠分析其實(shí)際應(yīng)用。

-培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識和問題解決能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：布置相關(guān)的練習(xí)題，如甲烷燃燒反應(yīng)的計算題，天然氣的提取凈化過程的設(shè)計題等，鞏固所學(xué)知識。

-提供拓展資源：推薦學(xué)生閱讀相關(guān)的科研論文或參觀天然氣開采設(shè)施，了解甲烷和天然氣的最新研究和應(yīng)用。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時批改學(xué)生的作業(yè)，提供反饋意見，指導(dǎo)學(xué)生的改進(jìn)方向。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，鞏固課堂上學(xué)到的知識。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用推薦的資源進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，拓寬知識面。

-反思總結(jié)：學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，總結(jié)學(xué)習(xí)成果，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過獨(dú)立完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-反思總結(jié)法：學(xué)生通過反思總結(jié)，提升自我認(rèn)知和自我提升能力。

作用與目的：

-通過作業(yè)鞏固學(xué)生對甲烷和天然氣的知識和技能。

-通過拓展學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬其知識視野。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身的不足，提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《天然氣化工》雜志：介紹天然氣化工的最新研究進(jìn)展，包括甲烷的化學(xué)反應(yīng)和天然氣的應(yīng)用等領(lǐng)域。

-《環(huán)境科學(xué)》期刊：討論天然氣作為清潔能源的環(huán)境影響，分析天然氣的提取和凈化過程對環(huán)境的影響，以及如何實(shí)現(xiàn)更加環(huán)保的天然氣利用。

-《現(xiàn)代化學(xué)》教材：提供甲烷和天然氣的詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)方程式，以及相關(guān)化學(xué)實(shí)驗的操作指南。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以進(jìn)一步研究天然氣化工的發(fā)展趨勢，了解新興技術(shù)和應(yīng)用。

-學(xué)生可以探究天然氣作為清潔能源在可持續(xù)能源體系中的角色，分析其優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。

-學(xué)生可以進(jìn)行甲烷和天然氣的化學(xué)實(shí)驗，加深對甲烷性質(zhì)和天然氣的提取凈化過程的理解。

-學(xué)生可以參與相關(guān)的社會實(shí)踐活動，如參觀天然氣開采設(shè)施，了解天然氣的實(shí)際應(yīng)用和環(huán)保措施。板書設(shè)計1.甲烷的分子結(jié)構(gòu)

-碳原子與四個氫原子組成

-正四面體結(jié)構(gòu)

-鍵角：109°28'

2.甲烷的性質(zhì)

-無色、無味、無臭

-難溶于水

-可燃，燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水

3.天然氣的提取和凈化

-物理方法：吸附、冷凝

-化學(xué)方法：膜分離

-提取凈化目的：滿足不同應(yīng)用需求

4.甲烷的化學(xué)反應(yīng)

-燃燒反應(yīng)：CH4+2O2→CO2+2H2O

-取代反應(yīng)：CH4+Cl2→CH3Cl+HCl

5.天然氣的應(yīng)用

-工業(yè)領(lǐng)域：制造化肥、合成材料等

-交通領(lǐng)域：汽車、飛機(jī)等

-家庭領(lǐng)域：供暖、烹飪等

6.天然氣的環(huán)保問題

-優(yōu)點(diǎn)：清潔能源，燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水

-挑戰(zhàn)：提取凈化過程可能產(chǎn)生污染，需采取環(huán)保措施典型例題講解例題1：請描述甲烷的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

答案：甲烷的分子結(jié)構(gòu)是一個碳原子與四個氫原子組成，呈正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28'。甲烷是無色、無味、無臭的氣體，難溶于水，可燃，燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水。

例題2：請解釋天然氣的提取和凈化過程。

答案：天然氣的提取和凈化過程包括物理方法和化學(xué)方法。物理方法如吸附、冷凝，用于去除天然氣中的雜質(zhì)?；瘜W(xué)方法如膜分離，用于進(jìn)一步凈化天然氣，以滿足不同應(yīng)用需求。

例題3：請寫出甲烷的燃燒反應(yīng)方程式。

答案：甲烷的燃燒反應(yīng)方程式為CH4+2O2→CO2+2H2O。

例題4：請分析天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。

答案：天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢在于燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水，對環(huán)境影響較小。然而，天然氣的提取和凈化過程中可能產(chǎn)生污染，需要采取環(huán)保措施。

例題5：請設(shè)計一個實(shí)驗，驗證甲烷的化學(xué)性質(zhì)。

答案：可以設(shè)計一個實(shí)驗，通過將甲烷與氯氣混合，觀察甲烷與氯氣的取代反應(yīng)。將甲烷氣體通入裝有氯氣的試管中，觀察產(chǎn)生的氯化烷（CH3Cl）和氯化氫（HCl）氣體，從而驗證甲烷的化學(xué)性質(zhì)。

例題6：請計算天然氣的燃燒熱值。

答案：假設(shè)天然氣的組成是甲烷（CH4），其燃燒熱值為802kJ/mol。根據(jù)熱化學(xué)方程式CH4+2O2→CO2+2H2O，可以計算出天然氣的燃燒熱值。燃燒熱值的計算公式為：Q=n(CH4)*(802kJ/mol)+n(O2)*(393kJ/mol)-n(CO2)*(393kJ/mol)-n(H2O)*(241kJ/mol)，其中n為氣體的摩爾數(shù)。

例題7：請分析天然氣在工業(yè)、交通和家庭領(lǐng)域的應(yīng)用。

答案：天然氣在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用包括制造化肥、合成材料等。在交通領(lǐng)域，天然氣可用于汽車、飛機(jī)等交通工具。在家庭領(lǐng)域，天然氣可用于供暖、烹飪等。

例題8：請解釋如何實(shí)現(xiàn)天然氣的環(huán)保利用。

答案：實(shí)現(xiàn)天然氣的環(huán)保利用需要采取以下措施：1)在提取和凈化過程中，采用環(huán)保技術(shù)，減少污染排放；2)推廣天然氣作為清潔能源的使用，減少對化石燃料的依賴；3)加強(qiáng)對天然氣利用過程中的監(jiān)管，確保符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

例題9：請設(shè)計一個實(shí)驗，驗證甲烷的物理性質(zhì)。

答案：可以設(shè)計一個實(shí)驗，通過觀察甲烷的溶解性、燃燒現(xiàn)象等來驗證甲烷的物理性質(zhì)。例如，將甲烷氣體通入水中，觀察甲烷的溶解性；將甲烷氣體點(diǎn)燃，觀察甲烷的燃燒現(xiàn)象。

例題10：請計算天然氣的熱效率。

答案：天然氣的熱效率可以通過燃燒熱值和燃燒產(chǎn)物（二氧化碳和水）的熱值來計算。燃燒熱值的計算公式為：Q=n(CH4)*(802kJ/mol)+n(O2)*(393kJ/mol)-n(CO2)*(393kJ/mol)-n(H2O)*(241kJ/mol)，其中n為氣體的摩爾數(shù)。熱效率的計算公式為：η=Q(燃燒產(chǎn)物)/Q(天然氣)。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.引入多媒體教學(xué)資源：通過視頻、動畫等多媒體資源，增強(qiáng)課堂的趣味性和互動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

2.實(shí)踐操作與理論相結(jié)合：通過組織實(shí)驗和實(shí)地考察，讓學(xué)生親身體驗天然氣提取和凈化的過程，加深對理論知識的理解和掌握。

3.小組合作學(xué)習(xí)：鼓勵學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神和溝通表達(dá)能力。

（二）存在主要問題

1.教學(xué)內(nèi)容過多，學(xué)生難以消化：在本節(jié)課中，涉及的內(nèi)容較多，學(xué)生可能難以在短時間內(nèi)完全理解和掌握。

2.教學(xué)方法過于單一：主要依賴講授法，缺乏互動和參與，可能影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和效果。

3.教學(xué)評價方式不夠全面：主要依賴考試成績，