师：同学们，今天我们学习人教版必修2第三章第一节第一课时。第三章是有关有机化学的内容，有机化学是化学的重要分支，有相对独立的知识体系，是研究有机化合物的组成、结构、性质、合成方法以及变化规律的学科。有机化合物简称有机物。有机物种类繁多、分布广泛，与人们的生活密不可分，在生活及生产中发挥着重要作用。
那纵观繁多的有机物，它们有何本质特点呢？从组成元素上看，有机化合物中一定含有碳元素，即有机化合物是含碳的化合物。但含碳元素的化合物一定都是有机物吗？不一定，比如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、氰化物、硫氰化物、金属碳化物，一般都归为无机化合物，因为这些物质的结构性质与无机物非常相似。
在有机化合物中，除了碳元素以外，还有哪些元素呢？很多有机物中含有氢元素、氧元素，有些有机物中含有氮、硫、磷、卤素等。其中仅含有碳、氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。这个汉字是由碳、氢两个汉字的部分结构组成的。甲烷是最简单的烃，也是最简单的有机化合物。本节课我们就从甲烷的物理性质、存在与用途、分子结构、化学性质四个角度来学习，这也是我们今后学习更复杂有机物要讨论的几个方面。
甲烷，我们在九年级课本上就已了解过。甲烷是一种无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。根据这一物理性质，甲烷有哪些常用的收集方法呢？
生：可以用向下排空气法或者排水法收集。
师：非常好。自然界中有哪些物质中含有甲烷呢？天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气，它们的主要成分都是甲烷。除此之外，瓦斯、可燃冰当中也含有大量的甲烷。天然气是一种高效低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。值得一提的是，中国是最早把天然气作为燃料的国家。我国的天然气主要分布在中西部，东部较少。为了优化我国的能源结构，在本世纪初，国家就启动了西气东输的伟大工程。请看视频资料。
（播放西气东输工程视频资料）
师：西气东输工程是我国进入新世纪后启动的最大工程。改革开放以来，我国能源工业发展迅速，但结构不合理，西部地区蕴藏着全国80%以上的天然气资源。西气东输建有我国距离最长、口径最大的输气管道，西起塔里木盆地，东至上海，全长4200公里。2007年一线工程完工后，我国又分别于2009年、2012年启动二线和三线工程。西气东输工程是我国能源大动脉，它的建设使沿线亿万群众用上清洁可靠的天然气，有力推动了我国能源结构优化，在为全国提供清洁能源的同时，带动西部地区经济活力，促进区域协调发展，具有重要战略意义。
接下来我们从微观的角度来了解甲烷的分子结构。一个甲烷分子中含有一个碳原子，4个氢原子，请同学们根据它的分子式写出电子式和结构式。
（学生书写）
师：碳原子最外层有四个电子，可以分别与四个氢形成四对共用电子对。甲烷的结构式虽然可以表示出碳氢原子的结合方式，但是很难反映出它的真实空间结构。甲烷的空间结构是怎样的呢？碳原子和四个氢原子在一个平面上吗？如果它在一个平面上，我们来分析一下它的结构特点。这四个碳氢键的键长是相等的。其中1号氢和2号氢是相邻的位置关系，这两个碳氢键之间的夹角为90度。1号氢和3号氢是相对的位置关系，这两个碳氢键之间的夹角为180度。由这种平面结构可以看出，分子中就存在两种不同距离的氢原子。但是大量的科学实验证明，甲烷分子中四个碳氢键键长相同，只有一种环境的氢原子，任意两个氢原子之间的距离都相等，很明显，这种平面结构不符合这一客观事实。既然这种平面结构不符合客观事实，我们就从立体的角度来考虑。
甲烷分子构成正四面体的结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于正四面体的顶点，它会是怎样的结果呢？根据正四面体的结构特点，可以知道这四个碳氢键它的键长是相等的。任意两个碳氢键之间的夹角也相等，都为109度28分。任意两个氢原子之间的距离也相等。这符合客观事实。所以甲烷分子是一个正四面体的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。由此可知，对于分子的空间结构应该是与它的键长和键角都有一定的关系。
我们再看甲烷的两个分子模型，我们用紫色的球表示碳原子，蓝色的球表示氢原子。这两种模型都能比较直观地表示出甲烷的空间结构。当然，相比较而言，比例模型能更形象地表达出碳氢的位置关系以及所占的比例，更能反映其真实存在的状况。同学们课后的时候，可以自行制作甲烷的分子模型，可以按照教材上面的折纸方式，也可以借助橡皮泥、牙签等材料进行制作。在制作的过程中要特别注意两点，一、碳氢原子的相对大小。二、碳氢键之间的夹角。在这里老师按照教材的要求做了一个正四面体的模型。接下来我们来学习甲烷的化学性质。从甲烷能够存在于自然界当中，可以推测甲烷的性质相对比较稳定。是不是这样子的，请看一组实验。
（进行实验：储气瓶中是甲烷气体，酸性高锰酸钾溶液、滴有无色酚酞试液的氢氧化钠溶液、滴有紫色石蕊试液的硫酸溶液，将甲烷气体通入试管中）
师：高锰酸钾是一种典型的强氧化剂，将甲烷通入高锰酸钾溶液中，并没有发生反应，也就说明甲烷与高锰酸钾这种强氧化剂都不会发生反应。硫酸、氢氧化钠都是典型的强酸强碱，将甲烷通入其中也没有发生反应，说明甲烷与强酸强碱也不反应。由此可知，甲烷在通常情况下性质相对比较稳定。当然，在特定条件下，甲烷也可以发生某些反应，比如说氧化反应。
对于甲烷的燃烧实验，我们在9年级的时候就已经做过，我们一起来回顾一下它的实验现象。
生：甲烷安静燃烧，发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有水滴出现，产生使澄清石灰水变浑浊的气体。
师：非常好。这个反应可以用这一方程式来表示，大家看这一方程式与我们以前所写的方程式有何差异呢？
生：这里面用的是箭头，而不是用等号。
师：对，这也是我们今后写有机化学反应方程式要特别注意的。对于甲烷的燃烧生成的产物除了二氧化碳跟水以外，还有可能产生一氧化碳。但是我们在写方程式的时候只写出它的主要产物。在这个实验中我们点燃的是纯净的甲烷，这是为什么呢？
生：因为甲烷与空气的比例在一定范围内，遇火可能会发生爆炸。所以点燃甲烷之前一定要先验纯，也是为了安全。
师：非常对。我们在管道天然气中总是要加入一些有气味的气体，这样很容易察觉是否有天然气泄漏。万一家中的天然气发生了泄漏，我们千万要记住一关一开两不要：关闭燃气阀门，开窗通风，不要开灯，不要打手机，避免一切产生火花的操作。氢气、一氧化碳、甲烷都是无色无味的气体，这三种气体该如何鉴别呢？