学年高中化学三维设计江苏专版必修二讲义专题3 第一单元 化石燃料与有机化合物 Word版含答案Word文档格式.docx

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我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。

（2）主要用途

甲烷易燃烧，完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。

天然气和沼气都是理想的清洁能源。

甲烷还可用作化工原料。

2．甲烷的组成与结构

分子式

电子式

结构式

空间构型

甲烷的分子

模型

CH4

正四面体结构，C原子位于正四面体中心，H原子位于四个顶点上

1．已知标准状况下，甲烷的密度是0.717g·

L－1，你能确定甲烷的相对分子质量吗？

甲烷中含碳75%、含氢25%，则甲烷的分子式是什么？

提示：

甲烷的相对分子质量是0.717×

22.4≈16，

甲烷分子中碳原子数为

＝1，

氢原子数为

＝4，

故甲烷的分子式为CH4。

2．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？

甲烷的立体结构为

，因此，CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相似位置，CH2Cl2只有一种结构。

1．证明甲烷分子是正四面体结构的方法

甲烷的正四面体结构，可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。

CH4有四个等同的C—H键，在空间上可能有两种对称分布：

正四面体结构和平面正方形结构，如图所示。

若是正四面体结构，甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代，CH2Cl2的结构只有一种；

若是平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH2Cl2的结构有两种。

科学研究发现，CH2Cl2的结构只有一种，说明甲烷是正四面体结构。

2．甲烷空间结构的两点拓展应用

（1）若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。

（2）若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。

1．下列关于甲烷的说法不正确的是（　　）

A．甲烷分子具有正四面体结构

B．甲烷分子中的四个C—H键相同

C．甲烷分子是平面正方形结构

D．甲烷分子的结构式是

解析：

选C　甲烷分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。

2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况（　　）

选D　这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。

电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。

甲烷的性质

1．物理性质

颜色

状态

气味

密度（与空气相比）

水溶性

无色

气体

无味

比空气小

极难溶于水

2.化学性质

（1）甲烷燃烧的现象和化学方程式

现象：

在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。

化学方程式：

CH4＋2O2

CO2＋2H2O。

（2）CH4与Cl2在光照时反应的化学方程式

①CH4＋Cl2

②CH3Cl＋Cl2

CH2Cl2＋HCl；

③CH2Cl2＋Cl2

CHCl3＋HCl；

④CHCl3＋Cl2

CCl4＋HCl。

（3）甲烷的4种氯代产物的性质

①常温下为气体的是CH3Cl，常温下为液体的是CH2Cl2、CHCl3和CCl4。

②不溶于水的是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。

[特别提醒]　有机反应比较复杂，常有副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“―→”而不是“===”。

1．如何检验CH4的燃烧产物？

将甲烷点燃，在火焰上方罩一洁净而干燥的烧杯，若烧杯内壁有水雾生成，则证明燃烧产物中有H2O，然后迅速将烧杯倒转过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，则说明有CO2生成。

2．1mol甲烷与1molCl2在光照条件下充分反应，所得的产物只有一氯甲烷吗？

1molCH4与1molCl2光照条件下发生取代反应得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物。

3．CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？

它与Cl2在量上有什么关系？

因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。

根据化学方程式可知，每生成1molHCl则消耗1molCl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。

甲烷与氯气等卤素单质反应时注意的问题

（1）反应条件

光照但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸，在黑暗处不发生反应。

（2）物质状态

与氯气相似，其他卤素单质在光照条件下，也能与甲烷发生取代反应。

反应物中的卤素为卤素单质，如甲烷通入溴水中不反应。

（3）连锁反应

甲烷的取代反应是一种连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。

（4）产物

光照甲烷与氯气的混合物，得到甲烷各种氯代物与HCl的混合物，生成物中HCl的物质的量最多。

（5）数量关系

CH4与Cl2发生取代反应时，有1molH被取代，就有1molCl2被消耗，同时生成1molHCl。

即1molCxHy与Cl2发生取代反应时，最多可消耗ymolCl2。

1．在标准状况下，22.4LCH4与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为（　　）

A．0.5mol　　　　　　B．2mol

C．2.5molD．4mol

选C　1molCH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，该四种取代

物中n（Cl）＝0.25mol×

（1＋2＋3＋4）＝2.5mol，根据取代反应特点，

的氯原子进入氯化氢，所以n（HCl）＝2.5mol，故生成物中所含氯原子共2.5mol＋2.5mol＝5mol，参加反应的氯气为n（Cl2）＝2.5mol。

2．用“短线”将甲烷与Cl2在广口瓶内混合并在光照条件下发生反应的实验现象和产生这些现象的原因连接起来。

①广口瓶内气体

颜色变浅　　　　A．CH2Cl2、CHCl3、CCl4都

是难溶于水的油状液体

②广口瓶内壁有

油状液滴出现　　　　B．生成的HCl极易溶于水，

导致广口瓶内气体压强减小

③广口瓶中有少

量白雾产生　　　　C.Cl2被消耗，产生无色物质

④广口瓶内液面上升　　D．反应中产生的HCl与水蒸

气结合形成盐酸小液滴

答案：

①—C　②—A　③—D　④—B

烷　烃

1．两个概念

2．烷烃

（1）分子通式：

CnH2n＋2（n≥1）。

（2）习惯命名

n≤10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

甲烷

乙烷

丙烷

丁烷

戊烷

己烷

庚烷

辛烷

壬烷

癸烷

n≥10

直接根据碳原子数称某烷

C16H34：

十六烷，C18H38：

十八烷

（3）化学性质（类似甲烷）

①稳定性：

通常状态下烷烃性质稳定。

②可燃性：

烷烃都能燃烧，燃烧通式为

CnH2n＋2＋

O2

nCO2＋（n＋1）H2O。

③取代反应：

烷烃都能与卤素单质在光照下发生取代反应。

写出C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式：

C2H6＋Cl2

C2H5Cl＋HCl。

3．同系物

（1）概念

“相似”——分子结构相似；

“相差”——分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团。

（2）实例

CH4与CH3CH3、丙烷（CH3CH2CH3）、正丁烷（CH3CH2CH2CH3）互为同系物。

1．由烷烃的分子通式计算烷烃分子中能形成多少条共价键？

烷烃的通式为CnH2n＋2（n为碳原子数），碳、氢原子提供的成键电子数之和为4×

n＋2n＋2＝6n＋2，电子对数也就是共价键数为

（6n＋2）＝3n＋1，即能形成3n＋1条共价键。

2．互为同系物的两种化合物的最简式一定相同吗？

不一定。

CH4与CH3CH3互为同系物，但CH3CH3的最简式为CH3。

3．相对分子质量相差14的化合物是否属于同系物？

不一定；

如乙烷（相对分子质量30）和CO2（相对分子质量44）相差14，但二者不属于同系物。

判断同系物的方法

1．判断标准——“同类不同碳”

2．组成特点

（1）同系物必须结构相似。

（2）分子组成通式相同。

（3）同系物相对分子质量相差14或14的整数倍。

3．判断方法

4．注意事项

（1）同系物必须是“有机化合物”。

（2）同系物一定具有不同的分子式。

若分子式相同就可能属于同分异构体。

（3）具有相同通式的有机物除烷烃外都不能确定是不是同系物。

1．下列有关简单烷烃的叙述中正确的是（　　）

①都是易燃物　②特征反应是取代反应　③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个CH3原子团

A．①③　　　　　　　B．②③

C．①D．①②

选D　烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，①正确；

烷烃都易发生取代反应，②正确；

相邻两个烷烃在分子组成上相差一个“CH2”，③不正确。

2．下列数据是有机物的相对分子质量，可能互为同系物的一组是（　　）

A．16、30、58、72B．16、28、40、52

C．16、32、48、54D．16、30、42、56

选A　由于同系物在组成上相差若干个CH2原子团，因此在相对分子质量上相差14或其整数倍，只有A符合。

[三级训练·

节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列关于甲烷的说法正确的是（　　）

A．能使溴的四氯化碳溶液褪色

B．是天然气的主要成分

C．不能发生燃烧反应

D．能使酸性KMnO4溶液褪色

选B　A项，甲烷不能与溴的四氯化碳溶液发生取代反应，将甲烷通入溴的四氯化碳溶液，无现象，错误；

B项，天然气的主要成分是甲烷，正确；

C项，甲烷是一种可燃性气体，可在空气中安静地燃烧，错误；

D项，甲烷性质稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，错误。

2．下列物质中，属于烷烃的是（　　）

A．C8H16　　　　　　　B．CH3CH2OH

C．

D．CH2CH2

选C　A不符合烷烃通式CnH2n＋2；

B不是烃（含O）；

D项分子中碳原子间不是单键结合，不是烷烃。

3．下列叙述正确的是（　　）

A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质

B．通式相同的不同物质一定属于同系物

C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体

D．同系物的性质完全相同

选C　分子式相同的