教育资料 第3章 第1节 课时1 甲烷学习专用.docx

教育资料 第3章 第1节 课时1 甲烷学习专用.docx

《教育资料 第3章 第1节 课时1 甲烷学习专用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教育资料 第3章 第1节 课时1 甲烷学习专用.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

教育资料第3章第1节课时1甲烷学习专用

第一节　最简单的有机化合物——甲烷

课时1　甲烷

学习目标：

1.了解有机化合物的概念。

2.掌握甲烷的分子结构，了解甲烷的物理性质及存在、用途。

3.掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。

（重点）

[自主预习·探新知]

1．有机化合物和烃及其包含关系

【提醒】　含碳化合物不一定都是有机物。

如CO、CO2、碳酸盐、氰化物等为无机物。

2．甲烷的存在组成与结构

（1）甲烷的存在和用途

（2）组成和结构

（3）空间结构

【提醒】　可利用CH4分子中共价键的夹角为109°28′且相同，说明CH4为正四面体形而不是正方形。

3．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稳定性

通常状况下，CH4性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂均不反应。

②氧化反应（燃烧）

点燃条件下，CH4能在空气中燃烧，化学方程式为CH4＋2O2

CO2＋2H2O，燃烧火焰呈淡蓝色。

③与Cl2的取代反应

a．CH4与Cl2在光照条件下，反应生成一氯甲烷的化学方程式（用结构式表示物质）

b．甲烷的4种氯代产物都不溶于水，常温下CH3Cl为气体，其他三种为液体。

（3）有机物取代反应概念：

有机物分子中的某些原子或原子团被其他的原子或原子团所替代的反应。

[基础自测]

1．判断对错（对的打“√”，错的打“×”）。

（1）含碳化合物一定为有机物，含碳、氢的化合物一定是烃（　　）

（2）沼气、坑道气、天然气的主要成分均为甲烷（　　）

（3）甲烷的结构式为

，空间构型为正方形（　　）

（4）CH4易燃易爆，是一种还原性气体，能使酸性KMnO4溶液褪色（　　）

（5）CH4、H2、CO的燃烧火焰相似，均为淡蓝色火焰（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√

2．写出下列反应的化学方程式

（1）甲烷与氧气的反应：

_______________________________________。

（2）甲烷与氯气的反应：

_______________________________________、

____________________________________________________________、

____________________________________________________________、

____________________________________________________________。

【答案】　

（1）CH4＋2O2

CO2＋2H2O

（2）CH4＋Cl2

CH3Cl＋HCl

CH3Cl＋Cl2

CH2Cl2＋HCl

CH2Cl2＋Cl2

CHCl3＋HCl

CHCl3＋Cl2

CCl4＋HCl

[合作探究·攻重难]

CH4的两个主要反应实验探究

1.甲烷的氧化反应

（1）实验探究

点燃纯净的甲烷―→

―→

―→

―→

―→

―→

【提示】　淡蓝色　燃烧　液滴　水　浑浊　CO2

（2）化学方程式是________________。

【提示】　CH4＋2O2

CO2＋2H2O

2．甲烷与Cl2取代反应的实验探究

图①　　　　　　　图②

[问题思考]

（1）图①和图②中有哪些现象？

（从试管内，水槽内两方面思考）

【提示】　图①无明显现象。

图②：

试管内——气体颜色逐渐变浅；内壁有油状液滴出现；有少量白雾；液面上升。

水槽中——有固体析出。

（2）图①与图②的现象说明甲烷与Cl2反应的条件是什么？

【提示】　光照。

（3）写出Cl2与CH4发生反应的系列方程式（用结构简式表示物质）。

【提示】　CH4＋Cl2

CH3Cl＋HCl，

CH3Cl＋Cl2

CH2Cl2＋HCl，

CH2Cl2＋Cl2

CHCl3＋HCl，

CHCl3＋Cl2

CCl4＋HCl。

甲烷发生取代反应的有关规律

（1）反应条件和反应物

反应条件为光照，反应物为甲烷与卤素单质。

如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气发生取代反应。

（2）反应产物

甲烷与氯气反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但很难出现全部是某一种产物的情况。

（3）反应特点

①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。

生成物中各物质均含有，其中HCl的物质的量最多。

②数量关系

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

即1molCH4与Cl2发生完全取代，消耗Cl2最多为4mol。

n（Cl2）＝n（H）＝n（HCl）。

[对点训练]

1．（2019·全国卷Ⅱ）实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。

光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是（　　）

A　　　　B　　　　　　C　　　　D

D　[甲烷和氯气在光照条件下反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，试管内压强减小，外压大于内压，试管内液面升高，且试管内出现白雾和油状液滴，综合上述分析，D项正确。

]

2．下列化学反应中不属于取代反应的是（　　）

【导学号：

43722137】

A．CH2Cl2＋Br2

CHBrCl2＋HBr

B．CH3OH＋HCl―→CH3Cl＋H2O

C．CH2===CH2＋H2O

CH3CH2OH

D．CH3—CH2—Br＋H2O

CH3—CH2—OH＋HBr

C　[C项中没有原子或原子团的替代，一般取代反应有两种产物。

]

3．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

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，1/2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。

]

甲烷的结构

[问题思考]

（1）从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？

【提示】　碳的原子结构示意图

，其最外层有4个电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。

（2）若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，生成的CH3Cl还是四面体结构吗？

【提示】　CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构。

（3）根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？

【提示】　甲烷的立体结构为

，因此CH2Cl2中有2个Cl在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。

甲烷取代物的结构特点

CH4分子的立体构型为正四面体，4个C—H的长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。

（1）若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4。

（2）若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。

（3）CH4的一取代、二取代、三取代、四取代产物均只有一种。

（4）CH4的二卤代物有一种可说明CH4是正四面体结构而不是正四边形结构。

[对点训练]

4．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（　　）

【导学号：

43722138】

Ⅰ.结构示意图　　　　　　　　Ⅱ.电子式

Ⅲ.球棍模型　　　　　　　Ⅳ.比例模型

A．Ⅰ　　　　　　B．Ⅱ

C．ⅢD．Ⅳ

D　[比例模型既体现了原子的空间位置，又体现了原子的相对大小。

]

5．下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是（　　）

A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构

B．CH4、CCl4都是正四面体结构

C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键

D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同

B　[A项，CH3Cl中C—H与C—Cl的键不相同，不是正四面体形；C项，C—H与C—Cl均为极性键；D项，CH4与CCl4结构相似，性质不同。

]

[当堂达标·固双基]

1．在我国的南海、东海海底已发现天然气（含甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。

“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。

下列说法正确的是（　　）

①甲烷属于烃类　②在相同条件下甲烷的密度大于空气

③甲烷难溶于水　④可燃冰是一种极具潜力的能源

A．①②③　　　　　B．②③④

C．①③④D．①②④

C　[甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C正确。

]

2．下列关于甲烷分子结构的说法正确的是（　　）

有趣的线造型美术教案【导学号：

43722139】

武汉牛津英语A．甲烷的电子式为

，分子中各原子都达到“8电子”稳定结构

杨浦区高三英语一模答案2018B．CHCl3只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构

教师评语小学C．CH4比SiH4分子稳定，说明碳元素比硅元素非金属性强

数学题目大全带答案D．CH3Cl的四个价键的长度和强度相同，夹角相等

C　[A项，H最外层有2个电子，不是“8电子”，故错误；B项，如果甲烷是正方形，三氯甲烷也只有一种结构，故错误；C项，非金属性越强，其氢化物越稳定，反之也成立，故正确；D项，一氯甲烷的四个价键的键长和强度不同，故错误。

]

3．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气3种无色气体的方法，是将它们（　　）

A．先后通入溴水和澄清石灰水

B．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯

改革开放的历史性标志C．点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯

D．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水

C　[CH4、CO和H2与溴水、澄清石灰水都不反应，A项不可选。

CH4和CO燃烧都生成CO2，B、D项不可选。

干冷的烧杯可检验燃烧产物中是否有水生成，涂澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物是否有CO2生成。

]

4．下列叙述错误的是（　　）

A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应

教案的教学反思怎么写B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化

昙花教学实录C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应

教学设计与反思免费下载D．甲烷的四种取代物都难溶于水

B　[CH4的性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，而不是不能被任何氧化剂氧化，A正确，B错误；CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应，生成4种有机产物，它们是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均难溶于水，故C、D均正确。

]

探索发现生命尔雅答案5．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭，充有甲烷和氯气（体积比为1∶4）的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。

将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在光亮的地方，让混合气体缓慢反应足够长的时间。

【导学号：

43722140】

（1）假设甲烷与氯气充分反应，且只生成一种有机物，请写出该反应的化学方程式_______________________________________________________

____________________________________________________________。

（2）经过几个小时的反应后，U形管右端的水面变化是________。

A．升高B．降低

C．不变D．无法确定

（3）U形管左端的气柱变化是________。

A．体积增大B．体积减小

C．消失D．不变

（4）U形管右端的水面变化的原因是

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

【解析】　甲烷与氯气可能发生的反应有①CH4＋Cl2

CH3Cl＋HCl，②CH3Cl＋Cl2

CH2Cl2＋HCl，③CH2Cl2＋Cl2

CHCl3＋HCl，④CHCl3＋Cl2

CCl4＋HCl。

由反应方程式可知，反应生成的CCl4等是液体，反应后气体的物质的量减少，且生成的HCl易溶于水，所以左端压强减小直至为零，气柱消失，右端的水面降低。

【答案】　

（1）CH4＋4Cl2

CCl4＋4HCl

（2）B　（3）B、C

（4）反应生成的CCl4等是液体，反应后气体的物质的量减小，且生成的HCl易溶于水，所以左端压强减小直至为零，气柱消失，右端的水面降低