专题3第1单元第1课时天然气的利用甲烷

1、第一单元化石燃料与有机化合物第 1 课时天然气的利用甲烷学习目标：1.认识甲烷的结构特点并会书写甲烷的分子式、结构式和电子式。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。(重点 )3.理解取代反应的概念并能进行判断。(重点 )4.掌握同系物、同分异构体的概念并会判断是否为同分异构体或同系物。 自 主 预 习探 新 知 一、化石燃料天然气：主要成分为甲烷，最简单的有机物。组成元素：主要是碳和氢，同时含少量的硫、氧、氮等石油化学成分：液态的碳氢化合物及其溶有化石燃料气态和固态的碳氢化合物组成物质：有机物和无机物组成的复杂混合物煤组成元素：含量最高的为碳、其次是氢、氧及少量的硫、磷

2、、氮等二、甲烷的组成、结构与性质1甲烷的组成和结构分子式： CH4，电子式：，结构式：。甲烷分子的空间结构是正四面体构型。碳原子位于四面体的中心， 四个氢原子分别位于四面体的4 个顶点。2物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气态无味(CH4) 空气)难溶(3.化学性质第 1页(1)稳定性在通常情况下， 甲烷是比较稳定的， 跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不起反应。甲烷不能使酸性 KMnO 4 溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。(2)氧化反应纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色， 放出大量的热， 反应的化点燃学方程式为 CH4 2O2CO2 2H2O。(3)取代反应甲烷与 Cl 2 在光照

3、下的反应实验探究实验操作()瓶内黄绿色逐渐消失，最后变为无色；实验现()集气瓶内壁有油状液滴出现；象()集气瓶内液面上升，水槽中有晶体。光照CH4 Cl2CH3Cl HCl光照反应原CH3 ClCl2CH2Cl 2HCl理光照CH2 Cl2 Cl2CHCl 3HCl光照CHCl 3Cl2CCl4 HCl取代反应：有机化合物分子中的某种原子(或原子团 )被另一种原子 (或原子团 )所取代的反应。4甲烷的利用(1)利用甲烷与氯气发生取代反应的生成物三氯甲烷制备制冷剂氟利昂，其过程反应方程式为CHCl 3HFCHFCl2 HCl 。被氧化一定条件(2)合成甲醇，其过程为CH4(CO H2)CH3OH

4、。一定条件高温(3)高温分解生成炭黑，其反应方程式为CH4C 2H2。三、烷烃同系物1烷烃第 2页(1) ：只由碳、 两种元素 成的化合物叫碳 化合物，也叫 。(2) ： 的分子里碳原子 都以碳碳 互相 接成 状，碳原子的其余的价 全部跟 原子 合，达到 和状 。其通式 CnH2n 2。(3)命名n10：依次称 甲 、乙 、丙 、丁 n11：直接根据碳原子数称某 ，如C16H34 称 十六 。2同系物分子 构相似， 成上相差 1 个或若干个“ CH2”原子 的有机化合物互称 同系物。如甲 (CH4)、乙 (CH3CH3)、丙 CH3CH2CH3 互 同系物。 基 自 1判断正 (正确的打“”，

5、 的打“”)(1)煤主要含有碳元素，煤是 物。()(2)点燃甲 气体之前必 其 度。()(3)甲 与 水在光照条件下 生取代反 。()(4) 的通式是CnH2n2(n1)，但符合通式 CnH2n 2(n 1)的不一定是 。()【答案】(1)(2)(3)(4)2下列叙述不正确的是 ()A甲 与 气 生取代反 后的 物中，常温下只有一种有机气体B甲 化学性 比 定，一定不会 生氧化反 C甲 跟 气反 无 生成CH3Cl、 CH2Cl2、CHCl 3 是 CCl4，都属于取代反 D甲 与 气反 后得到的所有有机物都 溶于水B 甲 与 气 生取代反 后的五种 物中，常温下CH3Cl 和 HCl 气体，

6、其余 液体，只有 HCl 能溶于水，其余的 物都 溶于水， A 、D 正确；CH4的性 比 定，通常情况下，不与 酸、 碱、 氧化 反 ，但可以在氧气中燃 ， B ；甲 与 气反 生成四种有机物的反 都属于取代反 ，C 正确。 第 3页3下列关于同系物的说法中，错误的是()A同系物具有相同的最简式B同系物之间相对分子质量相差14 或 14 的整数倍C同系物符合同一通式D同系物的化学性质基本相似A 合 作 探 究攻 重 难 分析烷烃结构， 推导烷烃化学性质背景材料 甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷结构式分别如下：思考交流 (1)观察上述结构式，总结烷烃在组成、结构上的相似之处。【提示】组成元素均只含有C

7、、H 两种元素；化学键均只含有CC、C H(CH 4 无 CC)；均为链状。(2)结构决定性质，根据甲烷的性质推测其它烷烃的化学性质。【提示】稳定性、氧化反应 (燃烧 )、取代反应。烷烃的化学性质烷烃的化学性质和甲烷相似， 通常情况下不与强酸、 强碱以及强氧化剂发生反应，都不能够使酸性高锰酸钾溶液以及溴水褪色。(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应光照CnH2n2 X 2CnH2n 1 X HX 。(2)燃烧反应CnH2n23n1点燃2O2 nCO2(n1)H2 O。识别、判断同系物背景材料 第 4页思考交流 (1)上述三种烷烃互为同系物吗？为什么？【提示】互为同系物，因为这三种烃结构相似且

8、分子组成上相差了n 个CH2。(2)CH2 =CH2 与相差 1 个 CH2，二者互为同系物吗？【提示】不是。二者结构不相似，一种含有碳碳双键属于烯烃，一种是环烷烃。(3)CH3 CH2CH2CH3 与是否属于同系物？为什么？【提示】不是。因为同系物在分子组成上必须相差1 个或若干个CH2 原子团，一定具有不同的分子式。而CH3 CH2CH2CH 3 与分子式相同，属于同分异构体。(4)同系物具有同一通式，具有同一通式的有机物一定是同系物吗？【提示】不一定。如 CH22 和通式相同，均为n 2n，但=HC H它们均不为同系物，所以具有同一通式的有机物不一定是同系物。1同系物判断的两个标准(1)

9、分子结构相似即属于同一类物质。(2)分子组成上仅相差一个或若干个CH2 原子团。2同系物判断的三个关键点(1)“ 同” 互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“ 似” 结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式第 5页相似。(3)“ 差” 组成上相差 n 个 CH2 原子团 (n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式 )。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差 14n)。3判断同系物时应注意的两个问题(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构体分子式相同，结构可能相似也可能不相

10、似。 当 堂 达 标固 双 基 题组 1甲烷的组成、结构与性质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CH 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C2下列有关甲烷的说法中错误的是()A采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的B天然气的主要成分是甲烷C甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水D甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂C 甲烷是由古代生物发酵而来的，故说法 A 正确；天然气的主要成分是CH4，故说法 B 正确；甲烷是无色无味的气体，难溶于水，故说法C 错误；四氯第 6页化碳不支持燃烧，可以灭火，故

11、说法D 正确。 3.把 1 体积 CH4 和 4 体积 Cl2 组成的混合气体充入试管中，将此试管倒立在盛有 AgNO 3 溶液的水槽中， 放在光亮处， 片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该 油 状 液 滴 可 能 是 _ ， 水 槽 中 还 观 察 到 _ ， 原 因 是_(用离子方程式解释 ) 。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到 _。【解析】 CH4 和 Cl2 反应的产物中， HCl 极易溶于水，能电离出H和 Cl，其他产物均为有机物，部分呈气态，部分为油状液体。CH4 和 Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl( 气体 )、CH2Cl 2、 CHCl 3、CCl4、HCl ，随着

12、反应进行， Cl2不断消耗，试管中黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl 2、CHCl 3、CCl4 常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴出现；因生成的HCl 易溶于水，反应后，试管内气体压强减小， 试管内水位上升， HCl 溶于水后，与 AgNO 3 反应生成 AgCl白色沉淀，同时溶液显酸性，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。【答案】CH2Cl2、 CHCl 3、 CCl 4有白色沉淀产生Ag Cl=AgCl溶液变红烷烃取代反应的易错点小结题组 2烷烃的结构与性质4下列说法不正确的是 ()A烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键B正丁烷的四个碳原子可以在同一条直线上C甲烷、乙烷、丙烷的结构都只

13、有一种D任何烷烃分子不可能为平面结构B C 原子的最外层有四个电子， 故能与其他原子形成四个共价键， 在烷烃中原子之间都是单键， A 正确；由碳原子的四个共价键在空间排列成四面体结构推知，丁烷的四个碳原子一定不在同一条直线上， B 错误；烷烃从丁烷开始才有同分异构体， C 正确；烷烃中 C 原子形成四个共价键， 这四个键在空间排列成四第 7页面体型，故不可能为平面结构，D 正确。 5下列有关烷烃性质的叙述中不正确的是()A所有烷烃性质都很稳定，常温下很难被强氧化剂氧化B分子式的通式为CnH2n2，均能与氯气发生取代反应C所有烷烃的结构都与甲烷类似，故常温下都是气体D随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高C 烷烃的化学性质与甲烷类似，常温下难与酸、碱、强氧化剂反应， A 正确；烷烃的典型化学性质就是取代反应， B 正确；烷烃的结构与甲烷类似，但其熔沸点随碳原子数的增加而增大，碳原子数多于4 个时为液体，碳原子数多于17 个时呈固态， C 错， D 正确。 题组 3同系物6下列有关同系物的说法中错误的是()丙烷和异丁烷互为同系物分子组成相差一个或若干个CH2 原子团的有机物是同系物互为同系物的两者中碳、氢元素的物质的量之比一定相同互为同系物的两种有机物的物理性质有差别，但化学性质相似AB只有C只有D只有B 丙烷和异丁烷