必修2专题3 化石燃料与有机化合物1

1、教育学科教师辅导讲义 课 题 必修2专题3第一单元 化石燃料与有机化合物1教学目的1、使学生了解甲烷的结构式、电子式和分子结构；2、掌握甲烷的化学性质，了解有关实验的结论，了解取代反应；3、使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。4、使学生掌握饱和链烃的概念。5、通过同系物的教学，使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。教学内容课前检测：1、下列叙述正确的是( ) A、 有机物一定来自有机体内 B、 有机物与无机物可以相互转化 C、 CO属于有机物 D、 A-B + C-D - A-C +B-D 一定属于复分解反应2、将下

2、列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是（ ） A、CH4 B、CO2 C、SO2 D、H23、向下列物质的水溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生的是（ ）、l 、al 、l 、l4、下列物质中，属于纯净物的是 A天然气 B航空煤油 C汽油 D乙烯5、有关化石燃料的说法正确的是 A化石燃料是可再生的，因此地球上的蕴藏量也是无限的B化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速度相当快，所以化石燃料相当于是无限的C化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的D化石燃料在地球上蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源答案：1、B 2、

3、C 3、C 4、D 5、D知识梳理：化石燃料是指煤炭、石油、天然气等这些埋藏在地下不能再生的燃料资源。煤、石油和天然气的组成1、煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素和无机矿物质。2、石油主要含有碳元素和氢元素，是由多种化合物组成的混合物。3、天然气一般是指在地下自然形成的可燃性气体，主要成分是甲烷，它是最简单的有机化合物，可以燃烧。一、天然气的利用甲烷【探究活动】已知甲烷的密度在标准状况下是0717g/L，含碳75，含氢25，利用这些数据怎样确定它的分子式？解析：甲烷的Mr=0717g/L×22.4 L/mol=16.06 g/ mol 碳原子与氢原

4、子的个数比为：（75/12）：（25/1）=1：4CHHHH综合上述分析：可知甲烷的分子式为：CH41、化学式：CH4 结构式： 电子式：2、球棍模型 比例模型3、甲烷的空间结构：试验证明：甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于四个顶点上。 甲烷的性质1、物理性质 无色、无味的气体； r=0.717g/L（标准状况下）（密度求算公式：M=22.4 r）； 难溶于水；甲烷是沼气、天然气、坑道气和油田气的主要成分。2、化学性质：(1)常温下比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。 甲烷通入KMnO4酸性溶液中现象：紫色溶液没有变化结论:甲烷不能使酸化的高锰酸钾溶

5、液褪色点燃(2) 氧化反应:燃烧：CH42O2CO22H2O甲烷气体在空气或氧气中点燃，完全燃烧时生成二氧化碳和水，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色的火焰。注意： 点燃甲烷与空气或氧气的混合气体时，容易发生爆炸。因此，在点燃甲烷气体前，必须进行纯度检验，只有纯度符合要求的甲烷气体才能点燃。甲烷完全燃烧的生成物是CO2和H2O。查阅资料了解1 mol甲烷在通常状况下完全燃烧后放出的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式。CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）H =-890 kJ/mol催化剂催化氧化：CH4H2OCO3H2生成的混合气体能合成甲醇。（扩充）(3) 取代反应科学探究 你从

6、实验中得到哪些信息？从所得的实验信息中你能得到哪些启示？现象： 混合气体的黄绿色变浅，量筒壁上出现油滴，量筒内的液面上升。讨论：分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到哪些结论？1 说明量筒内的混合气体在光照的条件下发生了化学 反应。2 量筒壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状物质，且不溶与水。3 量筒内液面上升，说明随着反应的进行，量筒内的气压在减小，即气体总体积在减小。高温(4)裂解反应:CH4 C+2H2制炭黑和氢气。重难点突破：取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。光光 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl (一氯甲烷) CH3Cl+Cl2 CH2C

7、l2+HCl；(二氯甲烷)光 CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl (三氯甲烷) (氯仿)光 CHCl3+Cl2 CCl4+HCl *甲烷与氯气的反应，共得到五种产物。课堂练习光1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。光答案：CH4+Br2 CH3Br+HBr光 CH3Br+Br2 CH2Br2+HBr光 CH2Br2+Br2 CHBr3+HBrCHBr3+Br2 CBr4+HBr2、光照条件下，将1molCH4和1molCl2混合，充分反应后。1、得到的产物为： 。2、其中物质的量最多的产物是： 。3、如将 1molCH4完全和氯气发生取代反应，并且生成相同物质的量的四种有机取代产物，则需

8、Cl2的物质的量是： 。答案：1、CH3Cl；CH2Cl2；CHCl3；CCl4；HCl 2、HCl 3、2.5 mol二、烷烃 1、烷烃：烃分子中的碳原子之间都以单键结合成链状，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。烷烃的结构特点： 碳原子之间都以单键结合成链状。 碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，达到“饱和”。2、结构式和结构简式结构式：结构简式：乙烷：CH3CH3 丙烷：CH3CH2CH3丁烷：CH3CH2CH2CH33、烷烃的物理性质：各种烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的递增，发生

9、规律性的变化。 常温下的状态是由气态（14个碳原子）、液态（516个碳原子）到固态（17个碳原子以上）沸点逐渐增加液态时的密度逐渐增加4、烷烃的化学性质与甲烷相似 （1）稳定性：不与强酸、强碱反应，不能使酸性KMnO4溶液褪色。（2）可燃性，完全燃烧生成CO2和H2O（3）在光照条件下与卤素单质发生取代反应。（4）热稳定性逐渐减弱。 5、烷烃的通式：CnH2n+2 （ n1）6、同系物：结构相似，在分子组成上相差 一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。 如：甲烷、乙烷、丙烷、十七烷、三十烷等互为同系物。重难点突破：同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。概念同系物同分异构体同素异形体

10、同位素定义结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质分子式相同二结构式不同的化合物的互称由同种元素组成的不同单质的互称质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的互称分子式不同相同元素符号表示相同，分子式可不同结构相似不同不同研究对象化合物化合物单质原子课堂练习1、下列各对物质中：、属于同系物的是、属于同位素的是、属于同素异形体的是A、126C与136CB、O2与O3C、CH4与C4H10D、 白磷、红磷答案：（1）、C （2）、 A（3）、BD2、下列哪组是同系物？（ ） A. CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3 B. CH3CH3、CH3CH(CH3)CH3

11、 C. CH3CHCH3答案：B例题解析例1在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl解析由甲烷和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道，每生成1mol卤代烃，可生成1molHCl；由于甲烷和氯气发生的是“连锁” 反应，反应一旦发生会有四种卤代烃产生，而每一步取代反应中都有HCl生成。答案为（D）。例2某烃中碳和氢的质量比是245，该烃在标准状况下的密度是2.59g/L，写出该烃的分子式。解析（1）先求实验式（表示构成物质的元素的原子个数最简比的式子）：C和H的原子个数比24/125/125，所以实验式

12、为C2H5。（2）再求相对分子质量：摩尔质量22.4×2.59=58g/mol，相对分子质量为58（3）最后求分子式：(C2H5)n58，解得n2，分子式为C4H10。例3室温时20mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓硫酸，再恢复到室温，气体体积减少了50mL，剩余气体通过苛性钠溶液，体积又减少了40mL。求气态烃的分子式。解析燃烧产物通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，再通过苛性钠时，CO2气体被吸收，故CO2的体积为40mL。根据体积减少可考虑用体积差量法计算。点燃设烃的分子式为CxHy，其燃烧的化学方程式为:CxHy(x+y/4)O2xCO2y/2H2O V1x+y/4x

13、气体减少1+y/420mL40mL 50mL1x=2040 解得x=2 1(1+y/4)=2050 解得y=6所以该气态烃的分子式为C2H6。由例2、例3可总结出确定烃的分子式的基本途径有：C、H元素的质量C、H元素的质量比C、H元素的质量分数燃烧产物的物质的量M=22.4dM=DMr（M为气体相对密度，Mr为气体相对分子质量）MM1a1%+M2a2%+实验式相对分子质量分子式烃燃烧方程式计算、讨论例4丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成四种物质CH4、C2H6、C2H4和C3H6。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后C2H4和C3H6的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃，在棍合

14、气体中的体积分数为()。A.11%B.19%C.40%D.50%解析丁烷裂解后相对分子质量最小的烃是CH4。解题的关键是C2H4和C3H6质量相等，由于质量未给定具体数值，所求结果又为比值，故可设C2H4和C3H6质量为一适当数值进行求算。催化剂假设C2H4和C3H6的质量均为42g。C4H10 CH4 + C3H61mol 1mol 42g 42/42=1mol催化剂C4H10 C2H4 + C2H6 1.5mol 1.5mol 42g 42/28=1.5mol未裂解的丁烷的物质的量：(1十1.5)÷90%(1十1.5)=0.28mol；裂解后混合气体总物质的量：0.28十(1十1

15、十l.5十1.5)=5.28mol。因为在相同状况下，气体的体积之比等于物质的量之比，故甲烷占有的体积分数为：1/5.28×100%19%，故选(B)。这道题如设生成的C2H4和C3H6质量为ag，或设裂解前丁烷为1mol等，尽管同样可解，但计算比较繁琐，因而，设未知数也要讲究技巧。课堂作业：1、下列是属于取代反应的是 （ ） ACHCl3 + HF CHFCl2 + HCl B2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 CCH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H2O DNaOH + HCl = NaCl + H2O2、在120和101kPa的条件下，某气态烃和一定

16、质量的氧气混合气，点燃完全反应再恢复到原来的温度时，气体体积缩小，则该烃分子内的氢原子个数一定是（ ） A小于4 B大于4 C等于4 D无法判断3、指出CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4五种分子的分子构型、极性、常温下状态、密度不同。其中常用作有机溶剂的是_，常用作灭火剂的是_ 。_分子只有一种结构的事实能有效证明CH4是正四面体结构而非平面正方形结构4、天然气、液化石油气燃烧的化学方程式分别为：、现有一套以天然气为燃料的灶具，改燃液化石油气，应采用的正确措施是： （ ）A两种气体进入量都减少 B增大空气进入量或减少液化气进入量C两种气体进入量都增大 D减少空气进入量或增大

17、液化气进入量5、C5H12是一种烷烃，其名称是 ，写出十三烷的分子式 。6、下列物质中是同系物的有 ，互为同分异构体的有，互为同素异形体的有 ，同是同位素的有 ，是同一种物质的有 。（1）液氟 （3）白磷 （4）氯气 （6）氯水 （9） （10）红磷 （11） 7、一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO2、CO和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g。求原混合气体中CO2的质量。答案：1、AC 2、A 3、CCl4，CCl4，CH2Cl2 4、B 5、戊烷，C13H286、或或，或，或7、13.2g课堂小结：重点：甲烷的结构与性质，取代反应，烷

18、烃，同系物。课后作业：1、“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观象冰。1体积“可燃冰”可贮载100200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是A “可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源B “可燃冰”是一种比较洁净的能源C “可燃冰”提供了水可能变成油的例证D “可燃冰”的主要可燃成分是甲烷2、已知天然气的主要成份CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的A 是

19、、 B 只有 C 是和 D 只有3、1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，则消耗氯气的物质的量为A 1mol B 2mol C 2.5mol D 4mol4、等物质量的甲烷和氯气组成的混和气体，经较长时间的光照，最后得到的有机物是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4A 只有 B 只有 C 只有 D 5、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，CaCl2固体增重25.2g，原混合气体中CO2的质量为A 12.5g B 13.2g C 19.7g D 24.4g6、乙烷在光照的条件下与氯气混和，最多可以生成几种物质A 6种 B 7种 C 9种 D 10种7下列物质：金刚石白磷甲烷四氯化碳，其中分子具有正四面体型的是（ ）A. B. C . D. 8、关于氟里昂-12：CF2Cl2的叙述正确的是（）A.有两种同分异构体B.是平面型分子C.只有一种结构D.有四种同分异构体9、制取一氯乙烷最好采用的方法是（）A.乙烷和氯气反应B.乙烯和氯气反应C.乙烯和氯化氢反应D.乙烯和氢气、氯气反应10、若要使0.5mol甲烷完全和氯气发生取代反应，并生成相同物