高中化学人教版第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷 全国获奖

第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷(第1课时)【学习目标】1．通过甲烷的分子结构的探究、实践活动（模型制作），建立甲烷的立体结构模型，知道甲烷的正四面体结构。2．通过实验及分析判断，认识甲烷取代反应的产物、甲烷结构与性质的关系、有机反应的特点；树立以客观事实为依据分析问题、解决问题的科学态度和科学方法。3．通过阅读交流、信息展示，知道甲烷存在、物理性质、用途，感受化学在生活、生产、科学技术中的作用。【学习重点】甲烷的正四面体空间构型，甲烷的取代反应。【温馨提示】甲烷的取代反应可能是你学习的难点。【自主学习】旧知回顾：1．有机物的概念：含有C元素的化合物，但等除外。2．用电子式表示甲烷分子的形成过程，甲烷分子结构式为正四面体，物理性质有溶于水，无色无味。3．如何鉴别甲烷、一氧化碳、氢气这三种无色无味的气体？燃烧，检验产物新知预习：阅读教材P60-62，回答下列问题：1．组成有机物的元素除C外，常有H、D，还含有N、S、X、P等。其中仅含C和H两种元素的有机物称为，也可称为碳氢化合物，该类物质中组成最简单的是CH4。有机物种类繁多，迄今已发现几千万种。2．甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。3．从甲烷分子的结构式推测甲烷的空间构型可能有哪几种结构呢？完成教材P60“实践活动”。4．从甲烷的分子结构预测甲烷的化学性质。【同步学习】情景导入：你知道“西气东输”工程吗？这里的“气”的主要成分是什么？你知道家里使用的天然气燃烧火焰为什么是蓝色的吗？那是因为天然气的主要成分是甲烷。甲烷是最简单的有机物，在我们的生活中起着非常重要的作用。活动一：初步认识有机化合物1．交流：“新知预习1”、“旧知回顾1”。2．下列物质属于有机物的是（2）（3）（4）（5）（8）（10），属于烃的是（2）（5）（10）。⑴H2S⑵C2H2⑶CH3Cl⑷C2H5OH⑸CH4⑹H2⑺C60⑻CH3COOH⑼CO2⑽C2H4对应练习1。下列关于有机物的叙述正确的是A有机物都是非电解质B熔点低的化合物都是有机物（C）C不含氢的化合物也可能是有机物D含有碳元素的化合物都是有机物对应练习2．人们通常把碳的氧化物、碳酸盐看作无机物的原因是（D）A都是碳的简单化合物B不是从生命体中取得C不是共价化合物D不具备有机物典型的性质和特点活动二：认识甲烷的分子结构1．交流：“旧知回顾2”、“新知预习3”。2．展示：甲烷分子的球棍模型和比例模型。3．小结：甲烷分子的空间构型为正四面体，C原子位于正四面体的中心，H原子位于四面体的顶点，四个C－H键的键长、键能、键角都相同。甲烷分子中最多有3个原子在同一平面内。对应练习3．下列事实能证明甲烷分子是以C原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构的是（B）A．CH3Cl只代表一种物质B.CH2Cl2只代表一种物质C．CHCl3只代表一种物质D.CCl4只代表一种物质活动三：甲烷的化学性质1．交流：“新知预习4”、“旧知回顾3”。2．小结：甲烷在空气中燃烧的现象为安静燃烧、火焰正明亮，燃烧方程式为，点燃甲烷前要先；但甲烷通常条件下不能被等强氧化剂氧化，也不与强酸、强碱等反应，因此性质稳定。3．实验探究：完成教材P61“科学探究”，回答下列问题。（1）甲烷与氯气反应的实验现象：无光照时不反应。光照时：①试管中气体的颜色逐渐变浅；②试管内壁有油状液滴出现；③试管中有少量白雾；④试管内液面上升；⑤水槽中有液面下降。（2）上述反应的化学方程式为：4．小结：（1）取代反应是指有机物中的某些原子或原子团其它原子或原子团所代替的反应的反应。（2）甲烷发生取代反应的条件是Cl2光照，反应物是CH、、CL2、(X、)。（3）甲烷与氯气取代反应有机产物的性质：产物分子式分子构型颜色、状态水溶性、密度（与空气或水比较）对应练习4．下列反应属于取代反应的是（C）A．2HI＋Cl2=2HCl＋I2C+2H2C.CH4+4Br2CBr4+4HBr+AgNO3=AgCl+HNO3对应练习5．若要使mol甲烷和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要Cl2的物质的量为A．molB．2molC．molD．mol（B）对应练习6．甲烷在空气中的爆炸极限为5％～16％。爆炸最剧烈时空气中含甲烷的体积分数（空气中含氧气的体积分数为２１％）约为（B）Ａ．8．6％Ｂ．9．5％Ｃ．10．5％Ｄ．33．3％【反馈练习】1．下列关于有机物的说法正确的是(C)A．凡是含碳元素的化合物都属于有机物B．烃是指燃烧后只生成CO2和H20的有机物C．有机物不但存在于动植物体内，而且可以通过人工的方法合成D．有机物只含有碳、氢两元素2．下列关于甲烷结构的说法错误的是(D)A．甲烷分子是由极性键构成的分子B．甲烷分子为正四面体结构C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键D．甲烷分子中的H—C—H键的键角为90°3．向下列物质的水溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生的是（B）Ａ．CH3Cl Ｂ．NaClＣ．KClO3Ｄ．CCl44．二氟甲烷是性能优异的环保产品，它可替代某些会破坏臭氧层的“氟利昂”产品，用作空调、冰箱和冷冻库的致冷剂。试判断二氟甲烷的结构有(D)A．4种B．3种C．2种D．1种5．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气等三种无色气体的方法是（C）A．通入溴水通入澄清石灰水B．点燃罩上涂有澄清石灰水的烧杯通入溴水C．点燃罩上干冷烧杯罩上涂有澄清石灰水的烧杯D．点燃罩上涂有澄清石灰水的烧杯6．一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重。原混合气体中CO2的质量为(B)A．B．C．D．7．下列反应属于取代反应的是(C)8.氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体——光气（COCl2）：2CHCl3＋O22COCl2＋2HCl（1）上列反应B。（填选项符号，下同）A．属于取代反应 B．不属于取代反应（2）为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是__B、F_______。A．NaOH（aq）B．AgNO3（aq）C．HCl（aq）D．水E．湿润的蓝色石蕊试纸F．湿润的无色酚酞试纸【总结梳理】取代反应与置换反应的比较：取代反应置换反应定义反应特点反应条件实例【课后巩固】教材作业：P64-65习题1、2、3、5、6、9、10。提高训练：1．用于制造隐形飞机的物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构如下图，它属于A．无机物 B．烃C．高分子化合物 D．有机物(D)2．2023年1月21科学家对“惠更斯”号探测器拍摄的土卫六照片分析后发现，“惠更斯”号着陆地带有刚下过甲烷雨的痕迹。除降雨的痕迹外，还发现了侵蚀、机械摩擦的痕迹以及一些水文活动痕迹。这些痕迹与地球上的很相像。已知土卫六大气层主要由氮和甲烷组成，甲烷沸点℃,下列说法正确的是（A)3.据新华社报道2023年6月17日，我国在南海北部成功钻获的天然气水合物实物样品“可燃冰”在广州亮相。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离水分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为（B）4．有３ml甲烷和一氧化碳的混合气体，完全燃烧恰好用去了３ml氧气，则此混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比是（B）:1:2:1D.任意比5．有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、、H2、CO、CO2和HCl组成。为确定其组成，进行了以下实验：①将此混合气体通过浓硫酸，气体总体积基本不变。②再通过过量的澄清石灰水，未见浑浊，但气体体积减少。③把剩余气体在供氧的情况下燃烧，燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。原混合气体含有（A）A．CO和HClB．CH4和NH3C．CH4和HCl、D．H2和CO26．如右图所示：一端封闭的U型管，封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两段为液柱，已知液体与气体不反应，使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化（假设中间气柱未移出U型管的水平部分）（A）A.变大B.变小C.不变D.难以确定7．如右图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内气体可能是(D)①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①② B．②④ C．③④ D．②③8．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是(C)A．5种 B．6种 C．4种 D．3种9．某有机物在O2中充分燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，由此可得出的结论是(B)A．该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3B．该有机物分子中C、H原子个数比为1∶2C．该有机物中必定含有氧元素D．该有机物化学式为C2H410．甲烷和过量氧气混合，用电火花引爆后测得爆炸后(120℃)的气体密度为同温、同压下氢气密度的15倍，则原混合气体中甲烷与氧气的体积比是1:7。11．如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体点燃，将燃烧后的气体通过A、B两个洗气瓶。试根据实验现象回答下列问题：(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则X气体是_H2__。(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则X气体是_CO___。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则X气体可能是__CH4或H2、CO或CH4、CO或CH4、H2或CH4、CO、H2___。12．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：____CH4+4Cl2→CCl4+4HCl______。(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为__D__。A．CH3ClHClB．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是__B__。A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到____溶液变浑浊_____。(5)右端玻璃管的作用是______与大气相通，平衡压强_____。(第2课时)【学习目标】1．通过书写乙烷、丙烷、丁烷电子式、结构式，组装结构模型，归纳烷烃结构特点。2．通过分析烷烃的组成和成键规律，推导烷烃的组成通式，建立同系物、同分异构体的概念，能够书写烷烃的同分异构体结构简式。知道烷烃的习惯命名法。初步树立用“通式思想”认识同系物的有机物的组成特征。3．通过类推的方法学习烷烃的性质，认识烷烃同系物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。学习从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法，进一步体会有机物的性质和结构间的关系。【学习重点】烷烃的结构特点与性质，同分异构体的书写。【温馨提示】同分异构体的书写可能是你的难点。【自主学习】旧知回顾：1．甲烷的分子结构有什么特点？甲烷有哪些主要化学性质？2．写出C2H6、C3H8、C4H10的电子式、结构式：新知预习：阅读教材P62-64，回答下列问题：1．烷烃结构上有何特点？2．烷烃在物理性质和化学性质有什么相似性和递变性？3．什么是同系物？什么是同分异构体？【同步学习】情景导入：甲烷是最简单的烃，在烃类中还有许多结构和性质与甲烷相似的分子，如乙烷、丙烷等，这就是我们这节课的主题——烷烃。让我们先来了解一下烷烃的结构和性质。二、烷烃活动一：认识烷烃的结构特点及习惯命名法1．交流：“旧知回顾2”，并与教材P62“学与问”结构式对照。2．制作：乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型。3．对比A组与

B组、C组、D组物质的结构式，找出A组物质在结构上有别于其他几组的特点。4．交流：“新知预习1”。5．小结：（1）C原子之间以键结合成状，但碳原子在同一直线，而是呈型，碳碳键旋转。（2）每个C与个原子结合，化合价达到。（3）烷烃是指。6．观察教材P63“表3-1结构简式栏”，归纳：如何将结构式改写为结构简式？对应练习1．将下列结构简式改写为结构式（1）（CH3）3CCH（CH3）CH2CH3（2）CH3（CH2）3C（C2H5）2CH37．阅读教材P63完成下列填空。（1）碳原子在十以内的烷烃，以甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、依次代表碳原子数，碳原子数在十以上，以汉字数字代表，如“十一烷”。（2）碳原子数相同而结构不同时，用正、异、新表示。如CH3（CH2）3CH3，CH3CH（CH3）CH2CH3，CH3C（CH3）2CH3。活动二：推导烷烃的组成通式、认识同系物概念1．观察教材P63“表3-1结构简式栏、名称栏”，分析烷烃组成上的特点，推导烷烃组成通式，写出推导过程。2．从烷烃结构特点推导烷烃的组成通式，写出推导过程。3．阅读教材P63，谈谈你对同系物的理解。对应练习2．下列各组物质是同系物的是（）A．C3H8与C2H6OB．与CH3－CH2－CH2－CH3C．CH≡CH与CH3-CH=CH-CH=CH2D．CH2=CH2与活动三：探究烷烃的性质1．交流：“新知预习2”。2．阅读：教材P63“表3-1”“几种烷烃的物理性质”。3．小结：（1）烷烃的熔、沸点；（2）烷烃的状态；（3）烷烃的密度；（4）烷烃的溶解性。4．完成下列填空：（1）烷烃通常性质，不与反应。（2）写出烷烃（CnH2n+2）燃烧反应方程式。（3）写出乙烷与氯气的取代反应方程式（第一步）。对应练习3．下列烷烃：①正己烷②丙烷③正戊烷④正丁烷⑤癸烷中，沸点由高到低的顺序正确的是（C）A．①②③④⑤B．⑤③④①②C．⑤①③④②D．③④⑤②①活动四：认识同分异构现象、同分异构体1．阅读：教材P64“表3-2”。2．交流：“新知预习3”。3．写出C5H12、C6H14、C7H16的同分异构体的结构简式。4．小结：烷烃同分异构体的书写方法。5．阅读教材P64“思考与交流”，归纳有机物种类繁多的原因。对应练习4．写出C4H8Cl2的同分异构体结构简式。【反馈练习】1．下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是(D)A．烷烃同系物随着相对分子质量的增大，熔、沸点逐渐升高；常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量增大逐渐增大C．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，它们燃烧时生成二氧化碳和水D．烷烃同系物都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色2．根据下列数据判断丙烷的沸点可能是(A)物质甲烷乙烷丁烷戊烷沸点－162℃－89℃－1℃＋36℃A．约－40℃ B．低于－162℃C．低于－89℃ D．高于＋36℃3．下列说法正确的是(AD)A．烃分子中，碳原子间都以碳碳单键结合，其余的价键均与氢原子结合，这一系列化合物的分子通式为CnH2n＋2B．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物C．烷烃分子中，相邻的三个碳原子有可能在同一条直线上D．、CH4、CH3CH2CH3互为同系物4．丁烷(化学式C4H10)是家庭用液化石油气的成分之一，也用于打火机中作燃料，下列关于丁烷的叙述正确的是(D)A．在常温下，C4H10是气体B．C4H10与CH4互为同系物C．丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体D．C4H10进行一氯取代后生成两种沸点不同的产物5．已知丙烷的二氯代物有四种结构，则其六氯代物的同分异构体有(C)A．2种 B．3种 C．4种 D．5种6．等质量的下列有机物完全燃烧，消耗氧气最多的是(A)A．CH4 B．C2H6 C．C2H2 D．C5H127．进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同有机产物的烷烃是(D)A．(CH3)2CHCH2CH3B．(CH3CH2)2CHCH3C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH38．有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷，它的分子结构与烷烃相似。下列有关说法中错误的是(C)A．硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2B．甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水C．甲硅烷(SiH4)的密度小于甲烷(CH4)D．甲硅烷的热稳定性弱于甲烷9．mol某烃完全燃烧后得到二氧化碳和水蒸气的混合气体。若将该混合气体全部通入盛有足量澄清石灰水的洗气瓶中，洗气瓶内产生白色沉淀100g；若将该混合气体全部通入盛有足量过氧化钠的干燥管，干燥管的质量增加30g。试完成下列问题：(1)该烃的化学式是____C2H2____。(2)该烃是否为烷烃____否____(填“是”或“否”)，理由是___不满足烷烃的通式CnH2n+2____。10．下列物质中属于同一种物质的是___（5）和（8）或（1）和（4）___，互为同分异构体的是（5）或（8）和（9），属于同位素的是___（11）和（12）___，互为同素异形体的是__（2）和（10）____。(1)液氯(2)白磷(3)(4)氯气(5)(6)氯水(7)(8)(9)(10)红磷(11)eq\o\al(37,17)Cl(12)eq\o\al(35,17)Cl【总结梳理】“四同”比较：内容适用对象判断依据性质实例同位素同素异形体同系物同分异构体【课后巩固】教材作业：P64-65习题4、7、8。提高训练：1．代表有机物中几种同系物的相对分子质量的一组数字是（D）A．16、32、48、64B．2、16、30、44、58C．16、17、18、19D．46、60、74、88、1022．乙烷在光照的条件下与氯气混和，最多可以生成几种物质（D）A．6种B．7种C．9种D．10种3．决定有机物种类繁多的原因，不正确的是（C）A.有机物分子中，碳原子间不仅能排列成链状，还能排成环状B．碳原子有四个价电子可与其它原子形成四个共价键C．组成有机物的元素种类较多