第3章1节1课时甲烷性质

第三章第一课时晨背关键语句理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二考向三第一节甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于正四面体的四个顶点上。甲烷结构与性质的记忆口诀：性质稳定是甲烷，光照氯代四连环；立体构型四面体，易燃防爆分解难。甲烷与氯气的取代反应是分步进行的，每有1

mol氢原子被取代，需消耗1

mol氯气。

4．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。[自学教材·填要点]1．有机化合物和烃2．甲烷的分子结构

(1)分子结构：分子式电子式结构式分子模型球棍模型比例模型CH4(2)空间结构：分子结构示意图结构特点及空间构型4个C－H键的长度和强度相同

，夹角相等，具正有四面体

结构[师生互动·解疑难]有些含碳元素的物质并不是有机物，如CO、CO2、碳酸盐等。甲烷是最简单的有机物，也是最简单的烃。比例模型能体现甲烷分子的真实结构，而球棍模型不能体现其真实结构。甲烷分子中碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于正四面体的四个顶点上，所有原子不在同一平面内；甲烷分子中最多有3个原子处于同一平面上。1．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的状况

()A．ⅠC．ⅢB．ⅡD．Ⅳ解析：这几种形式中，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，但其中比例模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例，电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。答案：D[自学教材·填要点]1．物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气体无味比空气小难溶于水2．化学性质通常状况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂都不反应，如甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。(1)氧化反应：甲烷在空气中燃烧的化学方程式为2H2O；现象为安静地燃烧，火焰呈淡蓝

色。4

2点燃CH

＋2O2――→CO

＋(2)取代反应：①实验探究：甲烷与Cl2的取代反应：变浅白雾油状液体上升无明显现象实验结论CH4

与Cl2

需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为：光4

3CH

＋Cl2――→CH

Cl＋HCl3CH

Cl＋Cl光2

22――→CH

Cl

＋HCl2

2CH

Cl

＋Cl光32――→CHCl

＋HCl3CHCl

＋Cl光42――→CCl＋HCl②甲烷的四种氯代产物的性质：a．水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水。

b．状态：常温下除CH3Cl是气体

，其余三种均为液体。③取代反应概念：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。[师生互动·解疑难]书写有机反应方程式时，用“―→”连接而不用“===”，但化学方程式仍需配平。甲烷为可燃性气体，使用前要检验气体的纯度。

(3)甲烷和Cl2的反应条件是光照，在室温冷暗处不发生反应。与Cl2相似，其他卤素单质在光照条件下也能与CH4发生取代反应，但反应中的卤素应为纯卤素单质，如甲烷与溴水不反应，因此不能使溴水褪色。甲烷和Cl2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，即光照CH4和Cl2的混合物，得到各种产物的混合物，其中HCl的物质的量最多。2．用“短线”将甲烷与Cl2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试管内气体颜色变浅试管内壁有②油状液滴出现试管中有少③量白雾产生④试管内液面上升答案：①－C

②－AA．CH2Cl2、CHCl3、CCl4

都是难溶于水的油状液体B．HCl极易溶于水，导致试管内气体压强减小C．Cl2

被消耗，产生无色物质D．反应中产生的HCl与水蒸气结合形成盐酸小液滴③－D

④－B[例1]

甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是

A．CH3Cl只有一种结构

B．CH2Cl2只有一种结构

C．CHCl3只有一种结构

D．CH4中含有4个C－H极性键(

)[解析]

甲烷无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的，CH2Cl2若是正方形即的平面结构，则其结构应有两种，和，若是正四面体结构，则其结构只有一种。[答案]

B若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则取代后形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4。若CH4分子中的4个氢原子被其他相同原子部分替代或被不同原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。1.氟利昂－12()分子中的所有原子是否处于同一平面上？提示：CF2Cl2可视为甲烷分子中的4个氢原子被2个氯原子和2个氟原子替代，形成的分子为四面体结构，分子中所有原子不在同一平面上。[例2]

在标准状况下，22.4

L

CH4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．0.5

molC．2.5

molB．2

molD．4

mol[解析]1

mol

CH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25

mol，该四种取代物中n(Cl)＝0.25

mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5

mol，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2.5

mol＋2.5

mol＝5

mol，参加反应的氯气为n(Cl2)＝2.5

mol。[答案]C甲烷与氯气取代时，每从甲烷分子中取代1个氢原子，则消耗1个氯气分子，即每从甲烷中取代1molH，则消耗1

mol

Cl2。甲烷和氯气以物质的量比1∶1混合，在光照条件下，得到的有机产物是

(

)②CH2Cl2

③CHCl3

④CCl4①CH3ClA．只有①

C．只有③B．①和②的混合物

D．①②③④的混合物解析：甲烷和氯气按等物质的量反应，不可能是1个甲烷分子与1个氯分子的反应，所以无论反应物的物质的量之比是多少，都会得到各种氯代物。答案：D[例3]

下列反应属于取代反应的是(

)高温A．CH4――→C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．2CO＋O

点燃2CO2=====2光3

2

2D．CH

Cl＋Cl2――→CH

Cl

＋HCl[解析]取代反应是指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。根据定义只有D项符合，故答案为D项。[答案]

D利用取代反应和置换反应的特点来判断所给的反应类型时，一要看反应物，即参加反应的是有机物还是无机物，若反应物均为无机物