高中化学必修2学案第3章重要的有机化合物311甲烷的性质与结构

第1节认识有机化合物第1课时甲烷的性质与结构[学习目标定位]1.了解有机物的性质。2.掌握甲烷的分子式、结构式、电子式、空间构型。3.掌握甲烷的氧化反应和取代反应。4.掌握取代反应的概念、特点，能判断一些有机化学反应是不是取代反应。一、甲烷的存在、用途及结构1．有机化合物有机化合物是指绝大多数含__________的化合物，但含碳的化合物__________是有机化合物。多数有机物具有________的熔、沸点、______溶于水、______燃烧。2．甲烷的存在与用途(1)甲烷的存在甲烷是________、________、________和____________________的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。(2)甲烷的主要用途甲烷易燃烧，完全燃烧生成________、________并放出大量的热，因此甲烷可用作________。天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作____________。3．甲烷的组成与结构

分子式电子式结构式空间构型甲烷分子结构模型______结构，____原子位于正四面体中心，____原子位于四个顶点上1．结构式：用短线“—”表示原子所形成的共价键进而表示物质结构的式子叫做结构式。2．一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时，无论这4个原子是否相同，都分别在四面体的顶点上，但不一定为正四面体，也不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。1．下列关于甲烷的说法中错误的是()A．甲烷分子是由极性键构成的分子B．甲烷分子具有正四面体结构C．甲烷分子中四个C—H键完全相同D．甲烷分子中含有非极性键2．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()二、甲烷的性质1．甲烷的物理性质颜色状态气味密度溶解性____色____味比空气________溶于水

2.甲烷的化学性质(1)甲烷的燃烧①将甲烷在空气中点燃观察现象，并填写下表：燃烧现象检验产物方法现象结论在火焰上方罩一个干燥的烧杯在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯②甲烷燃烧的化学方程式为____________________________________________。以甲烷为主要成分的天然气是一种理想的清洁能源。特别提醒点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在4.9%～16%(体积)范围内时，遇火花发生爆炸。(2)甲烷的稳定性实验操作实验现象实验结论酸性高锰酸钾溶液不________通常情况下，甲烷化学性质比较稳定，不能被____________溶液、________等强氧化剂氧化，也不与________、________等物质反应(3)甲烷的取代反应按要求完成下列实验，并填写下表：实验操作实验现象A装置：试管内气体颜色逐渐________；试管内壁有__________出现；试管中有____________；试管内液面________；水槽中有____________B装置：____________实验结论CH4与Cl2在________时才能发生化学反应

①上述实验A中发生反应的化学方程式为__________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。②取代反应是指______________________________________________的反应。CH4和Cl2反应的四种取代产物都____溶于水，常温下除____________是气体外，其他三种都是_________。归纳总结甲烷的取代反应反应条件光照反应物甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等卤素单质反应，但不能与氯水、溴水、碘水等反应反应特点(1)甲烷分子的一个氢原子被卤素单质的一个原子取代，下来的氢原子与卤素单质的另一个原子形成卤化氢；(2)该反应为连锁反应，即使甲烷与氯气按1∶1混合反应，得到的有机产物也不是只有CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物反应产物不论如何控制反应物的用量，反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，五种产物中HCl最多物质的量的关系参加反应的Cl2的物质的量＝生成的HCl的物质的量＝有机产物中氯原子的物质的量3．在光照条件下，将1molCH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2物质的量为()A．1mol B．2molC．2.5mol D．10mol4．下列化学反应中不属于取代反应的是()A．CH2Cl2＋Br2eq\o(→,\s\up7(光照))CHBrCl2＋HBrB．CH3OH＋HCleq\o(→,\s\up7(光照))CH3Cl＋H2OC．2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑D．CH3—CH2—Br＋H2Oeq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(△))CH3—CH2—OH＋HBr1．有下列物质：①氯气、②硝酸、③溴水、④烧碱、⑤氧气、⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下能与甲烷发生化学反应的是()A．①②③ B．④⑤⑥C．①⑤ D．②③④⑥2．下列关于甲烷的叙述中，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B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化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D．甲烷的四种取代物都难溶于水3．下列反应不属于取代反应的是()A．CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HClB．C2H5OH＋HBr→C2H5Br＋H2OC．C2H5Br＋NaOH→C2H5OH＋NaBrD．CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl4．把1mol甲烷和4mol氯气组成的混合气体充入到大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，一段时间后，推测可能观察到的现象是()①黄绿色逐渐消失②试管上有油珠③试管内液面上升④水槽内有少量晶体析出A．只有①③ B．只有①②③C．只有①③④ D．①②③④5．下列叙述中错误的是()A．点燃甲烷前不必进行验纯B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃甲烷不一定会爆炸6．在光照条件下，将1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。(1)若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol，生成的混合物经水洗后所得气体在标准状况下的体积为______________________________。(2)该反应中消耗的氯气的物质的量是___________________________________。

答案精析新知导学一、1．碳元素不一定较低难易2．(1)天然气沼气石油气煤矿坑道气(或瓦斯)(2)CO2H2O燃料化工原料3．CH4正四面体CH活学活用1．D[甲烷分子含4个C—H极性键，键的强度和键与键之间的夹角完全相同，甲烷分子为正四面体结构。]2．D[甲烷的分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，填充模型更能形象地表达出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。]二、1．无气体无小难2．(1)①淡蓝色火焰烧杯内壁有水珠产生生成了水烧杯内壁变浑浊生成了二氧化碳②CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O(2)退色酸性KMnO4H2O2强酸强碱(3)变浅油状液滴少量白雾上升固体析出无明显现象光照①CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋HCl②有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团代替难一氯甲烷油状液体活学活用3．C[由于CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl，CH4＋2Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH2Cl2＋2HCl，CH4＋3Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CHCl3＋3HCl，CH4＋4Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋4HCl。1molCH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25mol，则消耗Cl2为0.25mol＋0.25mol×2＋0.25mol×3＋0.25mol×4＝2.5mol。]4．C[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。C项中的反应为置换反应，不是有机物参与的反应，更不是取代反应。]达标检测1．C2.B3．D[A、B、C三项反应均为取代反应，D项反应为复分解反应。]4．D[氯气被消耗后，黄绿色消失；生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，又因为氯气被消耗，气体的体积减小，试管内液面上升；生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度，故有NaCl析出。]5．A[甲烷与氧气混合达到一定比例范围时，点燃会发生爆炸，因此，甲烷点燃前要进行验纯。]6．(1