高中化學 專題3 有機化合物的獲得與應用 第1單元 化石燃料與有機化合物 第1課時 天然氣的利用 甲烷學案 蘇教版必修2

第1課時天然氣的利用甲烷學習目標：1.認識甲烷的結構特點并會書寫甲烷的分子式、結構式和電子式。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應和取代反應，會書寫相應的化學方程式。(重點)3.理解取代反應的概念并能進行判斷。(重點)4.掌握同系物、同分異構體的概念并會判斷是否為同分異構體或同系物。自 主 預 習探 新 知一、化石燃料化石燃料二、甲烷的組成、結構與性質1甲烷的組成和結構分子式：CH4，電子式：，結構式：。甲烷分子的空間結構是正四面體構型。碳原子位于四面體的中心，四個氫原子分別位于四面體的4個頂點。2物理性質顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無色氣態(tài)無味(CH4)(空氣)難溶3.化學性質(1)穩(wěn)定性在通常情況下，甲烷是比較穩(wěn)定的，跟強酸、強堿或強氧化劑等一般不起反應。甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。(2)氧化反應純凈的甲烷在空氣中安靜的燃燒，火焰呈淡藍色，放出大量的熱，反應的化學方程式為CH42O2CO22H2O。(3)取代反應甲烷與Cl2在光照下的反應實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象()瓶內黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o色；()集氣瓶內壁有油狀液滴出現(xiàn)；()集氣瓶內液面上升，水槽中有晶體。反應原理CH4Cl2CH3ClHClCH3ClCl2CH2Cl2HClCH2Cl2Cl2CHCl3HClCHCl3Cl2CCl4HCl取代反應：有機化合物分子中的某種原子(或原子團)被另一種原子(或原子團)所取代的反應。4甲烷的利用(1)利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應的生成物三氯甲烷制備制冷劑氟利昂，其過程反應方程式為CHCl3HFCHFCl2HCl。(2)合成甲醇，其過程為CH4(COH2)CH3OH。(3)高溫分解生成炭黑，其反應方程式為CH4C2H2。三、烷烴同系物1烷烴(1)烴：只由碳、氫兩種元素組成的化合物叫碳氫化合物，也叫烴。(2)烷烴：烴的分子里碳原子間都以碳碳單鍵互相連接成鏈狀，碳原子的其余的價鍵全部跟氫原子結合，達到飽和狀態(tài)。其通式為CnH2n2。(3)命名n10：依次稱為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷n11：直接根據(jù)碳原子數(shù)稱某烷，如C16H34稱為十六烷。2同系物分子結構相似，組成上相差1個或若干個“CH2”原子團的有機化合物互稱為同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷CH3CH2CH3互為同系物?；A自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)煤主要含有碳元素，煤是純凈物。()(2)點燃甲烷氣體之前必須檢驗其純度。()(3)甲烷與氯水在光照條件下發(fā)生取代反應。()(4)烷烴的通式是CnH2n2(n1)，但符合通式CnH2n2(n1)的不一定是烷烴。()【答案】(1)(2)(3)(4)2下列敘述不正確的是()A甲烷與氯氣發(fā)生取代反應后的產(chǎn)物中，常溫下只有一種有機氣體B甲烷化學性質比較穩(wěn)定，一定不會發(fā)生氧化反應C甲烷跟氯氣反應無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應D甲烷與氯氣反應后得到的所有有機物都難溶于水B甲烷與氯氣發(fā)生取代反應后的五種產(chǎn)物中，常溫下CH3Cl和HCl為氣體，其余為液體，只有HCl能溶于水，其余的產(chǎn)物都難溶于水，A、D正確；CH4的性質比較穩(wěn)定，通常情況下，不與強酸、強堿、強氧化劑反應，但可以在氧氣中燃燒，B錯誤；甲烷與氯氣反應生成四種有機物的反應都屬于取代反應，C正確。3下列關于同系物的說法中，錯誤的是()A同系物具有相同的最簡式B同系物之間相對分子質量相差14或14的整數(shù)倍C同系物符合同一通式D同系物的化學性質基本相似A合 作 探 究攻 重 難分析烷烴結構，推導烷烴化學性質背景材料甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷結構式分別如下： 思考交流(1)觀察上述結構式，總結烷烴在組成、結構上的相似之處?！咎崾尽拷M成元素均只含有C、H兩種元素；化學鍵均只含有CC、CH(CH4無CC)；均為鏈狀。(2)結構決定性質，根據(jù)甲烷的性質推測其它烷烴的化學性質?！咎崾尽糠€(wěn)定性、氧化反應(燃燒)、取代反應。烷烴的化學性質烷烴的化學性質和甲烷相似，通常情況下不與強酸、強堿以及強氧化劑發(fā)生反應，都不能夠使酸性高錳酸鉀溶液以及溴水褪色。(1)在光照條件下與鹵素單質發(fā)生取代反應CnH2n2X2CnH2n1XHX。(2)燃燒反應CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。識別、判斷同系物背景材料思考交流(1)上述三種烷烴互為同系物嗎？為什么？【提示】互為同系物，因為這三種烴結構相似且分子組成上相差了n個CH2。(2)CH2=CH2與相差1個CH2，二者互為同系物嗎？【提示】不是。二者結構不相似，一種含有碳碳雙鍵屬于烯烴，一種是環(huán)烷烴。(3)CH3CH2CH2CH3與是否屬于同系物？為什么？【提示】不是。因為同系物在分子組成上必須相差1個或若干個CH2原子團，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3與分子式相同，屬于同分異構體。(4)同系物具有同一通式，具有同一通式的有機物一定是同系物嗎？【提示】不一定。如CH2=H2和通式相同，均為CnH2n，但它們均不為同系物，所以具有同一通式的有機物不一定是同系物。1同系物判斷的兩個標準(1)分子結構相似即屬于同一類物質。(2)分子組成上僅相差一個或若干個CH2原子團。2同系物判斷的三個關鍵點(1)“同”互為同系物的物質必須屬于同一類物質。(2)“似”結構相似，是指化學鍵類型相似，分子中各原子的結合方式相似。(3)“差”組成上相差n個CH2原子團(n1)。同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。同系物一定具有不同的相對分子質量(相差14n)。3判斷同系物時應注意的兩個問題(1)互為同系物的分子中各元素的質量分數(shù)可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分異構體的區(qū)別，同系物結構相似，組成不同，分子式不同；同分異構體分子式相同，結構可能相似也可能不相似。當 堂 達 標固 雙 基題組1甲烷的組成、結構與性質1下列關于甲烷的說法不正確的是()A甲烷分子具有正四面體結構B甲烷分子中的四個CH鍵相同C甲烷分子是平面正方形結構D甲烷分子的結構式是C2下列有關甲烷的說法中錯誤的是()A采煤礦井中的甲烷氣體是植物殘體經(jīng)微生物發(fā)酵而來的B天然氣的主要成分是甲烷C甲烷是沒有顏色、沒有氣味的氣體，極易溶于水D甲烷與氯氣發(fā)生取代反應所生成的產(chǎn)物四氯甲烷是一種效率較高的滅火劑C甲烷是由古代生物發(fā)酵而來的，故說法A正確；天然氣的主要成分是CH4，故說法B正確；甲烷是無色無味的氣體，難溶于水，故說法C錯誤；四氯化碳不支持燃燒，可以滅火，故說法D正確。3.把1體積CH4和4體積Cl2組成的混合氣體充入試管中，將此試管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮處，片刻后發(fā)現(xiàn)試管壁上有油狀液滴出現(xiàn)，該油狀液滴可能是_，水槽中還觀察到_，原因是_(用離子方程式解釋)。若向水槽中再滴入幾滴紫色石蕊試液又觀察到_?！窘馕觥緾H4和Cl2反應的產(chǎn)物中，HCl極易溶于水，能電離出H和Cl，其他產(chǎn)物均為有機物，部分呈氣態(tài)，部分為油狀液體。CH4和Cl2在光照條件下反應生成CH3Cl(氣體)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，隨著反應進行，Cl2不斷消耗，試管中黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下均為無色液體，使試管壁上有油狀液滴出現(xiàn)；因生成的HCl易溶于水，反應后，試管內氣體壓強減小，試管內水位上升，HCl溶于水后，與AgNO3反應生成AgCl白色沉淀，同時溶液顯酸性，故加入紫色石蕊試液后溶液變紅。【答案】CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀產(chǎn)生AgCl=AgCl溶液變紅烷烴取代反應的易錯點小結題組2烷烴的結構與性質4下列說法不正確的是()A烷烴中每個碳原子都形成四個共價單鍵B正丁烷的四個碳原子可以在同一條直線上C甲烷、乙烷、丙烷的結構都只有一種D任何烷烴分子不可能為平面結構BC原子的最外層有四個電子，故能與其他原子形成四個共價鍵，在烷烴中原子之間都是單鍵，A正確；由碳原子的四個共價鍵在空間排列成四面體結構推知，丁烷的四個碳原子一定不在同一條直線上，B錯誤；烷烴從丁烷開始才有同分異構體，C正確；烷烴中C原子形成四個共價鍵，這四個鍵在空間排列成四面體型，故不可能為平面結構，D正確。5下列有關烷烴性質的敘述中不正確的是()A所有烷烴性質都很穩(wěn)定，常溫下很難被強氧化劑氧化B分子式的通式為CnH2n2，均能與氯氣發(fā)生取代反應C所有烷烴的結構都與甲烷類似，故常溫下都是氣體D隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔沸點逐漸升高C烷烴的化學性質與甲烷類似，常溫下難與酸、堿、強氧化劑反應，A正確；烷烴的典型化學性質就是取代反應，B正確；烷烴的結構與甲烷類似，但其熔沸點隨碳原子數(shù)的增加而增大，碳原子數(shù)多于4個時為液體，碳原子數(shù)多于17個時呈固態(tài)，C錯，D正確。題組3同系物6下列有關同系物的說法中錯誤的是()丙烷和異丁烷互為同系物分子組成相差一個或若干個CH2原子團的有機物是同系物互為同系物的兩者中碳、氫元素的物質的量之比一定相同互為同系物的兩種有機物的物理性質有差別，但化學性質相似AB只有C只有D只有B丙烷和異丁烷的結構相似，分子組成上相差一個“CH2”，兩者互為同系物，正確；同系物的結構首先相似，錯；甲烷與乙烷互為同系物，兩者中碳、氫元素的物質的量之比可能不同，錯；根據(jù)烷烴物理性質的遞變性可知，同系物之間化學性質相似，物理性質不同，正確。7下列物質互為同系物的是()BA項為同種物質；B項互為同系物；C項所含氯原子數(shù)不同，分子組成不是相差一個CH2原子團或其倍數(shù)；D項不是同一類別的物質，故不屬于同系物。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375