專題3第1單元第1課時天然氣的利用甲烷

1、第一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習目標：1.認識甲烷的結(jié)構(gòu)特點并會書寫甲烷的分子式、結(jié)構(gòu)式和電子式。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)，會書寫相應(yīng)的化學方程式。(重點 )3.理解取代反應(yīng)的概念并能進行判斷。(重點 )4.掌握同系物、同分異構(gòu)體的概念并會判斷是否為同分異構(gòu)體或同系物。 自 主 預(yù) 習探 新 知 一、化石燃料天然氣：主要成分為甲烷，最簡單的有機物。組成元素：主要是碳和氫，同時含少量的硫、氧、氮等石油化學成分：液態(tài)的碳氫化合物及其溶有化石燃料氣態(tài)和固態(tài)的碳氫化合物組成物質(zhì)：有機物和無機物組成的復(fù)雜混合物煤組成元素：含量最高的為碳、其次是氫、氧及少量的硫、磷

2、、氮等二、甲烷的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1甲烷的組成和結(jié)構(gòu)分子式： CH4，電子式：，結(jié)構(gòu)式：。甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體構(gòu)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(zhì)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(zhì)第 1頁(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(yīng)。甲烷不能使酸性 KMnO 4 溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。(2)氧化反應(yīng)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(yīng)的化點燃學方程式為 CH4 2O2CO2 2H2O。(3)取代反應(yīng)甲烷與 Cl 2 在光照

3、下的反應(yīng)實驗探究實驗操作()瓶內(nèi)黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o色；實驗現(xiàn)()集氣瓶內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)；象()集氣瓶內(nèi)液面上升，水槽中有晶體。光照CH4 Cl2CH3Cl HCl光照反應(yīng)原CH3 ClCl2CH2Cl 2HCl理光照CH2 Cl2 Cl2CHCl 3HCl光照CHCl 3Cl2CCl4 HCl取代反應(yīng)：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(yīng)。4甲烷的利用(1)利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的生成物三氯甲烷制備制冷劑氟利昂，其過程反應(yīng)方程式為CHCl 3HFCHFCl2 HCl 。被氧化一定條件(2)合成甲醇，其過程為CH4(CO H2)CH3OH

4、。一定條件高溫(3)高溫分解生成炭黑，其反應(yīng)方程式為CH4C 2H2。三、烷烴同系物1烷烴第 2頁(1) ：只由碳、 兩種元素 成的化合物叫碳 化合物，也叫 。(2) ： 的分子里碳原子 都以碳碳 互相 接成 狀，碳原子的其余的價 全部跟 原子 合，達到 和狀 。其通式 CnH2n 2。(3)命名n10：依次稱 甲 、乙 、丙 、丁 n11：直接根據(jù)碳原子數(shù)稱某 ，如C16H34 稱 十六 。2同系物分子 構(gòu)相似， 成上相差 1 個或若干個“ CH2”原子 的有機化合物互稱 同系物。如甲 (CH4)、乙 (CH3CH3)、丙 CH3CH2CH3 互 同系物。 基 自 1判斷正 (正確的打“”，

5、 的打“”)(1)煤主要含有碳元素，煤是 物。()(2)點燃甲 氣體之前必 其 度。()(3)甲 與 水在光照條件下 生取代反 。()(4) 的通式是CnH2n2(n1)，但符合通式 CnH2n 2(n 1)的不一定是 。()【答案】(1)(2)(3)(4)2下列敘述不正確的是 ()A甲 與 氣 生取代反 后的 物中，常溫下只有一種有機氣體B甲 化學性 比 定，一定不會 生氧化反 C甲 跟 氣反 無 生成CH3Cl、 CH2Cl2、CHCl 3 是 CCl4，都屬于取代反 D甲 與 氣反 后得到的所有有機物都 溶于水B 甲 與 氣 生取代反 后的五種 物中，常溫下CH3Cl 和 HCl 氣體，

6、其余 液體，只有 HCl 能溶于水，其余的 物都 溶于水， A 、D 正確；CH4的性 比 定，通常情況下，不與 酸、 堿、 氧化 反 ，但可以在氧氣中燃 ， B ；甲 與 氣反 生成四種有機物的反 都屬于取代反 ，C 正確。 第 3頁3下列關(guān)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(zhì)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(zhì)基本相似A 合 作 探 究攻 重 難 分析烷烴結(jié)構(gòu)， 推導烷烴化學性質(zhì)背景材料 甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷結(jié)構(gòu)式分別如下：思考交流 (1)觀察上述結(jié)構(gòu)式，總結(jié)烷烴在組成、結(jié)構(gòu)上的相似之處?！咎崾尽拷M成元素均只含有C

7、、H 兩種元素；化學鍵均只含有CC、C H(CH 4 無 CC)；均為鏈狀。(2)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，根據(jù)甲烷的性質(zhì)推測其它烷烴的化學性質(zhì)?！咎崾尽糠€(wěn)定性、氧化反應(yīng) (燃燒 )、取代反應(yīng)。烷烴的化學性質(zhì)烷烴的化學性質(zhì)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(yīng)，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(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)光照CnH2n2 X 2CnH2n 1 X HX 。(2)燃燒反應(yīng)CnH2n23n1點燃2O2 nCO2(n1)H2 O。識別、判斷同系物背景材料 第 4頁思考交流 (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(jié)構(gòu)相似且

8、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(jié)構(gòu)不相似，一種含有碳碳雙鍵屬于烯烴，一種是環(huán)烷烴。(3)CH3 CH2CH2CH3 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CH3 CH2CH2CH 3 與分子式相同，屬于同分異構(gòu)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 CH22 和通式相同，均為n 2n，但=HC H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)

9、分子結(jié)構(gòu)相似即屬于同一類物質(zhì)。(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(guān)鍵點(1)“ 同” 互為同系物的物質(zhì)必須屬于同一類物質(zhì)。(2)“ 似” 結(jié)構(gòu)相似，是指化學鍵類型相似，分子中各原子的結(jié)合方式第 5頁相似。(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(zhì)量(相差 14n)。3判斷同系物時應(yīng)注意的兩個問題(1)互為同系物的分子中各元素的質(zhì)量分數(shù)可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分異構(gòu)體的區(qū)別，同系物結(jié)構(gòu)相似，組成不同，分子式不同；同分異構(gòu)體分子式相同，結(jié)構(gòu)可能相似也可能不相

10、似。 當 堂 達 標固 雙 基 題組 1甲烷的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1下列關(guān)于甲烷的說法不正確的是()A甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)D甲烷分子的結(jié)構(gòu)式是C2下列有關(guān)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(yīng)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；四氯第 6頁化碳不支持燃燒，可以滅火，故

11、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 AgNO 3 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 _。【解析】 CH4 和 Cl2 反應(yīng)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(yīng)生成CH3Cl( 氣體 )、CH2Cl 2、 CHCl 3、CCl4、HCl ，隨著

12、反應(yīng)進行， Cl2不斷消耗，試管中黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH2Cl 2、CHCl 3、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(yīng)后，試管內(nèi)氣體壓強減小， 試管內(nèi)水位上升， HCl 溶于水后，與 AgNO 3 反應(yīng)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?！敬鸢浮緾H2Cl2、 CHCl 3、 CCl 4有白色沉淀產(chǎn)生Ag Cl=AgCl溶液變紅烷烴取代反應(yīng)的易錯點小結(jié)題組 2烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)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(jié)構(gòu)都只

13、有一種D任何烷烴分子不可能為平面結(jié)構(gòu)B C 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(jié)構(gòu)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(gòu)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第 7頁面體型，故不可能為平面結(jié)構(gòu)，D 正確。 5下列有關(guān)烷烴性質(zhì)的敘述中不正確的是()A所有烷烴性質(zhì)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(yīng)C所有烷烴的結(jié)構(gòu)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(zhì)與甲烷類似，常溫下難與酸、堿、強氧化劑反應(yīng)， A 正確；烷烴的典型化學性質(zhì)就是取代反應(yīng)， B 正確；烷烴的結(jié)構(gòu)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(guān)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(zhì)的量之比一定相同互為同系物的兩種有機物的物理性質(zhì)有差別，但化學性質(zhì)相似AB只有C只有D只有B 丙烷和異丁烷