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文檔簡介

1、教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義 課 題 必修2專題3第一單元 化石燃料與有機(jī)化合物1教學(xué)目的1、使學(xué)生了解甲烷的結(jié)構(gòu)式、電子式和分子結(jié)構(gòu);2、掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì),了解有關(guān)實驗的結(jié)論,了解取代反應(yīng);3、使學(xué)生認(rèn)識烷烴同系物在組成、結(jié)構(gòu)式、化學(xué)性質(zhì)上的共同點以及物理性質(zhì)隨著分子里碳原子數(shù)目的遞增而變化的規(guī)律性。4、使學(xué)生掌握飽和鏈烴的概念。5、通過同系物的教學(xué),使學(xué)生進(jìn)一步了解有機(jī)物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容課前檢測:1、下列敘述正確的是( ) A、 有機(jī)物一定來自有機(jī)體內(nèi) B、 有機(jī)物與無機(jī)物可以相互轉(zhuǎn)化 C、 CO屬于有機(jī)物 D、 A-B + C-D - A-C +B-D 一定屬于復(fù)分解反應(yīng)2、將下

2、列氣體通入酸性高錳酸鉀,酸性高錳酸鉀褪色的是( ) A、CH4 B、CO2 C、SO2 D、H23、向下列物質(zhì)的水溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀產(chǎn)生的是( )、l 、al 、l 、l4、下列物質(zhì)中,屬于純凈物的是 A天然氣 B航空煤油 C汽油 D乙烯5、有關(guān)化石燃料的說法正確的是 A化石燃料是可再生的,因此地球上的蘊藏量也是無限的B化石燃料雖然在地球上的蘊藏量有限,但形成化石燃料的速度相當(dāng)快,所以化石燃料相當(dāng)于是無限的C化石燃料的形成是非常復(fù)雜的,所需時間也較長,但化石燃料在地球上的蘊藏量是無限的D化石燃料在地球上蘊藏量是有限的,而且又都是經(jīng)過億萬年才能形成的非再生能源答案:1、B 2、

3、C 3、C 4、D 5、D知識梳理:化石燃料是指煤炭、石油、天然氣等這些埋藏在地下不能再生的燃料資源。煤、石油和天然氣的組成1、煤是復(fù)雜的混合物,主要含有碳元素,還含有氫元素和少量的氮、硫、氧等元素和無機(jī)礦物質(zhì)。2、石油主要含有碳元素和氫元素,是由多種化合物組成的混合物。3、天然氣一般是指在地下自然形成的可燃性氣體,主要成分是甲烷,它是最簡單的有機(jī)化合物,可以燃燒。一、天然氣的利用甲烷【探究活動】已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0717g/L,含碳75,含氫25,利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定它的分子式?解析:甲烷的Mr=0717g/L×22.4 L/mol=16.06 g/ mol 碳原子與氫原

4、子的個數(shù)比為:(75/12):(25/1)=1:4CHHHH綜合上述分析:可知甲烷的分子式為:CH41、化學(xué)式:CH4 結(jié)構(gòu)式: 電子式:2、球棍模型 比例模型3、甲烷的空間結(jié)構(gòu):試驗證明:甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu),碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子位于四個頂點上。 甲烷的性質(zhì)1、物理性質(zhì) 無色、無味的氣體; r=0.717g/L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)(密度求算公式:M=22.4 r); 難溶于水;甲烷是沼氣、天然氣、坑道氣和油田氣的主要成分。2、化學(xué)性質(zhì):(1)常溫下比較穩(wěn)定,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)。 甲烷通入KMnO4酸性溶液中現(xiàn)象:紫色溶液沒有變化結(jié)論:甲烷不能使酸化的高錳酸鉀溶

5、液褪色點燃(2) 氧化反應(yīng):燃燒:CH42O2CO22H2O甲烷氣體在空氣或氧氣中點燃,完全燃燒時生成二氧化碳和水,同時放出大量的熱,還伴有淡藍(lán)色的火焰。注意: 點燃甲烷與空氣或氧氣的混合氣體時,容易發(fā)生爆炸。因此,在點燃甲烷氣體前,必須進(jìn)行純度檢驗,只有純度符合要求的甲烷氣體才能點燃。甲烷完全燃燒的生成物是CO2和H2O。查閱資料了解1 mol甲烷在通常狀況下完全燃燒后放出的熱量,寫出甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H =-890 kJ/mol催化劑催化氧化:CH4H2OCO3H2生成的混合氣體能合成甲醇。(擴(kuò)充)(3) 取代反應(yīng)科學(xué)探究 你從

6、實驗中得到哪些信息?從所得的實驗信息中你能得到哪些啟示?現(xiàn)象: 混合氣體的黃綠色變淺,量筒壁上出現(xiàn)油滴,量筒內(nèi)的液面上升。討論:分析上述實驗中所觀察到的現(xiàn)象,從中可以得到哪些結(jié)論?1 說明量筒內(nèi)的混合氣體在光照的條件下發(fā)生了化學(xué) 反應(yīng)。2 量筒壁上出現(xiàn)液滴,說明反應(yīng)中生成了新的油狀物質(zhì),且不溶與水。3 量筒內(nèi)液面上升,說明隨著反應(yīng)的進(jìn)行,量筒內(nèi)的氣壓在減小,即氣體總體積在減小。高溫(4)裂解反應(yīng):CH4 C+2H2制炭黑和氫氣。重難點突破:取代反應(yīng):有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。光光 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl (一氯甲烷) CH3Cl+Cl2 CH2C

7、l2+HCl;(二氯甲烷)光 CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl (三氯甲烷) (氯仿)光 CHCl3+Cl2 CCl4+HCl *甲烷與氯氣的反應(yīng),共得到五種產(chǎn)物。課堂練習(xí)光1、寫出甲烷與溴蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。光答案:CH4+Br2 CH3Br+HBr光 CH3Br+Br2 CH2Br2+HBr光 CH2Br2+Br2 CHBr3+HBrCHBr3+Br2 CBr4+HBr2、光照條件下,將1molCH4和1molCl2混合,充分反應(yīng)后。1、得到的產(chǎn)物為: 。2、其中物質(zhì)的量最多的產(chǎn)物是: 。3、如將 1molCH4完全和氯氣發(fā)生取代反應(yīng),并且生成相同物質(zhì)的量的四種有機(jī)取代產(chǎn)物,則需

8、Cl2的物質(zhì)的量是: 。答案:1、CH3Cl;CH2Cl2;CHCl3;CCl4;HCl 2、HCl 3、2.5 mol二、烷烴 1、烷烴:烴分子中的碳原子之間都以單鍵結(jié)合成鏈狀,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合,使每個碳原子的化合價都已充分利用,達(dá)到“飽和”。這樣的烴叫做飽和烴,又叫烷烴。烷烴的結(jié)構(gòu)特點: 碳原子之間都以單鍵結(jié)合成鏈狀。 碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合,使每個碳原子的化合價都已充分利用,達(dá)到“飽和”。2、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)簡式:乙烷:CH3CH3 丙烷:CH3CH2CH3丁烷:CH3CH2CH2CH33、烷烴的物理性質(zhì):各種烷烴的物理性質(zhì)隨著分子里碳原子數(shù)的遞增,發(fā)生

9、規(guī)律性的變化。 常溫下的狀態(tài)是由氣態(tài)(14個碳原子)、液態(tài)(516個碳原子)到固態(tài)(17個碳原子以上)沸點逐漸增加液態(tài)時的密度逐漸增加4、烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似 (1)穩(wěn)定性:不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng),不能使酸性KMnO4溶液褪色。(2)可燃性,完全燃燒生成CO2和H2O(3)在光照條件下與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)。(4)熱穩(wěn)定性逐漸減弱。 5、烷烴的通式:CnH2n+2 ( n1)6、同系物:結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差 一個或若干個CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物。 如:甲烷、乙烷、丙烷、十七烷、三十烷等互為同系物。重難點突破:同系物、同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素比較。概念同系物同分異構(gòu)體同素異形體

10、同位素定義結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團(tuán)的物質(zhì)分子式相同二結(jié)構(gòu)式不同的化合物的互稱由同種元素組成的不同單質(zhì)的互稱質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子的互稱分子式不同相同元素符號表示相同,分子式可不同結(jié)構(gòu)相似不同不同研究對象化合物化合物單質(zhì)原子課堂練習(xí)1、下列各對物質(zhì)中:、屬于同系物的是、屬于同位素的是、屬于同素異形體的是A、126C與136CB、O2與O3C、CH4與C4H10D、 白磷、紅磷答案:(1)、C (2)、 A(3)、BD2、下列哪組是同系物?( ) A. CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3 B. CH3CH3、CH3CH(CH3)CH3

11、 C. CH3CHCH3答案:B例題解析例1在光照下,將等物質(zhì)的量的CH4和Cl2充分反應(yīng),得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量最多的是()A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl解析由甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的化學(xué)方程式可以知道,每生成1mol鹵代烴,可生成1molHCl;由于甲烷和氯氣發(fā)生的是“連鎖” 反應(yīng),反應(yīng)一旦發(fā)生會有四種鹵代烴產(chǎn)生,而每一步取代反應(yīng)中都有HCl生成。答案為(D)。例2某烴中碳和氫的質(zhì)量比是245,該烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是2.59g/L,寫出該烴的分子式。解析(1)先求實驗式(表示構(gòu)成物質(zhì)的元素的原子個數(shù)最簡比的式子):C和H的原子個數(shù)比24/125/125,所以實驗式

12、為C2H5。(2)再求相對分子質(zhì)量:摩爾質(zhì)量22.4×2.59=58g/mol,相對分子質(zhì)量為58(3)最后求分子式:(C2H5)n58,解得n2,分子式為C4H10。例3室溫時20mL某氣態(tài)烴與過量氧氣混合,完全燃燒后的產(chǎn)物通過濃硫酸,再恢復(fù)到室溫,氣體體積減少了50mL,剩余氣體通過苛性鈉溶液,體積又減少了40mL。求氣態(tài)烴的分子式。解析燃燒產(chǎn)物通過濃硫酸時,水蒸氣被吸收,再通過苛性鈉時,CO2氣體被吸收,故CO2的體積為40mL。根據(jù)體積減少可考慮用體積差量法計算。點燃設(shè)烴的分子式為CxHy,其燃燒的化學(xué)方程式為:CxHy(x+y/4)O2xCO2y/2H2O V1x+y/4x

13、氣體減少1+y/420mL40mL 50mL1x=2040 解得x=2 1(1+y/4)=2050 解得y=6所以該氣態(tài)烴的分子式為C2H6。由例2、例3可總結(jié)出確定烴的分子式的基本途徑有:C、H元素的質(zhì)量C、H元素的質(zhì)量比C、H元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)燃燒產(chǎn)物的物質(zhì)的量M=22.4dM=DMr(M為氣體相對密度,Mr為氣體相對分子質(zhì)量)MM1a1%+M2a2%+實驗式相對分子質(zhì)量分子式烴燃燒方程式計算、討論例4丁烷催化裂解,其碳鏈按兩種方式斷裂,生成四種物質(zhì)CH4、C2H6、C2H4和C3H6。若丁烷的裂解率為90%,且裂解后C2H4和C3H6的質(zhì)量相等,則裂解后得到的相對分子質(zhì)量最小的氣態(tài)烴,在棍合

14、氣體中的體積分?jǐn)?shù)為()。A.11%B.19%C.40%D.50%解析丁烷裂解后相對分子質(zhì)量最小的烴是CH4。解題的關(guān)鍵是C2H4和C3H6質(zhì)量相等,由于質(zhì)量未給定具體數(shù)值,所求結(jié)果又為比值,故可設(shè)C2H4和C3H6質(zhì)量為一適當(dāng)數(shù)值進(jìn)行求算。催化劑假設(shè)C2H4和C3H6的質(zhì)量均為42g。C4H10 CH4 + C3H61mol 1mol 42g 42/42=1mol催化劑C4H10 C2H4 + C2H6 1.5mol 1.5mol 42g 42/28=1.5mol未裂解的丁烷的物質(zhì)的量:(1十1.5)÷90%(1十1.5)=0.28mol;裂解后混合氣體總物質(zhì)的量:0.28十(1十1

15、十l.5十1.5)=5.28mol。因為在相同狀況下,氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比,故甲烷占有的體積分?jǐn)?shù)為:1/5.28×100%19%,故選(B)。這道題如設(shè)生成的C2H4和C3H6質(zhì)量為ag,或設(shè)裂解前丁烷為1mol等,盡管同樣可解,但計算比較繁瑣,因而,設(shè)未知數(shù)也要講究技巧。課堂作業(yè):1、下列是屬于取代反應(yīng)的是 ( ) ACHCl3 + HF CHFCl2 + HCl B2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 CCH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H2O DNaOH + HCl = NaCl + H2O2、在120和101kPa的條件下,某氣態(tài)烴和一定

16、質(zhì)量的氧氣混合氣,點燃完全反應(yīng)再恢復(fù)到原來的溫度時,氣體體積縮小,則該烴分子內(nèi)的氫原子個數(shù)一定是( ) A小于4 B大于4 C等于4 D無法判斷3、指出CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4五種分子的分子構(gòu)型、極性、常溫下狀態(tài)、密度不同。其中常用作有機(jī)溶劑的是_,常用作滅火劑的是_ 。_分子只有一種結(jié)構(gòu)的事實能有效證明CH4是正四面體結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)4、天然氣、液化石油氣燃燒的化學(xué)方程式分別為:、現(xiàn)有一套以天然氣為燃料的灶具,改燃液化石油氣,應(yīng)采用的正確措施是: ( )A兩種氣體進(jìn)入量都減少 B增大空氣進(jìn)入量或減少液化氣進(jìn)入量C兩種氣體進(jìn)入量都增大 D減少空氣進(jìn)入量或增大

17、液化氣進(jìn)入量5、C5H12是一種烷烴,其名稱是 ,寫出十三烷的分子式 。6、下列物質(zhì)中是同系物的有 ,互為同分異構(gòu)體的有,互為同素異形體的有 ,同是同位素的有 ,是同一種物質(zhì)的有 。(1)液氟 (3)白磷 (4)氯氣 (6)氯水 (9) (10)紅磷 (11) 7、一定質(zhì)量的甲烷燃燒后得到的產(chǎn)物為CO2、CO和水蒸氣,此混合氣體質(zhì)量為49.6g,當(dāng)其緩慢經(jīng)過無水CaCl2時,CaCl2增重25.2g。求原混合氣體中CO2的質(zhì)量。答案:1、AC 2、A 3、CCl4,CCl4,CH2Cl2 4、B 5、戊烷,C13H286、或或,或,或7、13.2g課堂小結(jié):重點:甲烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),取代反應(yīng),烷

18、烴,同系物。課后作業(yè):1、“可燃冰”又稱“天然氣水合物”,它是在海底的高壓、低溫條件下形成的,外觀象冰。1體積“可燃冰”可貯載100200體積的天然氣。下面關(guān)于“可燃冰”的敘述不正確的是A “可燃冰”有可能成為人類未來的重要能源B “可燃冰”是一種比較潔凈的能源C “可燃冰”提供了水可能變成油的例證D “可燃冰”的主要可燃成分是甲烷2、已知天然氣的主要成份CH4是一種會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體,等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng),前者大。下面是有關(guān)天然氣的幾種敘述:天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源;等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大;燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的A 是

19、、 B 只有 C 是和 D 只有3、1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反應(yīng),若生成相同物質(zhì)的量的四種取代物,則消耗氯氣的物質(zhì)的量為A 1mol B 2mol C 2.5mol D 4mol4、等物質(zhì)量的甲烷和氯氣組成的混和氣體,經(jīng)較長時間的光照,最后得到的有機(jī)物是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4A 只有 B 只有 C 只有 D 5、一定量的甲烷燃燒之后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣,此混合氣體重49.6g,當(dāng)其緩緩?fù)ㄟ^足量無水氯化鈣時,CaCl2固體增重25.2g,原混合氣體中CO2的質(zhì)量為A 12.5g B 13.2g C 19.7g D 24.4g6、乙烷在光照的條件下與氯氣混和,最多可以生成幾種物質(zhì)A 6種 B 7種 C 9種 D 10種7下列物質(zhì):金剛石白磷甲烷四氯化碳,其中分子具有正四面體型的是( )A. B. C . D. 8、關(guān)于氟里昂-12:CF2Cl2的敘述正確的是()A.有兩種同分異構(gòu)體B.是平面型分子C.只有一種結(jié)構(gòu)D.有四種同分異構(gòu)體9、制取一氯乙烷最好采用的方法是()A.乙烷和氯氣反應(yīng)B.乙烯和氯氣反應(yīng)C.乙烯和氯化氫反應(yīng)D.乙烯和氫氣、氯氣反應(yīng)10、若要使0.5mol甲烷完全和氯氣發(fā)生取代反應(yīng),并生成相同物

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