2018-2019學(xué)年高中化學(xué)專題3有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用第1單元化石燃料與有機(jī)化合物第1

1、第1課時(shí)天然氣的利用甲烷學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)甲烷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并會(huì)書(shū)寫(xiě)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(huì)書(shū)寫(xiě)相應(yīng)的化學(xué)方程式。(重點(diǎn))3.理解取代反應(yīng)的概念并能進(jìn)行判斷。(重點(diǎn))4.掌握同系物、同分異構(gòu)體的概念并會(huì)判斷是否為同分異構(gòu)體或同系物。自主預(yù)習(xí)探新知一、化石燃料天然氣：主要成分為甲烷，最簡(jiǎn)單的有機(jī)物。組成元素：主要是碳和氫，同時(shí)含少量的 硫、氧、氮等化學(xué)成分：液態(tài)的碳?xì)浠衔锛捌淙苡袣鈶B(tài)和固態(tài)的碳?xì)浠衔锝M成物質(zhì)：有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物 煤組成元素：含量最高的為碳、乂次是氫、氧及I 少量的硫、磷、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)II

2、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(gè)氫原子分別位于四面體的 4 個(gè)頂點(diǎn)。2.物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無(wú)色氣態(tài)無(wú)味P(CHk)(空氣)難溶3.化學(xué)性質(zhì)(1) 穩(wěn)定性在通常情況下，甲烷是比較穩(wěn)定的， 跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑等一般不起反應(yīng)。甲烷不 能使酸性 KMnO 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(lán)色，放出大量的熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為點(diǎn)燃CH + 2Q CQ + 2 程 0。(3)取代反應(yīng)甲烷與 Cl2在光照下的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究石油化石燃料分子式：CH4，電子式：J : |: II，結(jié)構(gòu)式:H-實(shí)驗(yàn)操作j（：

3、EGxj 5照 N 產(chǎn) LM_ 卜十 也和逾鹽水- - - - - - - -V.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(i )瓶?jī)?nèi)黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o(wú)色；(11)集氣瓶?jī)?nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)；(in)集氣瓶?jī)?nèi)液面上升，水槽中有晶體。反應(yīng)原理光照CH+CI2-CHCI+HCI光照CHCI+CI2-CHCI2+HCI光照CHCI2+CI2-CHC3+HCI光照CHCI3+CI2-CCI4+HCI取代反應(yīng)：有機(jī)化合物分子中的某種原子(或原子團(tuán))被另一種原子(或原子團(tuán))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一氟利昂，其過(guò)程反應(yīng) 方程式為CHC3+ H CHFC2+ HCI。被

4、氧化一定條件(2) 合成甲醇，其過(guò)程為 CH4- (C0+ H2)- CHOH一定條件(3)高溫分解生成炭黑，其反應(yīng)方程式為CH溫 C+ 2 出三、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?xì)浠衔?，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(jià)鍵全部跟氫原子結(jié)合，達(dá)到飽和狀態(tài)。其通式為GHn+ 2。(3) 命名nw10：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C6H34稱為十六烷。2. 同系物分子結(jié)構(gòu)相似，組成上相差1 個(gè)或若干個(gè)“ CH原子團(tuán)的有機(jī)化合物互稱為同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH)

5、、丙烷 CHCHCH 互為同系物?；A(chǔ)自測(cè)1 判斷正誤（正確的打“V”，錯(cuò)誤的打“X”）（1）煤主要含有碳元素，煤是純凈物。（）（2）點(diǎn)燃甲烷氣體之前必須檢驗(yàn)其純度。（）（3）甲烷與氯水在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)。（）烷烴的通式是CnH2n+2（n1），但符合通式GHn+2（n1）的不一定是烷烴。（）【答案】X（2）V（3）X（4）X2.下列敘述不正確的是（）A. 甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)后的產(chǎn)物中，常溫下只有一種有機(jī)氣體B. 甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，一定不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)C.甲烷跟氯氣反應(yīng)無(wú)論生成CHCI、CHCI2、CHC3還是 CCb,都屬于取代反應(yīng)D. 甲烷與氯氣反應(yīng)后得到的所有有機(jī)物都難溶于

6、水B 甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)后的五種產(chǎn)物中，常溫下CHCI 和 HCI 為氣體，其余為液體，只有 HCI 能溶于水，其余的產(chǎn)物都難溶于水，A D 正確；CT 的性質(zhì)比較穩(wěn)定，通常情況下，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，但可以在氧氣中燃燒，B 錯(cuò)誤；甲烷與氯氣反應(yīng)生成四種有機(jī)物的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng)，C 正確。3.下列關(guān)于同系物的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）A. 同系物具有相同的最簡(jiǎn)式B.同系物之間相對(duì)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(xué)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(dǎo)烷烴化學(xué)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HCHHC

7、HHI-CHHYHHYHHIC-H(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?組成元素均只含有 CH 兩種元素；化學(xué)鍵均只含有 C C、C H(CH4無(wú) C C);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(cè)其它烷烴的化學(xué)性質(zhì)?！咎崾尽?穩(wěn)定性、氧化反應(yīng)(燃燒)、取代反應(yīng)。規(guī)律常結(jié)規(guī)律常結(jié)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)和甲烷相似，通常情況下不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及強(qiáng)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CiHan+2+ X2GHan+1X+HX(2)燃燒反應(yīng)3n+1 點(diǎn)燃CiH?n+2+ 2 Q nCQ+ (

8、n+ 1)HaQ蔭翌咸勿識(shí)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【提示】 互為同系物，因?yàn)檫@三種烴結(jié)構(gòu)相似且分子組成上相差了【提【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)CH3CHCHCH 與II |是否屬于同系物？為什么?(2)CH2=CH 與CHnCH,相差 1 個(gè) CH,二者互為同系物嗎?n個(gè) CH。乙烷丁烷【提【提示】 不是。因?yàn)橥滴镌诜肿咏M成上必須相差1 個(gè)或若干個(gè) CH 原子團(tuán)，一定具有不同的分子式。而 CHCH2CHCH 與 i. |：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(jī)

9、物一定是同系物嗎？U P_(LJ【提示】 不一定。如 CH=H 和-通式相同，均為 GH2n,但它們均不為同系物，所以具有同一通式的有機(jī)物不一定是同系物。規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)1 同系物判斷的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(1) 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(gè)或若干個(gè)CH 原子團(tuán)。2同系物判斷的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1) “同”一一互為同系物的物質(zhì)必須屬于同一類物質(zhì)。(2) “似”一一結(jié)構(gòu)相似，是指化學(xué)鍵類型相似，分子中各原子的結(jié)合方式相似。(3) “差”一一組成上相差n個(gè) CH2原子團(tuán)(n1)。1同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。2同系物一定具有不同的相對(duì)分子質(zhì)量(相差 14n)。3判斷同系物

10、時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題(1) 互為同系物的分子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?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似。當(dāng)堂達(dá)標(biāo)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(shuō)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(gè) C- H 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IIIHCH2 下列有關(guān)甲烷的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A. 采煤礦井中的甲烷氣體是植物殘?bào)w經(jīng)微生物發(fā)酵而來(lái)的B. 天然氣的主要成分是甲烷C. 甲烷是沒(méi)有顏色、沒(méi)有氣味的氣體，極易溶于水D. 甲烷與氯氣發(fā)

11、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(lái)的，故說(shuō)法A 正確；天然氣的主要成分是CH,故說(shuō)法B 正確；甲烷是無(wú)色無(wú)味的氣體，難溶于水，故說(shuō)法C 錯(cuò)誤；四氯化碳不支持燃燒，可以滅火，故說(shuō)法 D 正確。3.把 1 體積 CH4和 4 體積 CI2組成的混合氣體充入試管中，將此試管倒立在盛有AgNO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。HCI 極易溶于水，能電離出H+和 C，其他產(chǎn)物均CH 和 CI2在光照條件下反應(yīng)生成CHC

12、I（氣體）、CHCI2、 CHCb、 CCb、 HCI， 隨著反應(yīng)進(jìn)行， CI2不斷消耗， 試管中黃綠色逐漸消失， 又由于 生成的 CHCI2、CHC3、CCI4常溫下均為無(wú)色液體，使試管壁上有油狀液滴出現(xiàn)；因生成的HCI 易溶于水，反應(yīng)后，試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，試管內(nèi)水位上升，HCI 溶于水后，與 AgNO反應(yīng)生成 AgCI 白色沉淀，同時(shí)溶液顯酸性，故加入紫色石蕊試液后溶液變紅。【答案】 CHCI2、CHC3、CCI4有白色沉淀產(chǎn)生Ag+ Cl_=AgCIJ溶液變紅【解析】 CH 和 CI2反應(yīng)的產(chǎn)物中,為有機(jī)物，部分呈氣態(tài)，部分為油狀液體。C12CH4NO落液誤區(qū)警示誤區(qū)警示烷烴取代反應(yīng)的

13、易錯(cuò)點(diǎn)小結(jié)一光照，在室溫或暗處不發(fā)生反應(yīng)，不能陽(yáng)T 光直射一否則會(huì)發(fā)生爆炸必須用純的鹵素單質(zhì)，與鹵素單質(zhì)的水 溶液不反應(yīng)一室溫時(shí)只有一氯甲烷和氯化氫呈氣態(tài), I 其余的均呈液態(tài)反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng)，不會(huì)停翻在某一 空獨(dú)JT步，因此產(chǎn)物是五種物廣的混合物，其中HC1的物質(zhì)的量最多1 mol 氫.原子被取代-消耗 J mol CLT同r r數(shù)量關(guān)系|一時(shí)生成 1mol HC1J molCH與 Cl.發(fā)生完全取代.，龜多消耗 Cl, y mol題組 2 烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4. 下列說(shuō)法不正確的是（）A. 烷烴中每個(gè)碳原子都形成四個(gè)共價(jià)單鍵B. 正丁烷的四個(gè)碳原子可以在同一條直線上C. 甲烷、乙烷、丙烷的

14、結(jié)構(gòu)都只有一種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(gè)電子，故能與其他原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，在烷烴中原子之間 都是單鍵，A 正確；由碳原子的四個(gè)共價(jià)鍵在空間排列成四面體結(jié)構(gòu)推知，丁烷的四個(gè)碳原 子一定不在同一條直線上，B 錯(cuò)誤；烷烴從丁烷開(kāi)始才有同分異構(gòu)體，C 正確；烷烴中 C 原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，這四個(gè)鍵在空間排列成四面體型，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(qiáng)氧化劑氧化B. 分子式的通式為 CnH2n+2，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)

15、的增加，烷烴的熔沸點(diǎn)逐漸升高C 烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷類似，常溫下難與酸、堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，A 正確；烷烴的典型化學(xué)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(diǎn)隨碳原子數(shù)的增加而增大，碳原子數(shù)多于 4 個(gè)時(shí)為液體，碳原子數(shù)多于 17 個(gè)時(shí)呈固態(tài)，C 錯(cuò)，D 正確。 題組 3 同系物反應(yīng)條件產(chǎn)物狀態(tài)6.下列有關(guān)同系物的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）丙烷和異丁烷互為同系物分子組成相差一個(gè)或若干個(gè) CH 原子團(tuán)的有機(jī)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(jī)物的物理性質(zhì)有差別，但化學(xué)性質(zhì)相似A.B.只有C.只有D.只有B 丙烷和異丁烷的結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差一個(gè)“ CH2”，兩