2021年人教版高一化學(xué)必修2第三章第一節(jié)甲烷,(學(xué)案+教案+典型例題+鞏固練習(xí))高品質(zhì)版.doc

1、2021年人教版高一化學(xué)必修2第三章第一節(jié)甲烷,(學(xué)案+教案+典型例題+鞏固練習(xí))高品質(zhì)版.doc 第一節(jié) 最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物 甲烷 本節(jié)要覽 本節(jié)主要學(xué)習(xí)甲烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，烷烴的概念、性質(zhì)，同系物、同分異構(gòu)體的概念，用2 課時(shí)完成。甲烷是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，利用甲烷的球棍模型和比例模型認(rèn)識(shí)甲烷的分子結(jié)構(gòu)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解甲烷的取代反應(yīng)，并進(jìn)一步了解甲烷的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。通過(guò)觀察乙烷、丙烷、丁烷等的球棍模型，分析它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而得出烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和概念；通過(guò)對(duì)正丁烷與異丁烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的比較，了解有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象。 第 第 1 課時(shí) 甲烷 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 知識(shí)目標(biāo) 1. 了解甲烷的存在和用途

2、。 2. 了解甲烷分子的立體結(jié)構(gòu)。 3. 掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)。 能力目標(biāo) 1. 認(rèn)識(shí)甲烷的空間結(jié)構(gòu)。 2. 理解取代反應(yīng)的概念和特點(diǎn)。 重點(diǎn)：甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 難點(diǎn)：甲烷的空間結(jié)構(gòu)，取代反應(yīng)的概念 課前自主預(yù)案 【空格點(diǎn)擊】 一、有機(jī)化合物 組成有機(jī)物的元素除碳外，常有 氫、氧 ，還含有 氮、硫、鹵素、磷 等，其中僅含 碳和氫兩種 元素的有機(jī)物稱為碳?xì)浠衔铮卜Q為烴，最簡(jiǎn)單的有機(jī)物是 甲烷 。 二、甲烷 1. 甲烷的分子式為 ch 4 ，電子式為 ，結(jié)構(gòu)式為 。甲烷的分子是一種對(duì)稱的 正四面體 結(jié)構(gòu)，四個(gè) c-h 鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度 相同 ，夾角 相等 。 2. 甲烷是一種 沒有 顏色 沒有 氣

3、味的氣體，密度比空氣 小 ， 極難 溶于水。 3. 通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，與 高錳酸鉀 等強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)，與 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿 也不反應(yīng)。但在一定條件下，甲烷也會(huì)發(fā)生某些反應(yīng)。 4. 請(qǐng)寫出甲烷完全燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式 ch 4 +2o 2 co 2 +2h 2 o 。 5. 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)叫取代反應(yīng)。甲烷與氯氣反應(yīng)的第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ch 4 +cl 2 ch 3 cl+hcl 。 【思考交流】 1. 甲烷比較穩(wěn)定，不能被任何氧化劑氧化，這種說(shuō)法是否正確？ 提示：不正確。通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，不能被高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑，但

4、在點(diǎn)燃條件下， 甲烷能在空氣或氧氣中燃燒，即甲烷能氧氣氧化。 2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，完成下表： 序號(hào) 操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 有關(guān)方程式 （1） 將甲烷依次通入酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸和溴水。 （2） 點(diǎn)燃純凈甲烷，在火焰上罩一干燥燒杯，然后倒轉(zhuǎn)燒杯并入少量澄清石灰水。 （3） 用試管收集一定量甲烷與氯氣，放在漫射光下照射。 （4）根據(jù)上述操作和現(xiàn)象，歸納總結(jié)甲烷的組成和性質(zhì)。 ： 提示：（1）酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸和溴水均無(wú)明顯變化 不反應(yīng)； （2）甲烷燃燒發(fā)出淡藍(lán)色火焰，燒杯內(nèi)壁有水珠，澄清石灰水變渾濁 ch 4 +2o 2 co 2 +2h 2 o ca(oh) 2 +co 2 caco3 +h 2

5、 o （3） 氣體顏色變淺，試管壁上有油珠生成 ch 4 +cl 2 hcl+ch 3 cl（再寫下幾步亦可） （4）甲烷的組成元素中肯定有碳和氫，在通常情況下，甲烷的性質(zhì)比較穩(wěn)定，一般不與硫酸等強(qiáng)酸、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，也不與溴水反應(yīng)，在點(diǎn)燃條件下甲烷可以在氧氣中燃燒，在光照條件下甲烷可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)。 課堂互動(dòng)學(xué)案 考點(diǎn)一 甲烷的分子結(jié)構(gòu) 【知識(shí)歸納】 1. 甲烷的分子結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)證明，甲烷分子里 4 個(gè)氫原子并不在同一個(gè)平面上，整個(gè)分子是一種對(duì)稱的正四面體結(jié)構(gòu)，4 個(gè)氫原子分別位于正四面體的 4 個(gè)頂點(diǎn)上，4 個(gè) ch 鍵強(qiáng)度相同，夾角（10928）相同。下圖分別為甲烷的球棍模型

6、、比例模型和分子結(jié)構(gòu)示意圖： 2. 有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的區(qū)別 有機(jī)物 無(wú)機(jī)物 結(jié)構(gòu) 大多數(shù)有機(jī)物只含共價(jià)鍵 有些含離子鍵，有些含共價(jià)鍵或同時(shí)含離子鍵和共價(jià)鍵 溶解性 多數(shù)不溶于水，易溶于汽油、酒精、 多數(shù)溶于水，而難溶于有機(jī)溶劑 苯等有機(jī)溶劑 耐熱性 多數(shù)不耐熱，熔點(diǎn)較低（一般低于400） 多數(shù)耐熱，熔點(diǎn)較高 可燃性 多數(shù)能燃燒 多數(shù)不能燃燒 電離性 多數(shù)為共價(jià)化合物，多數(shù)是非電解質(zhì) 有離子化合物，也有共價(jià)化合物，多數(shù)（如酸、堿、鹽等）是電解質(zhì) 反應(yīng)特點(diǎn) 一般比較復(fù)雜，副反應(yīng)多，反應(yīng)速率慢，方程式一般用"'連接 一般比較簡(jiǎn)單，副反應(yīng)少，反應(yīng)速率快，方程式用"='

7、 連接 【典例解析】 例 例 1、 、 （2021 江蘇學(xué)業(yè)水平測(cè)試）下列關(guān)于甲烷的敘述 錯(cuò)誤的是（ ） a天然氣的主要成分 b最簡(jiǎn)單的有機(jī)物 c含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的有機(jī)物 d與氯氣在光照條件下能發(fā)生取代反應(yīng) 審題導(dǎo)讀：根據(jù)甲烷的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)分析。 思路解析：甲烷是含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小、含氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的有機(jī)物，c 項(xiàng)錯(cuò)誤。 參考答案：c 規(guī)律總結(jié)：甲烷是天然氣、沼氣、煤礦坑道氣等的主要成分，也是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，同時(shí)也是含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小、含氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的有機(jī)物，其主要性質(zhì)是燃燒和光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)。 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 下列說(shuō)法中正確的是 （ ） a. 有機(jī)物都是從有機(jī)體中分離出來(lái)的物質(zhì)

8、b. 有機(jī)物都是共價(jià)化合物 c. 有機(jī)物不一定都不溶于水 d. 有機(jī)物不具備無(wú)機(jī)物的性質(zhì) 解析：從無(wú)機(jī)體中也能提取有機(jī)化合物，a 項(xiàng)不正確；有機(jī)物分子里各原子大都以共價(jià)鍵結(jié)合為共價(jià)化合物，但也有形成離子鍵的離子化合物，如 ch 3 coona，ch 3 coonh 4 ：b 項(xiàng)不正確；有機(jī)化合物大多數(shù)不溶于水，但也有溶于水的，如乙醇、乙酸、葡萄糖等，c 項(xiàng)正確；有機(jī)化合物與無(wú)機(jī)化合物性質(zhì)差別較大，但有些有機(jī)化合物也具有某些無(wú)機(jī)化合物的性質(zhì)，如乙酸 (ch 3 cooh) 具有酸性等，d 項(xiàng)不正確。 答案：c 2. 2021 年 6 月 5 日是第 39 個(gè)世界環(huán)境日，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署確定今年&

9、quot;六五'世界環(huán)境日主題是："多樣的物種惟一的星球共同的未來(lái)'，呼吁保護(hù)生物多樣性和呵護(hù)地球家園；我國(guó)確定今年世界環(huán)境日的主題為："低碳減排綠色生活'，號(hào)召公眾從我做起，推進(jìn)污染減排，踐行綠色生活，為建設(shè)生態(tài)文明、構(gòu)建環(huán)境友好型.貢獻(xiàn)力量。為了減少大氣污染，許多城市推廣汽車使用清潔燃料。目前使用的清潔燃料主要有兩類，一類是壓縮天然氣（cng），另一類是液化石油氣（lpg）。這兩類燃料的主要成分都是（ ） a. 碳水化合物 b. 烴類 c. 氫氣 d. 醇類 解析：天然氣的主要成分是甲烷，液化石油氣的主要成分是丙烷、丁烷等混合物，它們都僅含碳和氫

10、兩種元素，都屬于碳?xì)浠衔?，即屬于烴。 答案：b 考點(diǎn)二 取代反應(yīng)與置換反應(yīng) 比較 【知識(shí)歸納】 取代反應(yīng) 置換反應(yīng) 定義 有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被 一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一 其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。 種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。 反應(yīng)特點(diǎn) 反應(yīng)物：有機(jī)化合物與單質(zhì)或化合物；生成物：不一定有單質(zhì)； 很多反應(yīng)進(jìn)行不完全，速度慢 反應(yīng)物和生成物中都一定有單質(zhì) 一般能反應(yīng)完全，速度較快 本質(zhì) 反應(yīng)中無(wú)電子轉(zhuǎn)移 反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移 反應(yīng)條件 反應(yīng)的進(jìn)行受溫度、光照和催化劑等外界條件影響 反應(yīng)的進(jìn)行受金屬活動(dòng)性順序或非金屬活動(dòng)性順序的限定，水溶液中置換遵循"以強(qiáng)制弱'

11、;的原則 【典例解析】 例 例 2 、將 1 mol ch 4 與 cl 2 發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測(cè)得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗 cl 2 的物質(zhì)的量為 （ ） a. 0.5 mol b. 2 mol c. 2.5 mol d. 4 mol 審題導(dǎo)讀：根據(jù) ch 4 與 cl 2 的各步取代反應(yīng)及物質(zhì)的量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。 思路解析：1 mol ch 4 生成四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量各為 0.25mol，根據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)可知，每取代 1molh，即有 1molcl 2 參加反應(yīng)，共消耗 cl 2 的物質(zhì)的量：0.25mol (1+2+3+4)=2.5 mol。故 c 項(xiàng)正確。

12、參考答案：c 規(guī)律總結(jié)：ch 4 與 cl 2 發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，由于各步取代反應(yīng)可同時(shí)發(fā)生，得到的產(chǎn)物一般均為混合物，最多可以有氯化氫、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷（四氯化碳）等五種產(chǎn)物。 【跟蹤訓(xùn)練】 3. 1 mol ch 4 和 1 mol cl 2 在光照條件下反應(yīng)，下列敘述正確的是（ ） a. 化合物與單質(zhì)間的置換反應(yīng) b. 取代反應(yīng) c. 既是置換反應(yīng)，又是取代反應(yīng) d. 只生成一氯甲烷和氯化氫 解析：ch 4 與 cl 2 在光照條件下反應(yīng)中沒有單質(zhì)生成，不屬于置換反應(yīng)而屬于取代反應(yīng)，a項(xiàng)和 c 項(xiàng)不正確，b 項(xiàng)正確；產(chǎn)物除一氯甲烷和氯化氫外還可能有二氯甲烷、三

13、氯甲烷等生成，d 項(xiàng)不正確。 答案：b 4. 將漫射日光照射到裝有氯氣和甲烷混合氣體（體積比為 4:1）的裝置上（如下圖）?，F(xiàn)列出如下現(xiàn)象，其中正確的是（ ） 試管內(nèi)黃綠色逐漸消失 試管內(nèi)黃綠色加深 無(wú)任何現(xiàn)象 試管內(nèi)液面上升 試管內(nèi)壁上有油狀物生成 a. b. 和 c. 和 d. 和 解析：氯氣和甲烷在光照條件下能發(fā)生取代反應(yīng)，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等有機(jī)物和氯化氫，其中只有氯氣為黃綠色，其他均為無(wú)色，隨著反應(yīng)進(jìn)行，氯氣被消耗，黃綠色逐漸消失，則正確，和不正確；生成物中二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油狀液體，且氯化氫溶于飽和食鹽水，試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，液面上升，和也正確。

14、故正確的為和，答案為 b 項(xiàng)。 答案：b 課后鞏固練案 1. 下列物質(zhì)在一定條件下，可與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)的是（ ） a. 氧氣 b. 氯氣 c. 高錳酸鉀溶液 d. 濃硫酸 解析：通常情況下，甲烷的性質(zhì)比較穩(wěn)定，一般不與硫酸等強(qiáng)酸、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，在點(diǎn)燃條件下甲烷可以在氧氣中燃燒，在光照條件下甲烷可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)。故答案為 b 項(xiàng)。 答案：b 2. 下列反應(yīng)中，光照對(duì)反應(yīng)幾乎沒有影響的是（ ） a. 氯氣與氫氣的反應(yīng) b. 氯氣與甲烷的反應(yīng) c. 氧氣與甲烷的反應(yīng) d. 次氯酸的分解 解析：氯氣與氫氣的混合氣在光照條件下能發(fā)生爆炸；氯氣與甲烷在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)；次氯酸在光照

15、條件下加速分解；只有氧氣與甲烷的反應(yīng)光照幾乎沒有影響。故答案為 c項(xiàng)。 答案：c 3. 下列敘述錯(cuò)誤的是（ ） a. 通常情況下，甲烷跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑不反應(yīng) b. 甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不能被任何氧化劑氧化 c. 甲烷跟氯氣反應(yīng)無(wú)論生成 ch 3 cl、ch 2 cl 2 、chcl 3 還是 ccl 4 ，都屬于取代反應(yīng) d. 通常狀況下 ch 3 cl 為氣體 解析：在點(diǎn)燃條件下甲烷可以燃燒，即被氧氣氧化，b 項(xiàng)不正確。 答案：b 4. 鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣三種無(wú)色氣體的方法，是將它們分別（ ） a. 先后通人溴水和澄清的石灰水 b. 點(diǎn)燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯 c. 點(diǎn)燃，

16、先后罩上干燥的冷燒杯和涂有澄清石灰水的燒杯 d. 點(diǎn)燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯，通人溴水 解析：根據(jù)甲烷、一氧化碳和氫氣燃燒產(chǎn)物的不同，甲烷燃燒生成 co 2 和 h 2 o，燒杯中有水珠，澄清石灰水變渾濁，一氧化碳燃燒生成 co 2 ，燒杯中無(wú)水珠，澄清石灰水變渾濁，氫氣燃燒生成 h 2 o，燒杯中有水珠，澄清石灰水不變渾濁，三者現(xiàn)象不同，可以鑒別。故答案為c 項(xiàng)。 答案：c 5. 下列敘述中錯(cuò)誤的是（ ） a. 點(diǎn)燃甲烷不必先驗(yàn)純 b. 甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料 c. 煤礦的礦井要注意通風(fēng)和嚴(yán)禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生 d. 在人類已知的化合物中，品種最多的是第

17、iva 族元素的化合物 解析：可燃性氣體在點(diǎn)燃前都必須檢驗(yàn)純度，以防止因氣體不純而發(fā)生爆炸，a 項(xiàng)錯(cuò)誤。故答案為 a 項(xiàng)。 答案：a 6. 下列分子式不只代表一種物質(zhì)的是（ ） a. ch 2 cl 2 b. chcl 3 c. ch 3 cl d. c 解析：ch 2 cl 2 、chcl 3 、ch 3 cl 都以看作 ch 4 分子中氫原子被氯原子取代的產(chǎn)物，ch 4 是正四面 體結(jié)構(gòu)，4 個(gè)氫的位置完全等價(jià)，因此 ch 2 cl 2 、chcl 3 、ch 3 cl 都只代表一種物質(zhì)；而 c 有多種同素異形體如金剛石、石墨等，故答案為 d 項(xiàng)。 答案：d 7. 經(jīng)過(guò)馬拉松式的艱難談判，

18、聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)當(dāng)?shù)貢r(shí)間 19 日下午在達(dá)成不具法律約束力的哥本哈根協(xié)議后閉幕。所有在哥本哈根會(huì)議上預(yù)期要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)都要在 2021 年墨西哥會(huì)議上繼續(xù)進(jìn)行。哥本哈根協(xié)議中要求：從科學(xué)角度出發(fā)，必須大幅度減少全球碳排放，并應(yīng)當(dāng)依照 ipcc 第四次評(píng)估報(bào)告所述愿景，將全球氣溫升幅控制在 2 攝氏度以下。 已知天然氣的主要成分 ch 4 是一種會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的 ch 4 和 co 2 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、石油相比是較清潔的能源；等質(zhì)量的 ch 4 和 co 2 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。其中正確的是（ ） a. b. 只有 c. 和 d. 只有 解析：天然氣的燃燒產(chǎn)物只有 co 2 和 h 2 o，是一種比清潔的能源，不會(huì)形成酸雨，正確，不正確；據(jù)題意，等物質(zhì)的量的 ch 4 和 co 2 產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，前者大，則等質(zhì)量時(shí)，ch 4的物質(zhì)的量大，因而 ch 4 溫室效應(yīng)更大，正確。故答案為 c 項(xiàng)。 答案：c 8. 2021 年 5 月 3 日據(jù)新華網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，貴州省金沙縣一鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，事故發(fā)生在 2 日上午 7 時(shí) 50 分左右，當(dāng)時(shí)煤礦井下工作人員共有 68 人，事故發(fā)生后，有 61 人安全升井，7 人死亡，1 人受傷。如果空氣中混入甲烷的體