高中化學(xué) 第三章 有機(jī)化合物 第一節(jié) 最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物——甲烷 第1課時(shí) 甲烷的性質(zhì)課件 新人教版必修2-新人教版高中必修2化學(xué)課件

1、第第1 1課時(shí)課時(shí)甲烷的性質(zhì)甲烷的性質(zhì)1.金剛石、二氧化碳、甲烷、碳酸鈣四種物質(zhì)中,哪些屬于有機(jī)物?提示甲烷屬于有機(jī)物;金剛石、二氧化碳、碳酸鈣屬于無機(jī)物。2.天然氣是一種化石能源,其主要成分的化學(xué)式是CH4,其燃燒的化學(xué)方程式為CH4+2O2 CO2+2H2O。3.碳原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ;甲烷的電子式為 。4.置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試一、有機(jī)化合物和烴 知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試二、甲烷1.存在與用途甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分,是一種高效、低耗、污染小的清潔能源,也是一種重要

2、的化工原料。2.分子結(jié)構(gòu)(1)分子組成:知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試(2)空間結(jié)構(gòu):3.物理性質(zhì)知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試4.化學(xué)性質(zhì)通常狀況下,甲烷性質(zhì)比較穩(wěn)定,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑都不反應(yīng)。但在特定的條件下,甲烷也能發(fā)生某些反應(yīng)。(1)氧化反應(yīng)。甲烷在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為CH4+2O2CO2+2H2O;現(xiàn)象為安靜地燃燒,火焰呈淡藍(lán)色。知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試(2)取代反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)探究:甲烷與Cl2的取代反應(yīng)。知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試甲烷的四種氯代產(chǎn)物的性質(zhì)。a.水溶性:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均難溶于水。b.狀態(tài):常溫下除CH3Cl是氣體,其余三種均為液體。取代反應(yīng)的定

3、義: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)。知識(shí)鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測(cè)試1.下列關(guān)于甲烷的說法中錯(cuò)誤的是()A.甲烷分子是由極性鍵構(gòu)成的分子B.甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)C.甲烷分子中四個(gè)CH鍵是完全等價(jià)的鍵D.甲烷分子中具有非極性鍵解析:甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)中,四個(gè)鍵的長(zhǎng)度、角度相等,四個(gè)氫原子的位置一樣,分子中的CH鍵為極性鍵。答案:D2.若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1 3混合,在光照下得到的有機(jī)產(chǎn)物:CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CCl4,其中正確的是()A.只有B.只有C.的混合物D.的混合物解析:CH4與Cl2在光照條件下的反應(yīng)可得到4種有機(jī)產(chǎn)物。答案:D探究

4、一探究二隨堂演練甲烷的分子結(jié)構(gòu)甲烷的分子結(jié)構(gòu)問題探究問題探究動(dòng)手制作CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的模型,分析哪些模型的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。CH2Cl2模型中,任意更換氫原子和氯原子的位置,并旋轉(zhuǎn)模型,觀察其結(jié)構(gòu)是否一樣?答案:CH4、CCl4是正四面體結(jié)構(gòu);一樣。探究一探究二隨堂演練知識(shí)歸納1.常見有機(jī)物結(jié)構(gòu)的表示方法(以甲烷為例)探究一探究二隨堂演練探究一探究二隨堂演練2.甲烷氯代物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)CH4分子的立體構(gòu)型為正四面體,4個(gè)CH鍵的長(zhǎng)度、強(qiáng)度相同,夾角相等,因此CH4分子中的4個(gè)氫原子性質(zhì)完全相同。(1)若將CH4分子中的4個(gè)氫原子全部用其他相同的原子或原子團(tuán)替

5、代,則形成的分子結(jié)構(gòu)仍為正四面體,如CCl4。(2)若CH4分子中的4個(gè)氫原子被其他不同的原子或原子團(tuán)替代,則形成的分子結(jié)構(gòu)仍為四面體,但不屬于正四面體,如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。(3)CH4的一取代、二取代、三取代、四取代產(chǎn)物均只有一種。探究一探究二隨堂演練素能應(yīng)用典例1下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),按要求回答下列問題。(1)甲烷的球棍模型是,甲烷的電子式是(填序號(hào))。 (2)如果甲烷是平面結(jié)構(gòu),則CH2Cl2應(yīng)該有種結(jié)構(gòu),實(shí)際上CH2Cl2有種結(jié)構(gòu),證明甲烷不是平面結(jié)構(gòu),而是結(jié)構(gòu),上述中的更能反映其真實(shí)存在狀況。 探究一探究二隨堂演練解析:(1)題中幾種形式都可以表示甲烷這

6、種物質(zhì),其中分子結(jié)構(gòu)示意圖(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空間構(gòu)型,但其中比例模型更能形象地表達(dá)出H、C的相對(duì)位置及所占比例;電子式(B)只反映原子最外層電子的成鍵情況。答案:(1)CB(2)21正四面體D探究一探究二隨堂演練提能訓(xùn)練1下圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說法正確的是()A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵完全相同D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同,性質(zhì)也相同解析:CH3Cl中的CCl鍵和CH鍵不同,故CH3Cl不是正四面體結(jié)構(gòu),CH4和CCl4中的化學(xué)鍵不同,

7、二者的性質(zhì)也不相同。答案:B探究一探究二隨堂演練甲烷的取代反應(yīng)甲烷的取代反應(yīng)問題探究1.CH4與Cl2反應(yīng)共有幾種產(chǎn)物?根據(jù)取代反應(yīng)的原理,思考能否用CH4和Cl2按1 1的體積比混合來制取純凈的CH3Cl?答案:CH4和Cl2的反應(yīng)是連鎖反應(yīng),不可能只發(fā)生第一步取代反應(yīng),生成物為混合物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與氯化氫形成的混合物,CH3Cl的產(chǎn)率低。因此不能用CH4和Cl2按1 1的體積比混合來制取純凈的CH3Cl。2.CH4和Cl2取代反應(yīng)的產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是什么?它與Cl2在物質(zhì)的量上有什么關(guān)系?答案:因?yàn)樵贑H4和Cl2的取代反應(yīng)中,每一步都有H

8、Cl生成,故產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是HCl。根據(jù)化學(xué)方程式可知,每生成1 mol HCl則消耗1 mol Cl2,故反應(yīng)生成的HCl與反應(yīng)消耗的Cl2的物質(zhì)的量相等。探究一探究二隨堂演練知識(shí)歸納1.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)探究一探究二隨堂演練2.取代反應(yīng)和置換反應(yīng)的比較 探究一探究二隨堂演練素能應(yīng)用素能應(yīng)用典例典例2下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)說法正確的是 ()A.甲烷與氯氣按物質(zhì)的量之比1 2混合發(fā)生取代反應(yīng),只生成一種氣態(tài)產(chǎn)物B.甲烷與溴蒸氣在一定條件下也能發(fā)生取代反應(yīng)C.1 mol甲烷全部轉(zhuǎn)化為CCl4,最多消耗2 mol Cl2D.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)屬于非氧化還原反應(yīng)解析:甲烷與氯氣按物質(zhì)的量之

9、比1 2混合發(fā)生取代反應(yīng),可生成CH3Cl和HCl兩種氣態(tài)產(chǎn)物,A項(xiàng)錯(cuò)誤;甲烷與溴蒸氣在一定條件下也能發(fā)生取代反應(yīng),B項(xiàng)正確;1 mol甲烷全部轉(zhuǎn)化為CCl4,最多消耗4 mol Cl2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;甲烷與氯氣的取代反應(yīng)中C、Cl兩種元素的化合價(jià)都發(fā)生變化,屬于氧化還原反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:B探究一探究二隨堂演練提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L CH4與Cl2在光照條件下發(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,則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為 ()A.0.5 molB.2 molC.2.5 molD.4 mol解析:1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng),生成CH3C

10、l、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol,這四種取代物中n(Cl)=0.25 mol(1+2+3+4)=2.5 mol,根據(jù)取代反應(yīng)特點(diǎn),n(HCl)=2.5 mol,故生成物中所含氯原子共2.5 mol+2.5 mol=5 mol,則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為2.5 mol。答案:C探究一探究二隨堂演練1.下列關(guān)于甲烷的說法,不正確的是()A.難溶于水B.比空氣密度小C.是天然氣的主要成分D.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色解析:天然氣的主要成分是甲烷,甲烷是一種無色、無味、密度比空氣小、難溶于水的氣體,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但在一定條件下也可以發(fā)生氧化、取代等反應(yīng),甲烷不能使酸性高錳酸鉀

11、溶液褪色,故選項(xiàng)A、B、C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:D探究一探究二隨堂演練2.(2018全國)實(shí)驗(yàn)室中用如圖所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。光照下反應(yīng)一段時(shí)間后,下列裝置示意圖中能正確反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是()探究一探究二隨堂演練解析:CH4和Cl2反應(yīng)生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常溫下是氣體,難溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常溫下是無色油狀液體,難溶于水,HCl極易溶于水,故試管內(nèi)氣體體積減小,顏色變淡,液面上升,試管壁上有無色油狀液滴出現(xiàn),D項(xiàng)正確。答案:D探究一探究二隨堂演練3.下列事實(shí)能夠說明甲烷分子為正四面體結(jié)構(gòu),

12、而不是平面正方形結(jié)構(gòu)的是()A.甲烷分子中的CH鍵完全相同B.甲烷分子的結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性C.甲烷分子的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu)D.分子組成為CHCl3的物質(zhì)具有固定的熔、沸點(diǎn)解析:如果甲烷不是正四面體型結(jié)構(gòu),而是平面正方形結(jié)構(gòu),則其二氯代物應(yīng)有兩種同分異構(gòu)體。C項(xiàng)正確。答案:C探究一探究二隨堂演練4.室溫下,下列關(guān)于甲烷與Cl2的取代反應(yīng)所得產(chǎn)物的說法正確的是()A.都是有機(jī)物B.都不溶于水C.有一種氣態(tài)物質(zhì),其余均是液體D.除一種外均是四面體結(jié)構(gòu)解析:甲烷與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物中有HCl,HCl不是有機(jī)物且易溶于水;產(chǎn)物中HCl、CH3Cl是氣態(tài)物質(zhì);除HCl外,其余產(chǎn)物均為四面體結(jié)構(gòu)。答案:D探究一

13、探究二隨堂演練5.下列敘述錯(cuò)誤的是()A.在通常情況下,甲烷與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑都不反應(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.甲烷與氯氣反應(yīng)無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4,都屬于取代反應(yīng)D.甲烷與氯氣反應(yīng)生成的四種有機(jī)取代物都不溶于水解析:甲烷的性質(zhì)比較穩(wěn)定,在通常情況下,不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng),但甲烷能在空氣中燃燒,A正確,B錯(cuò)誤;甲烷在光照條件下與氯氣發(fā)生取代反應(yīng),生成四種有機(jī)產(chǎn)物,分別是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,且均不溶于水,故C、D均正確。答案:B探究一探究二隨堂演練6.將裝有甲烷和氯氣混合氣體的三個(gè)集氣瓶,用玻璃片把瓶口蓋好后,分別作如下處理,根據(jù)所學(xué)知識(shí)填寫下列空白。(1)置于黑暗處。 (2)將點(diǎn)燃的鎂條靠近集氣瓶外壁。 (3)放在光亮的教室里。 (4)甲烷和氯氣發(fā)生的一系列反應(yīng)都是反應(yīng)(填反應(yīng)類型),生成的有機(jī)物中常用作有機(jī)溶劑的是,可用作滅火劑的是。 探究一探究二隨堂演練解析:由于CH4與Cl2的取代反應(yīng)是在光照條件