3.1.2+甲烷+課件高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第二冊(cè)

3.1.2甲烷一、甲烷在自然界的存在天然氣油田氣煤礦坑道氣沼氣西氣東輸是中國(guó)西部大開(kāi)發(fā)標(biāo)志性工程注意：煤氣的主要成分是H2、CO二、甲烷的物理性質(zhì)（P94）顏色氣味狀態(tài)密度(與空氣相比)水溶性___色___味___體0.717g/L，比空氣_____溶無(wú)無(wú)氣小

極難

向下排空氣法排水法三、甲烷的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH4最簡(jiǎn)式（實(shí)驗(yàn)式）：CH4電子式結(jié)構(gòu)式分子式CH4+1-4甲烷分子的真實(shí)構(gòu)型是平面正方形還是立體構(gòu)型？CH甲烷的空間立體結(jié)構(gòu)：（1）以碳原子為中心，四個(gè)氫原子為頂點(diǎn)的正四面體。（2）４個(gè)C—H的鍵長(zhǎng)和鍵能相同，相互之間夾角相等，都為109°28’。表示一個(gè)分子中原子種類(lèi)和數(shù)目的式子由元素符號(hào)和表示最外層電子的“·”

或“×”組成的式子用短線“-”表示原子所形成的共價(jià)鍵而表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的式子（不表示空間結(jié)構(gòu)）省略了部分或全部單鍵短線“-”的式子（雙鍵、三鍵不能?。└髟觽€(gè)數(shù)最簡(jiǎn)整數(shù)比甲烷——最簡(jiǎn)單烴、最簡(jiǎn)單的有機(jī)物三、甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷分子的立體結(jié)構(gòu)：正四面體結(jié)構(gòu)109°28′或空間填充模型球棍模型X射線衍射技術(shù)證實(shí)：CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)注：由于有機(jī)物的立體結(jié)構(gòu)式,書(shū)寫(xiě)起來(lái)比較費(fèi)事，為方便起見(jiàn)，一般采用平面的結(jié)構(gòu)式。最能反映真實(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：原子之間以_______________結(jié)合，空間構(gòu)型為_(kāi)_______________，碳原子位于______________。分子式電子式結(jié)構(gòu)式空間結(jié)構(gòu)球棍模型空間填充模型CH4

109°28′單鍵（共價(jià)鍵）正四面體形正四面體的中心三、甲烷的結(jié)構(gòu)動(dòng)手：搭建有機(jī)化合物分子的球棍模型試用不同顏色的小球分別代表碳原子、氫原子、氧原子和氯原子等，按下列要求動(dòng)手搭建有機(jī)化合物分子的球棍模型，并寫(xiě)出相應(yīng)有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。1.搭建甲烷分子的球棍模型CHHHH2.搭建含兩個(gè)或三個(gè)碳原子的烴分子的球棍模型乙烷(C2H6)乙烯(CH2=CH2)乙炔(CH-CH)CCCHHHHHH環(huán)丙烷(C3H6)CCHHHHHHCCHHHHCCHH碳碳雙鍵碳碳三鍵單鍵四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)結(jié)論：甲烷不與酸、堿以及酸性KMnO4等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)（1）甲烷的穩(wěn)定性KMnO4溶液溴水CH4滴有石蕊的酸溶液滴有石蕊的堿溶液現(xiàn)象：溶液顏色沒(méi)有變化CH4化學(xué)性質(zhì)：可以燃燒，產(chǎn)物為二氧化碳和水。相同狀況下，1mol甲烷比1molCO和1molH2燃燒放出的熱量更多，所以天然氣是一種優(yōu)良的氣體燃料。甲烷燃燒的化學(xué)方程式：CH4+2O2CO2+2H2O點(diǎn)燃（2）氧化反應(yīng)--還原性、可燃性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：淡藍(lán)色火焰，放出大量熱檢驗(yàn)產(chǎn)物：a.在在火焰的上方罩干燥潔凈的燒杯b.在火焰上方罩內(nèi)壁掛有石灰水的燒杯實(shí)驗(yàn)室：點(diǎn)燃前要驗(yàn)純生產(chǎn)生活中：加強(qiáng)通風(fēng)、禁止明火在空氣中燃燒火焰呈淡藍(lán)色的物質(zhì)氣體：CH4、H2、H2S等固體：硫液體：乙醇等四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)[實(shí)驗(yàn)·探究]甲烷和氯氣的取代反應(yīng)()1.取代反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)：取兩支試管，均通過(guò)排飽和NaCl溶液的方法收集半試管CH4,和半試管Cl2，分別用鐵架合固定好，將其中一支試管用鋁箔套上，另一支試管放在光亮處(不要放在陽(yáng)光直射的地方)。靜置，比較兩支試管內(nèi)的現(xiàn)象。交流·研討將盛有甲烷和氯氣混合氣體的試管倒立于水槽中，光照?，F(xiàn)象：a.試管內(nèi)氣體黃綠色逐漸_____，b.試管內(nèi)壁有_________出現(xiàn)，c.試管中有少量白霧生成，d.試管內(nèi)液面_____，e.水槽中有_________變淺油狀液滴上升固體析出四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)（3）取代反應(yīng)一、烷烴4.甲烷的化學(xué)性質(zhì)套上鋁箔的試管光亮處的試管無(wú)明顯現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光照條件下，甲烷與氯氣發(fā)生了反應(yīng)光亮處的試管氣體顏色（黃綠色）逐漸變淺；

試管壁出現(xiàn)黃色油狀液滴；出現(xiàn)少量白霧；

試管內(nèi)液面上升；

飽和食鹽水中有少量固體析出；Cl2發(fā)生反應(yīng)生成液態(tài)有機(jī)物氣體體積減小生成了HClNaCl過(guò)飽和析出[實(shí)驗(yàn)·探究]甲烷和氯氣的取代反應(yīng)CH4

＋Cl2CH3Cl＋HCl光照一氯甲烷四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式：有機(jī)反應(yīng)往往比較復(fù)雜，常有副反應(yīng)發(fā)生?；瘜W(xué)方程式中，常用

“→”。CH3Cl能否繼續(xù)與氯氣發(fā)生反應(yīng)呢？+C——HHHH——ClCl—→光照C——ClHHH——+HCl—+C——ClHHH——ClCl—→光照C——ClClHH——+HCl—一氯甲烷二氯甲烷四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)+C——ClClHH——ClCl—→光照C——ClClHCl——+HCl—+C——ClClHCl——ClCl—→光照C——ClClClCl——+HCl—三氯甲烷四氯化碳四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)要點(diǎn)：①烷烴發(fā)生取代(鹵代)反應(yīng)，氫原子是被逐步取代的。②反應(yīng)速度非常慢，四步反應(yīng)同時(shí)發(fā)生；

③連鎖反應(yīng),即使甲烷與氯氣按1∶1混合反應(yīng),得到的有機(jī)產(chǎn)物也不是只有一氯甲烷,而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物，不適宜制備鹵代烴。[思考]：反應(yīng)產(chǎn)物有幾種成分？分別是哪幾種，誰(shuí)的量最大？④產(chǎn)物共有五種，四種有機(jī)物與一種無(wú)機(jī)物且HCl量最大。四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)同時(shí)發(fā)生、逐步取代、連鎖反應(yīng)，產(chǎn)物混合，HCl最多交流·研討

(一氯甲烷，氣態(tài))（二氯甲烷，液態(tài)，常作溶劑）（三氯甲烷，液態(tài)，俗稱(chēng)氯仿，曾用作麻醉劑）（四氯甲烷，液態(tài)，又叫四氯化碳，ρ>H2O，有機(jī)溶劑、曾用作滅火劑）四種氯代有機(jī)物均難溶于水，非電解質(zhì)四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)像這種H原子被鹵素原子取代的化合物叫做鹵代烴。取代反應(yīng):有機(jī)物分子里某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)一上一下，取而代之甲烷的取代反應(yīng)注意事項(xiàng)①反應(yīng)條件：光照（室溫下在暗處不發(fā)生反應(yīng)。陽(yáng)光直射，會(huì)爆炸）②反應(yīng)物質(zhì)：純鹵素單質(zhì)(F2、Cl2、Br2、I2)，而不是其水溶液；（如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，與Cl2、溴單質(zhì)光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)）③甲烷分子中的四個(gè)氫原子可逐一被取代，故甲烷的鹵代物并非一種，而是幾種鹵代物的混合物，二氣三液。(與量無(wú)關(guān)）四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別

取代反應(yīng)置換反應(yīng)實(shí)例甲烷與氯氣反應(yīng)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑定義有機(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)一種單質(zhì)跟一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物都為化合物反應(yīng)物、生成物中一定有單質(zhì)反應(yīng)條件反應(yīng)受催化劑、溫度、光照等條件的影響水溶液中置換反應(yīng)遵循“強(qiáng)制弱”(活潑性)的原則反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況不一定有電子的轉(zhuǎn)移一定有電子的轉(zhuǎn)移兩種物質(zhì)一種物質(zhì)A.

CH3Cl只代表一種物質(zhì)C.

CHCl3只代表一種物質(zhì)B.

CH2Cl2只代表一種物質(zhì)D.

CCl4只代表一種物質(zhì)下列事實(shí)能證明甲烷分子中是以C

原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)的是B若CH4為平面正方形結(jié)構(gòu)若CH4為空間正四面體結(jié)構(gòu)將1mol甲烷和適量的Cl2混合后光照，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為(

)A．1.5mol B．3molC．4.5mol D．6molB各種產(chǎn)物的物質(zhì)的量之間的關(guān)系a.n(HCl)最大，且

n(HCl)=

n(Cl2)b.n(CH4)=

n(CH3Cl)+

n(CH2Cl2)+

n(CHCl3)+

n(CCl4)c.

n(HCl)=n(CH3Cl)+

2n(CH2Cl2)

+

3n(CHCl3)

+

4n(CCl4)烷烴發(fā)生取代反應(yīng)的規(guī)律2.反應(yīng)條件為光照（室溫或陰暗處不反應(yīng)）3.烷烴和鹵素的氣態(tài)單質(zhì)反應(yīng)，溶液不反應(yīng)(例如甲烷和溴水，溴的CCl4溶液不反應(yīng)）4.反應(yīng)一旦發(fā)生，不會(huì)停留在某一步，即使氯氣不足量，產(chǎn)物依然是五種物質(zhì)的混合物。5.有機(jī)物參加的反應(yīng)往往比較復(fù)雜，有副產(chǎn)物生成，因此有機(jī)方程式中用箭頭而不用等號(hào)1.“一上一下，取而代之”，用一個(gè)鹵素原子代替一個(gè)氫原子，下來(lái)的氫原子與鹵素原子形成鹵化氫。四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)(4）烷烴的分解反應(yīng)（了解）隔絕空氣加強(qiáng)熱等條件下，烷烴可以發(fā)生分解反應(yīng)，如：石油的裂化就是利用烷烴的這一性質(zhì)，在一定條件下把相對(duì)分子質(zhì)量大。沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較?。环悬c(diǎn)低的烴。而石油的裂解是用更高的溫度，使斷裂成乙烯、丙烯等短鏈不飽和烴作為石油化工原料C16H34C8H18+C8H16催化劑▲四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)CH4

C

+

2H2高溫工業(yè)制炭黑炭黑：橡膠工業(yè)的原料制造顏料、油墨、油漆等合成氨無(wú)水五、甲烷的用途

可燃冰是天然氣（甲烷等）的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱(chēng)為“可燃冰”?！翱扇急眱?chǔ)量較大，可燃冰將成為最理想替代能源。天然氣水合物——可燃冰可燃冰的開(kāi)采知識(shí)清單一、甲烷是天然氣、沼氣、煤礦坑道氣、油田氣等的主要成分；二、甲烷是無(wú)色、無(wú)味、極難溶于水的氣體，密度比空氣??；三、甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，4個(gè)C-H鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相等，鍵角為109°28′四、甲烷的化學(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)。1.氧化反應(yīng)：與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，放出大量熱。

2.取代反應(yīng):有機(jī)物中某些原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:氯氣的黃綠色逐漸變淺；試管內(nèi)液面上升，出現(xiàn)白霧；