2017-2018学年高一人教版必修二3.1 最简单的有机化合物——甲烷第1课时 学案.doc

1、第一节 最简单的有机化合物甲烷第 1 课时 甲烷的性质学习目标定位 1.会写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷的结构特点。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式。3.知道取代反应的概念和甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。一 甲烷的存在、用途及结构1甲烷的存在与用途(1)甲烷的存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。(2)甲烷的主要用途甲烷易燃烧，完全燃烧生成 CO2、H 2O 并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。2甲烷的组成与结构分子式 电子式 结构式 空间构型甲烷

2、的分子模型CH4正四面体结构，C 原子位于正四面体中心，H 原子位于四个顶点上归纳总结1结构式：用短线来表示一对共用电子的图式叫做结构式。2一个碳原子以 4 个单键与其他原子相 结合时，无 论这 4 个原子是否相同，都分别在四面体的顶点上，但不一定为正四面体，也不可能在同一平面上，并且最多有 3 个原子共面。1以下关于甲烷的说法中错误的是( )A甲烷分子是由极性键构成的分子B甲烷分子具有正四面体结构C甲烷分子中四个 CH 键是完全等价的键D甲烷分子中具有非极性键答案 D2下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在状况的是( )答案 D解析 在这几种形式中，分子结 构示意图、球棍模型

3、及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出 H、C 的位置及所占比例；电子式只反映原子的最外 层电子的成键情况。二 甲烷的性质1甲烷的物理性质甲烷是一种无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。2甲烷的化学性质(1)甲烷的氧化反应将甲烷在空气中点燃观察现象：检验产物燃烧现象方法 现象 结论在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有水珠产生 生成了水淡蓝色火焰在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊 生成了二氧化碳甲烷燃烧的化学方程式为 CH42O 2 CO22H 2O。 点 燃 甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol 甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放

4、出 890 kJ 热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源。特别提醒 点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在 5%15.4%(体积) 范围内时，遇火花将发生爆炸；煤矿中的瓦斯爆炸多数是甲烷气体爆炸引发的。将 CH4 通入酸性 KMnO4 溶液中，观察现象，试解释其原因。答案 现象：酸性 KMnO4 溶液的颜色不发生变化；原因：CH 4 分子为正四面体结构，结构对称，通常情况下化学性质比较稳定。(2)甲烷的取代反应按要求完成下列实验，并填写下表：实验操作实验现象A 装置：试管内气体颜色逐渐 变浅，试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾生成，试管内液面上升，水槽中有固体析出；

5、B 装置：无明显现象实验结论 CH4 与 Cl2 在光照时才能发生化学反应上述实验 A 中发生反应的化学方程式为CH4Cl 2 CH3ClHCl； 光 CH3ClCl 2 CH2Cl2HCl； 光 CH2Cl2Cl 2 CHCl3HCl； 光 CHCl3Cl 2 CCl4HCl。 光 取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。CH 4 和Cl2 反应的四种取代产物都不溶于水，除一氯甲烷常温下是气体外，其他三种都是油状液体。问题讨论a若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子变成一氯甲烷，还是正四面体结构吗？答案 因 CH 键与 CCl 键的长度不同，故 CH3Cl 是

6、四面体结构，但不是正四面体结构。bCH 4 与 Cl2 发生取代反应时，有机取代产物的总物质的量与 CH4 的物质的量有何关系？答案 根据碳元素守恒，四种有机取代产物的总物质的量等于反应物 CH4 的物质的量。cCH 3Cl、CCl 4 只有一种结构，能说明 CH4 分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构吗？答案 不能。因为不论 CH4 分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是正方形的平面结构，CH3Cl、CCl 4 均只有一种结构。归纳总结3下列叙述中错误的是( )A点燃甲烷前不必进行验纯B甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防

7、爆炸事故的发生D点燃甲烷不一定会爆炸答案 A解析 甲烷与氧气混合达到一定比例范围时，点燃会 发生爆炸，因此，甲烷点燃前要进行验纯。4将 1 mol 甲烷和适量的 Cl2 混合后光照，充分反应后生成 CH3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3、CCl 4 四种有机产物的物质的量依次增大 0.1 mol，则参加反应的 Cl2 的物质的量为( )A1.5 mol B3 molC4.5 mol D6 mol答案 B解析 解答此题宜用原子守恒法。 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从 CH4中来的，故这四种取代物共 1 mol，设 CH3Cl 物质的量为 x，则 x(x0.1 m

8、ol)(x 0.2 mol)(x 0.3 mol)1 mol，得 x0.1 mol，即 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为 0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含 Cl 原子的物质的量共为 0.1 mol10.2 mol20.3 mol30.4 mol43 mol，而一个 Cl2分子中只有一个 Cl 原子参加取代反应，因此消耗的 Cl2也为 3 mol。1把 1 mol 甲烷和 4 mol 氯气组成的混合气体充入到大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，一段时间后，推测可能观察到的现象是( )黄绿色逐渐消失

9、 试管壁上有油珠 试管内水面上升 水槽内有少量晶体析出A只有 B只有C只有 D答案 D解析 氯气被消耗后，黄绿色消失；生成的 CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，又因为氯气被消耗，气体的体积减小，试管内水面上升。生成的 HCl 溶于水降低了 NaCl 的溶解度，有 NaCl 析出。2已知正四面体形分子 E 和直线形分子 G 反应，生成四面体形分子 L 和直线形分子 M(组成 E 分子的元素原子序数小于 10，组成 G 分子的元素为第三周期的元素)。如下图所示，则下列判断中正确的是( )A常温常压下，L 是一种液态有机物BE 是一种含有非极性键的分子C干燥的 G 能漂白有色物质D上述

10、反应的类型是取代反应答案 D解析 本题实为用图像考查甲烷与氯气的反应。L 为 CH3Cl，常温常压下是一种气态有机物；E 为甲烷，含有极性键；G 为氯气，干燥的氯气不能漂白有色物质。3瓦斯爆炸是空气中含甲烷 5%15.4%(体积分数)遇火所产生的，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为( )A10.5% B9.5%C8% D5%答案 B解析 由 CH42O 2 CO22H 2O 可知瓦斯爆炸最强烈时，CH 4和 O2的体积比为 12，因此 点 燃 CH4与空气的体积比为 1 19.5。那么它在空气中的体积分数为 100%9.5%，(210021) 19.5 1选 B。4有机物分子里的某

11、些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是( )ACH 2Cl2Br 2 CHBrCl2HBr 光 照 BCH 3OHHCl CH3ClH 2O 光 照 C2Na2H 2O=2NaOHH 2DCH 3CH2BrH 2O CH3CH2OHHBr NaOH 答案 C解析 取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C项中的反应为置换反应，不是有机反 应，更不是取代反 应。5在光照的条件下，将 1 mol 甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。(1)

12、若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为 a mol、b mol、c mol，生成的混合物经水洗后所得气体在标准状况下的体积为_。(2)该反应中消耗的氯气的物质的量是_。答案 (1)22.4(1 abc) L(2)(1a 2b 3c) mol解析 (1)水洗后所得的气体为 CH3Cl，由碳原子守恒可知其物质的量为(1 abc) mol，标准状况下的体积为 22.4(1abc) L。(2)CH4与 Cl2的取代反应中取代 1 个氢原子需要 1 个Cl2分子，由原子守恒可得出四种取代产物对应的氯气的量。总共取代氢的物质的量为(1abc)2a3b4c mol，即 为所需 Cl2的物质的量。