1、第一节 最简单的有机化合物甲烷 第1课时 甲烷的性质,知 识 梳 理 一、有机化合物和烃,碳元素,碳元素,氢、氧元素,氮、硫、磷、卤素,碳、氢两,种元素,C、H,【自主思考】 1CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物吗？提示 CO、CO2、H2CO3及碳酸盐虽然含有碳元素，但其组成和性质大多具有无机物的特点，因此属于无机物。,二、甲烷 1分子结构(1)分子组成：,(2)空间结构：,相同,相同,正四面体,【自主思考】 2若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？提示 因CH键与CCl键的长度不同，故CH3Cl是四面体结构，但不是正四面体。,2物理性质3. 化学性质通常状况下，
2、甲烷性质比较稳定，与_、 _、 _都不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。(1)氧化反应。甲烷在空气中燃烧的化学方程式为_；现象为安静地燃烧，火焰呈_色。,无,无,小,强酸,强碱,强氧化剂,淡蓝,(2)取代反应 实验探究：甲烷与Cl2的取代反应。,逐渐变浅,油状液滴,白雾,上升,固体,无明显现象,甲烷的四种氯代产物的性质。a水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均_。b状态：常温下除CH3Cl是_，其余三种均为_。取代反应概念：有机物分子里的_被其他_所替代的反应。 4存在与用途甲烷是_、_、_和_的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，也是一种重要的化工原料
3、。,难溶于水,气体,液体,某些原子或原子团,原子或原子团,天然气,沼气,油田气,煤矿坑道气,效 果 自 测 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)有机物都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物( )(2)有机物都易燃烧( )(3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物( )(4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水( )(5)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源( )(6)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度( )(7)甲烷与Cl2的反应是置换反应( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),2瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的是 ( )A点燃甲烷不必
4、事先进行验纯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，以防爆炸事故的发生D点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸答案 A,3下列叙述错误的是( )A通常情况下，甲烷和强酸、强碱不反应B光照下甲烷与氯气发生取代反应C甲烷的氯代物CHCl3、CCl4都难溶于水D甲烷在光照条件下与氧气反应答案 D,探究一、有机物组成和结构的表示方法 【合作交流】 1从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？提示 碳的原子结构示意图 ，其最外层有4个电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。,2若甲烷分子
5、中的一个氢原子被氯原子取代，生成的CH3Cl还是四面体结构吗？提示 CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构。 3根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？提示 甲烷的立体结构为 ，因此CH2Cl2中有2个Cl在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。,【点拨提升】 1甲烷空间结构的三点拓展应用(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。(3)由CH4的空间
6、结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。,2常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例),【典题例证1】 下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。,(1)甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是_(填序号)。 (2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有_种结构，实际CH2Cl2有_种结构，证明甲烷不是平面结构，而是_结构，上述中的_更能反映其真实存在状况。,解析 (1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最
7、外层电子的成键情况。,答案 (1)C B (2)2 1 正四面体 D,【学以致用1】 下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是( )ACH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构BCH4、CCl4都是正四面体结构CCH4和CCl4中的化学键均为非极性键DCH4、CCl4的结构相同，性质也相同答案 B,探究二、甲烷的取代反应 【合作交流】 1取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应，CH4与Br2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？,2CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？提示
8、 因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知，每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。,3CH4与Cl2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示 CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。,【点拨提升】 1
9、甲烷与卤素单质的取代反应,2. 甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面(1)反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。(2)生成物：卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。(3)反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。(4)反应特点：用“”而不用“=”，仍遵守质量守恒定律，需要配平。,【典题例证2】 下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是 ( )A甲烷与氯气的物质的量之比为11，混合发生取代反应只生成CH3ClB甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气,解析
10、 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D错误。 答案 C,【学以致用2】 在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为( )A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol解析 方法一 守恒法1 mol CH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，这四种取代物中n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应特点，n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol2.5 mol5 mol，参加反应的Cl2为n(Cl2)2.5 mol。,方法二 根据化学方程式进行计算答案 C,
