1、第1课时 甲烷的性质,第三章 第一节 最简单的有机化合物甲烷,学习目标定位 1.认识甲烷的结构特点并会书写甲烷的分子式、结构式、电子式。 2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。 3.认识甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。,内容索引,新知导学 新知探究 点点落实,达标检测 当堂检测 巩固反馈,新知导学,1.甲烷的存在与用途 (1)甲烷的存在 甲烷是 、 、 和 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 通常状况下，1 mol甲烷完全燃烧放出890 kJ能量。因此以甲烷为主要成分的 和 都是理想的清洁能源。甲烷还可用作 。,一、甲烷的存在
2、、用途及结构,天然气,沼气,油田气,煤矿坑道气,天然气,沼气,化工原料,2.甲烷的组成与结构,CH4,C,正四面体,H,相关视频,1.结构式：用一条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： (1)如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。 (2)如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。 (3)无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。,1.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,解析,解析 在这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分
3、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。,2.能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是 A.甲烷的4个碳氢键的键能相等 B.甲烷的4个碳氢键的键长相等 C.甲烷的一氯代物只有1种 D.甲烷的二氯代物只有1种,解析,答案,解析 先把CH4分子空间构型的几何可能性画出来，然后依次思考排列可得到答案。,1.甲烷的物理性质 甲烷是一种 色、 味、 溶于水、密度比空气 的气体。 2.甲烷的化学性质 (1)氧化反应 将甲烷在空气中点燃观察现象：,二、甲烷的性质,无,无,极难,小,淡蓝色火焰,烧杯内壁有水珠产生,生成了水,甲烷燃烧的化学方程
4、式为 。 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。,淡蓝色火焰,烧杯内壁变浑浊,生成了二氧化碳,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溶液的紫红色不发生变化； 原因：CH4分子为正四面体结构，结构对称，化学键不易断裂，通常情况下化学性质比较稳定。,答案,相关视频,(2)取代反应 按要求完
5、成下列实验，并填写下表：,变浅,油状液滴,少量白雾,上升,固体析出,光照,无明显现象,相关视频,上述实验A中发生反应的化学方程式为 _； _ ； _ ； _ 。 取代反应是指_ _的反应。 CH4和Cl2反应的四种取代产物都_溶于水，除_常温下是气体外，其他三种都是_。,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,油状液体,不,一氯甲烷,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是四面体结构，但不是正四面体结构。,答案,b.CH4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
6、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。,答案,c.CH3Cl、CCl4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、CCl4均只有一种结构。,d.CH2Cl2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 能。因为如果CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，则CH2Cl2只有一种结构；若CH4分子是正方形的平面结构，则CH2Cl2有两种结构，即： 、 。
7、,答案,甲烷的化学性质 (1)CH4的特征反应是能与卤素单质在光照条件下发生取代反应，但有机产物一般有多种。 (2)CH4能发生的氧化反应就是燃烧，但其化学性质稳定，不能与强氧化剂如酸性KMnO4溶液反应，也不能与强酸、强碱反应。,3.下列叙述中错误的是 A.点燃甲烷不一定会爆炸 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.点燃甲烷前不必进行验纯,答案,解析,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.在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，所得产物中物质的量最多的是 A.
8、CH3Cl B.CH2Cl2 C.CHCl3 D.HCl,答案,解析,解析 在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，会发生取代反应，由于取代反应是逐步进行的，每一步在产生氯代烃的同时，都会产生HCl，所以在所得产物中物质的量最多的是HCl。,学习小结,达标检测,1.若甲烷与氯气以物质的量之比13混合，在光照下得到的产物可能是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4，其中正确的是 A.只有 B.只有 C.的混合物 D.的混合物,解析 甲烷与氯气在光照的条件下，发生取代反应时总共有五种产物，CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3，CCl4和氯化氢，因此答案选D。,1,2,3,4,答案,
9、解析,5,1,2,3,4,答案,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 B.E 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.上述反应的类型是取代反应,解析,5,1,2,3,4,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。,5,1,2,3,4,5,答案,3.为验证甲烷分子中
10、含有碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过浓硫酸 澄清石灰水 无水硫酸铜。正确的顺序是 A. B. C. D.,解析 要证明CH4中含有碳、氢两种元素，可通过证明CO2和H2O的存在来证明，可选择和；但应注意检验的先后顺序，即先证明水后证明CO2。,解析,1,2,3,4,5,答案,4.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叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是 A.CH2Cl2Br2 CHBrCl2HBr B.CH3OHHCl CH3ClH2O C.2Na2H2O=2NaOHH2 D.CH3CH2BrH2O CH3CH2OHHBr,解析 取代反应是指有机物分子里的某些原
11、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。,解析,5.将含O2和CH4的混合气体充入有23.4 g Na2O2的密闭容器中，电火花点燃，反应结束后，容器内于150 时压强约为0，将残留物溶于水，无气体逸出。 (1)原混合气体中O2和CH4体积比为_。,1,2,3,4,12,答案,5,解析 甲烷燃烧生成水和二氧化碳，过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，该反应为2Na2O22CO2=2Na2CO3O2，过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气的化学反应为2Na2O22H2O=4NaOHO2，依题意，容器内于150 时压强约为0，将残留物溶于水，无气体逸出，这说明最后产物只能是Na2CO3和NaOH的混合物，根据原子守恒原理(尤其是CH4中C和H原子个数比为14)，可得2CH4O26Na2O2=2Na2CO38NaOH，所以原混合气体中O2和CH4体积比为12。,解析,(2)残留固体成分为_。,1,2,3,4,Na2CO3和NaOH,答案,5,解析 根据以上分析可知残留物是碳酸钠和氢氧化钠的混合物。,解析,本课结束,
