高中化學(xué) 專題3 有機化合物的獲得與應(yīng)用 第1單元 化石燃料與有機化合物 第1課時 天然氣的利用 甲烷學(xué)案 蘇教版必修2

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1、第1課時天然氣的利用甲烷學(xué)習(xí)目標：1.認識甲烷的結(jié)構(gòu)特點并會書寫甲烷的分子式、結(jié)構(gòu)式和電子式。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)，會書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式。(重點)3.理解取代反應(yīng)的概念并能進行判斷。(重點)4.掌握同系物、同分異構(gòu)體的概念并會判斷是否為同分異構(gòu)體或同系物。自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知一、化石燃料化石燃料二、甲烷的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1甲烷的組成和結(jié)構(gòu)分子式：CH4，電子式：，結(jié)構(gòu)式：。甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體構(gòu)型。碳原子位于四面體的中心，四個氫原子分別位于四面體的4個頂點。2物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無色氣態(tài)無味(CH4)(空氣)難溶3.化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性在通常情況下，甲烷

2、是比較穩(wěn)定的，跟強酸、強堿或強氧化劑等一般不起反應(yīng)。甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。(2)氧化反應(yīng)純凈的甲烷在空氣中安靜的燃燒，火焰呈淡藍色，放出大量的熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH42O2CO22H2O。(3)取代反應(yīng)甲烷與Cl2在光照下的反應(yīng)實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象()瓶內(nèi)黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o色；()集氣瓶內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)；()集氣瓶內(nèi)液面上升，水槽中有晶體。反應(yīng)原理CH4Cl2CH3ClHClCH3ClCl2CH2Cl2HClCH2Cl2Cl2CHCl3HClCHCl3Cl2CCl4HCl取代反應(yīng)：有機化合物分子中的某種原子(或原子團)被另一種原子(或

3、原子團)所取代的反應(yīng)。4甲烷的利用(1)利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的生成物三氯甲烷制備制冷劑氟利昂，其過程反應(yīng)方程式為CHCl3HFCHFCl2HCl。(2)合成甲醇，其過程為CH4(COH2)CH3OH。(3)高溫分解生成炭黑，其反應(yīng)方程式為CH4C2H2。三、烷烴同系物1烷烴(1)烴：只由碳、氫兩種元素組成的化合物叫碳氫化合物，也叫烴。(2)烷烴：烴的分子里碳原子間都以碳碳單鍵互相連接成鏈狀，碳原子的其余的價鍵全部跟氫原子結(jié)合，達到飽和狀態(tài)。其通式為CnH2n2。(3)命名n10：依次稱為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷n11：直接根據(jù)碳原子數(shù)稱某烷，如C16H34稱為十六烷。2同系物分子結(jié)構(gòu)相似，

4、組成上相差1個或若干個“CH2”原子團的有機化合物互稱為同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷CH3CH2CH3互為同系物?；A(chǔ)自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)煤主要含有碳元素，煤是純凈物。()(2)點燃甲烷氣體之前必須檢驗其純度。()(3)甲烷與氯水在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)。()(4)烷烴的通式是CnH2n2(n1)，但符合通式CnH2n2(n1)的不一定是烷烴。()【答案】(1)(2)(3)(4)2下列敘述不正確的是()A甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)后的產(chǎn)物中，常溫下只有一種有機氣體B甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，一定不會發(fā)生氧化反應(yīng)C甲烷跟氯氣反應(yīng)無論生成CH3Cl、C

5、H2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應(yīng)D甲烷與氯氣反應(yīng)后得到的所有有機物都難溶于水B甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)后的五種產(chǎn)物中，常溫下CH3Cl和HCl為氣體，其余為液體，只有HCl能溶于水，其余的產(chǎn)物都難溶于水，A、D正確；CH4的性質(zhì)比較穩(wěn)定，通常情況下，不與強酸、強堿、強氧化劑反應(yīng)，但可以在氧氣中燃燒，B錯誤；甲烷與氯氣反應(yīng)生成四種有機物的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng)，C正確。3下列關(guān)于同系物的說法中，錯誤的是()A同系物具有相同的最簡式B同系物之間相對分子質(zhì)量相差14或14的整數(shù)倍C同系物符合同一通式D同系物的化學(xué)性質(zhì)基本相似A合 作 探 究攻 重 難分析烷烴結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)烷烴化學(xué)性質(zhì)背景材料

6、甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷結(jié)構(gòu)式分別如下： 思考交流(1)觀察上述結(jié)構(gòu)式，總結(jié)烷烴在組成、結(jié)構(gòu)上的相似之處?！咎崾尽拷M成元素均只含有C、H兩種元素；化學(xué)鍵均只含有CC、CH(CH4無CC)；均為鏈狀。(2)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，根據(jù)甲烷的性質(zhì)推測其它烷烴的化學(xué)性質(zhì)?！咎崾尽糠€(wěn)定性、氧化反應(yīng)(燃燒)、取代反應(yīng)。烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)和甲烷相似，通常情況下不與強酸、強堿以及強氧化劑發(fā)生反應(yīng)，都不能夠使酸性高錳酸鉀溶液以及溴水褪色。(1)在光照條件下與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)CnH2n2X2CnH2n1XHX。(2)燃燒反應(yīng)CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。識別、判斷同系物背景材料思考交流(1)上述三

7、種烷烴互為同系物嗎？為什么？【提示】互為同系物，因為這三種烴結(jié)構(gòu)相似且分子組成上相差了n個CH2。(2)CH2=CH2與相差1個CH2，二者互為同系物嗎？【提示】不是。二者結(jié)構(gòu)不相似，一種含有碳碳雙鍵屬于烯烴，一種是環(huán)烷烴。(3)CH3CH2CH2CH3與是否屬于同系物？為什么？【提示】不是。因為同系物在分子組成上必須相差1個或若干個CH2原子團，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3與分子式相同，屬于同分異構(gòu)體。(4)同系物具有同一通式，具有同一通式的有機物一定是同系物嗎？【提示】不一定。如CH2=H2和通式相同，均為CnH2n，但它們均不為同系物，所以具有同一通式的有機物不一定是

8、同系物。1同系物判斷的兩個標準(1)分子結(jié)構(gòu)相似即屬于同一類物質(zhì)。(2)分子組成上僅相差一個或若干個CH2原子團。2同系物判斷的三個關(guān)鍵點(1)“同”互為同系物的物質(zhì)必須屬于同一類物質(zhì)。(2)“似”結(jié)構(gòu)相似，是指化學(xué)鍵類型相似，分子中各原子的結(jié)合方式相似。(3)“差”組成上相差n個CH2原子團(n1)。同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。同系物一定具有不同的相對分子質(zhì)量(相差14n)。3判斷同系物時應(yīng)注意的兩個問題(1)互為同系物的分子中各元素的質(zhì)量分數(shù)可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分異構(gòu)體的區(qū)別，同系物結(jié)構(gòu)相似，組成不同，分子式不同；同分異構(gòu)體分子式相同，結(jié)構(gòu)可能相似也可能不相

9、似。當 堂 達 標固 雙 基題組1甲烷的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1下列關(guān)于甲烷的說法不正確的是()A甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)B甲烷分子中的四個CH鍵相同C甲烷分子是平面正方形結(jié)構(gòu)D甲烷分子的結(jié)構(gòu)式是C2下列有關(guān)甲烷的說法中錯誤的是()A采煤礦井中的甲烷氣體是植物殘體經(jīng)微生物發(fā)酵而來的B天然氣的主要成分是甲烷C甲烷是沒有顏色、沒有氣味的氣體，極易溶于水D甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)所生成的產(chǎn)物四氯甲烷是一種效率較高的滅火劑C甲烷是由古代生物發(fā)酵而來的，故說法A正確；天然氣的主要成分是CH4，故說法B正確；甲烷是無色無味的氣體，難溶于水，故說法C錯誤；四氯化碳不支持燃燒，可以滅火，故說法D正確。3.把1體積CH

10、4和4體積Cl2組成的混合氣體充入試管中，將此試管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮處，片刻后發(fā)現(xiàn)試管壁上有油狀液滴出現(xiàn)，該油狀液滴可能是_，水槽中還觀察到_，原因是_(用離子方程式解釋)。若向水槽中再滴入幾滴紫色石蕊試液又觀察到_?！窘馕觥緾H4和Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物中，HCl極易溶于水，能電離出H和Cl，其他產(chǎn)物均為有機物，部分呈氣態(tài)，部分為油狀液體。CH4和Cl2在光照條件下反應(yīng)生成CH3Cl(氣體)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，隨著反應(yīng)進行，Cl2不斷消耗，試管中黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下均為無色液體，使試管壁上有油狀液滴出

11、現(xiàn)；因生成的HCl易溶于水，反應(yīng)后，試管內(nèi)氣體壓強減小，試管內(nèi)水位上升，HCl溶于水后，與AgNO3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，同時溶液顯酸性，故加入紫色石蕊試液后溶液變紅。【答案】CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀產(chǎn)生AgCl=AgCl溶液變紅烷烴取代反應(yīng)的易錯點小結(jié)題組2烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4下列說法不正確的是()A烷烴中每個碳原子都形成四個共價單鍵B正丁烷的四個碳原子可以在同一條直線上C甲烷、乙烷、丙烷的結(jié)構(gòu)都只有一種D任何烷烴分子不可能為平面結(jié)構(gòu)BC原子的最外層有四個電子，故能與其他原子形成四個共價鍵，在烷烴中原子之間都是單鍵，A正確；由碳原子的四個共價鍵在空間排列成四面體結(jié)構(gòu)推知

12、，丁烷的四個碳原子一定不在同一條直線上，B錯誤；烷烴從丁烷開始才有同分異構(gòu)體，C正確；烷烴中C原子形成四個共價鍵，這四個鍵在空間排列成四面體型，故不可能為平面結(jié)構(gòu)，D正確。5下列有關(guān)烷烴性質(zhì)的敘述中不正確的是()A所有烷烴性質(zhì)都很穩(wěn)定，常溫下很難被強氧化劑氧化B分子式的通式為CnH2n2，均能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)C所有烷烴的結(jié)構(gòu)都與甲烷類似，故常溫下都是氣體D隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔沸點逐漸升高C烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷類似，常溫下難與酸、堿、強氧化劑反應(yīng)，A正確；烷烴的典型化學(xué)性質(zhì)就是取代反應(yīng)，B正確；烷烴的結(jié)構(gòu)與甲烷類似，但其熔沸點隨碳原子數(shù)的增加而增大，碳原子數(shù)多于4個時為液體，碳原子數(shù)多

13、于17個時呈固態(tài)，C錯，D正確。題組3同系物6下列有關(guān)同系物的說法中錯誤的是()丙烷和異丁烷互為同系物分子組成相差一個或若干個CH2原子團的有機物是同系物互為同系物的兩者中碳、氫元素的物質(zhì)的量之比一定相同互為同系物的兩種有機物的物理性質(zhì)有差別，但化學(xué)性質(zhì)相似AB只有C只有D只有B丙烷和異丁烷的結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差一個“CH2”，兩者互為同系物，正確；同系物的結(jié)構(gòu)首先相似，錯；甲烷與乙烷互為同系物，兩者中碳、氫元素的物質(zhì)的量之比可能不同，錯；根據(jù)烷烴物理性質(zhì)的遞變性可知，同系物之間化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)不同，正確。7下列物質(zhì)互為同系物的是()BA項為同種物質(zhì)；B項互為同系物；C項所含氯原子數(shù)不同，分子組成不是相差一個CH2原子團或其倍數(shù)；D項不是同一類別的物質(zhì)，故不屬于同系物。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375