高中化學(xué) 專題3 有機化合物的獲得與應(yīng)用 第一單元 化石燃料與有機化合物 第1課時 天然氣的利用 甲烷課件 蘇教必修2

第1課時天然氣的利用甲烷專題3第一單元化石燃料與有機化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)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、電子式。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)，掌握取代反應(yīng)的概念。3.了解烷烴及其同系物的概念，并會判斷與書寫簡單烷烴的同分異構(gòu)體。核心素養(yǎng)1.微觀探析：認識甲烷的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。2.證據(jù)推理：通過分析、推理等方法認識甲烷的取代反應(yīng)。3.模型認知：建立同系物、同分異構(gòu)體判斷及書寫的思維模型。新知導(dǎo)學(xué)達標(biāo)檢測內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.甲烷的存在與用途甲烷的存在與用途(1)甲烷的存在甲烷是 、 、 和 的主要成分。我國的天然氣主要分布在中西部地區(qū)及海底。(2)甲烷的主要用途以甲烷為主要成分的 和 都是理想的清潔能源。甲烷還可用作 。天然氣一、甲烷的存在、用途及結(jié)構(gòu)沼氣油田氣煤礦坑道氣天然氣沼氣化工原料2.甲烷的組成與結(jié)構(gòu)甲烷的組成與結(jié)構(gòu)分子式電子式結(jié)構(gòu)式分子模型球棍模型比例模型CH4相關(guān)視頻甲烷分子空間構(gòu)型為正四面體型，碳原子位于中心，4個氫原子位于頂點，4個CH鍵的長度和強度相等，夾角相等。歸納總結(jié)歸納總結(jié)例例1下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型圖，下列說法正確的是答案解析A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同解析解析CCl4的分子結(jié)構(gòu)同CH4相似，為正四面體結(jié)構(gòu)，CH3Cl中的CH和CCl鍵不同，不是正四面體結(jié)構(gòu)，而是四面體結(jié)構(gòu)。思維啟迪一個碳原子以4個單鍵與其他原子相結(jié)合時：(1)如果這4個原子相同，則分別在四面體的頂點上，構(gòu)成正四面體。(2)如果這4個原子不相同，則分別在四面體的頂點上，但不是正四面體。(3)無論這4個原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3個原子共面。1.甲烷的物理性質(zhì)甲烷的物理性質(zhì)甲烷是無色無味、難溶于水、密度比空氣小的氣體。2.甲烷的化學(xué)性質(zhì)甲烷的化學(xué)性質(zhì)(1)具有穩(wěn)定性通常情況下，甲烷性質(zhì)比較 ，與強酸、強堿不反應(yīng)，與高錳酸鉀溶液等強氧化劑也不反應(yīng)。穩(wěn)定二、甲烷的性質(zhì)(2)氧化反應(yīng)可燃性將甲烷在空氣中點燃，觀察燃燒現(xiàn)象并檢驗燃燒產(chǎn)物：燃燒現(xiàn)象檢驗產(chǎn)物方法現(xiàn)象結(jié)論_在火焰上方罩一個干燥的燒杯燒杯內(nèi)壁有液珠產(chǎn)生_在火焰上方罩一個涂有澄清石灰水的燒杯燒杯內(nèi)壁變渾濁_淡藍色火焰生成了水生成了二氧化碳甲烷燃燒的化學(xué)方程式為。相關(guān)視頻實驗操作(3)取代反應(yīng)實驗探究甲烷與氯氣的反應(yīng)實驗現(xiàn)象A裝置：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 生成，d.試管內(nèi)液面 ，e.水槽中有 ；B裝置：_變淺油狀液滴少量白霧上升固體析出無明顯現(xiàn)象相關(guān)視頻取代反應(yīng)的概念有機化合物分子里的某種 被另一種原子(或原子團)所取代的反應(yīng)。實驗結(jié)論甲烷與氯氣在 時才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)連續(xù)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ； 。光照原子(或原子團)歸納總結(jié)歸納總結(jié)甲烷取代反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律甲烷取代反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律反應(yīng)條件 甲烷與氯氣無光照時，不發(fā)生反應(yīng)；強光照射時會發(fā)生爆炸反應(yīng)物甲烷與鹵素單質(zhì)反應(yīng)，且鹵素單質(zhì)通常為氣態(tài)。如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)生成物與氯氣反應(yīng)產(chǎn)物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機物與HCl形成的混合物，很難出現(xiàn)有機產(chǎn)物全部是某一種產(chǎn)物的現(xiàn)象，生成物中HCl的物質(zhì)的量最大物質(zhì)的量關(guān)系每1 mol 氫原子被取代，消耗1 mol 氯氣分子，同時生成1 mol HCl分子解析解析甲烷與氯氣一旦反應(yīng)，不會停止在某一步，四種有機產(chǎn)物都會產(chǎn)生，得不到純凈的CH3Cl，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的取代反應(yīng)每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產(chǎn)生的HCl最多，B錯誤；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，D項錯誤。例例2(2017聊城高一檢測)下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是A.甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比11混合時發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3ClB.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物中CH3Cl最多C.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物為混合物D.1 mol甲烷生成CCl4，最多消耗2 mol氯氣答案解析特別提示(1)無論甲烷和氯氣的比例如何，發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。(2)甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物中，CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3和CCl4為液體。例例3下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是答案解析 解析解析取代反應(yīng)是指有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應(yīng)。選項A中的反應(yīng)為分解反應(yīng)；選項B中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不屬于有機反應(yīng)類型；選項C中的反應(yīng)為甲烷的氧化反應(yīng)。思維啟迪無機反應(yīng)中的置換反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)。抓住取代反應(yīng)“有上有下”的特點，看有機物中的原子或原子團是否被其他原子或原子團替換，若是，則為取代反應(yīng)。1.兩個概念兩個概念三、烷烴C、H碳碳單鍵氫原子碳原子數(shù)(n)及表示n1012345678910_ _ _ _ _ 己烷 庚烷辛烷壬烷癸烷n10相應(yīng)數(shù)字烷2.烷烴烷烴(1)分子通式： 。(2)習(xí)慣命名甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷CnH2n2(3)化學(xué)性質(zhì)(類似甲烷)穩(wěn)定性：一般情況下與強酸、強堿、酸性高錳酸鉀溶液都不反應(yīng)。氧化反應(yīng)：烷烴都能燃燒，燃燒通式為取代反應(yīng)：烷烴與氯氣等鹵素單質(zhì)光照時發(fā)生取代反應(yīng)，如乙烷與氯氣光照時生成一氯乙烷的化學(xué)方程式為_。HCl3.同系物同系物(1)概念：結(jié)構(gòu) ，在分子組成上相差一個或若干個 原子團的物質(zhì)互稱為同系物，如CH4和CH3CH3。(2)特點：通式相同，結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)一般隨碳原子數(shù)的增多而呈規(guī)律性變化。相似CH2歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)互為同系物的物質(zhì)必屬于同一類物質(zhì)；同系物一定不具有相同的分子式；同系物的組成元素必相同；同系物必符合同一通式。(2)同分異構(gòu)體可以是同一類物質(zhì)(如正丁烷和異丁烷)；也可以是不同類物質(zhì)(如CH3CH2OH和CH3OCH3)。例例4下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都是單鍵烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子通式為CnH2n2的烴不一定是烷烴所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色所有的烷烴都可以在空氣中燃燒A. B.C. D.答案解析解析解析烷烴屬于飽和烴，碳與碳之間、碳與氫之間都以單鍵結(jié)合；烷烴性質(zhì)穩(wěn)定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；分子通式為CnH2n2的烴一定是烷烴；烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)；C2H6不能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)使其褪色，但能與溴蒸氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng)。烷烴都可以在空氣中燃燒生成CO2和H2O。解答烷烴結(jié)構(gòu)與性質(zhì)類試題的方法規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)(1)閱讀題目信息，理解結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，總結(jié)出性質(zhì)遞變規(guī)律并理解其原因。(2)熟悉規(guī)律，如：熟悉烷烴分子通式CnH2n2(n為正整數(shù))，符合該通式的烴一定屬于烷烴；在通常情況下，烷烴的性質(zhì)穩(wěn)定，不能與強酸、強堿以及KMnO4溶液反應(yīng)，但能發(fā)生取代反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等；常溫、常壓下，烷烴的碳原子數(shù)4時為氣體，碳原子數(shù)4時為液體或固體(新戊烷是氣體)。例例5判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)CH2=CH2和(環(huán)丙烷)符合同一通式，二者互為同系物()(2)分子式為C3H8與C6H14的兩種有機物互為同系物()(3)分子組成相差一個或若干個CH2原子團的有機物一定互為同系物()(4)同分異構(gòu)體的相對分子質(zhì)量相同，相對分子質(zhì)量相同的化合物一定是同分異構(gòu)體()(乙烯)答案(5)互為同分異構(gòu)體的有機物一定不是同系物，互為同系物的化合物一定不是同分異構(gòu)體()(6) 和互為同分異構(gòu)體()答案例例6分子式為C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有(不考慮立體異構(gòu))A.6種 B.7種 C.8種 D.9種答案解析解析解析C5H11Cl屬于氯代烴，若主鏈有5個碳原子，則氯原子有3種位置，即若主鏈有4個碳原子，則氯原子有4種位置，即；若主鏈有3個碳原子，此時該烷烴有4個相同的甲基，則氯原子只有1種位置，即。故C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有8種。思維啟迪解答此類題目要抓住判斷角度，找出等效氫原子種類。一般來說，同一個碳原子上的氫原子等效，同一個碳原子所連的所有甲基上的氫原子等效，處于鏡面對稱位置上的氫原子等效。氯原子取代任意一個等效氫原子所得的一氯代物都是同一種。學(xué)習(xí)小結(jié)達標(biāo)檢測123451.判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)甲烷與氯水、溴水能發(fā)生取代反應(yīng)()(2)沼氣就是純凈的甲烷氣體()(3)16 g CH4分子中含有4NA個CH鍵()(4)天然氣屬于不可再生能源()(5)C5H12的熔、沸點比C3H8的熔、沸點高()(6)常溫常壓下，C3H8呈氣態(tài)，C6H14呈液態(tài)()6答案(7)乙烷能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)而使其褪色()(8)C2H6與Cl2按體積比11混合，發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物僅有兩種()(9)(CH3)2CHCH2CH3的名稱為戊烷()(10)正丁烷和異丁烷互為同系物且前者的沸點低()123456答案2.如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2發(fā)生取代反應(yīng)并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則需要消耗氯氣A.0.5 mol B.1 molC.1.5 mol D.1.25 mol答案解析解析解析利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是從CH4中來的，故這四種氯代物共0.5 mol，每種氯代物均為0.125 mol，含氯原子的物質(zhì)的量為0.125 mol10.125 mol20.125 mol30.125 mol41.25 mol。而從甲烷分子中每取代1 mol氫原子，就消耗1 mol Cl2。因此消耗的Cl2的物質(zhì)的量也為1.25 mol。1234563.(2017包頭一中期中)下列物質(zhì)的沸點按由高到低的順序排列正確的是CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3(CH3)3CH (CH3)2CHCH2CH3A. B.C. D.答案解析解析解析烷烴的碳原子數(shù)越多，沸點越高。在碳原子數(shù)目相同的條件下，含有的支鏈越多，沸點越低。據(jù)此可知，沸點由高到低排列的順序是，故A項正確。1234564.下列關(guān)于烷烴的說法正確的是A.丙烷(C3H8)發(fā)生取代反應(yīng)生成的C3H7Cl的結(jié)構(gòu)只有一種B.丙烷分子中3個碳原子在一條直線上C.分子中含有7個碳原子的烷烴在常溫下為液態(tài)D.烷烴分子為直鏈式結(jié)構(gòu)，不可以帶支鏈答案解析解析解析A項中C3H7Cl有兩種結(jié)構(gòu)：CH3CH2CH2Cl、 ；B項中C3H8分子中的3個碳原子呈V形，不在一條直線上；D項中烷烴分子中碳鏈可以是直鏈，也可以帶支鏈。1234565.分子式為C4H10的烴的一氯代物的同分異構(gòu)體有A.3種 B.4種 C.5種 D.6種答案解析解析解析分子式為C4H10的烴有兩種同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和 (異丁烷)，正丁烷和異丁烷各有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，故C4H10的一氯取代物有4種。1234566.有下列各組物質(zhì)，請按要求填入字母：A.O2和O3(臭氧)C.CH3CH2CH2CH3和D.和E.甲烷和庚烷(C7H16)_組兩物質(zhì)互為同位素；_組兩物質(zhì)互為同素異形體；_組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體；_組兩物質(zhì)互為同系物；_組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。BACED答案123456