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高中化学课件,人教版,必修二,第三章 ,第一节 ,第1课时 ,甲烷


第三章

有机化合物

第一节 最简单的有机化合物——甲烷
第1课时 甲烷

①②⑤⑦ 1.以下化合物属于有机物的是____________(填序号,下 ③④⑥ 同),属于无机物的是________。
①甲烷 ②乙醇 ③氯化钠 ④硫酸 ⑤葡萄糖 ⑥碳酸

钙 ⑦淀粉
C

H4 16 2.甲烷的化学式是______,相对分子质量是____,常温常 气 压下是____体(填“气”、“液”或“固”)。

3.下列物质主要成分为甲烷的是( A )。
A.天然气 B.煤 C.石油 D.水煤气

一、有机化合物及烃
概念 碳元素 有机化 含有________的化 合物 合物 碳和氢 仅含有______两种 烃 C和H 元素的有机物,也 仅含有________ 碳氢化合物 称为___________

组成元素
(写元素符号)

实 例 甲烷:CH4 乙酸:CH3COOH 甲烷:CH4 乙烯:C2H4

C 一定含有___,常
含有 N、S、P 等

含有_____,有的还 乙醇:C2H5OH H、O

二、甲烷 1.存在 沼气 天然气 甲烷是最简单的烃,是_______、______、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,
“西气东输”工程中输送的就是天然气。

2.组成和分子结构 短线 (1)结构式:用______来表示一对共用电子的图式。甲烷的 组成和分子结构如下: 分子式 电子式 结构式 分子模型 球棍模型 比例模型

CH4 ______

(2)空间构型。 碳原子 氢原子 正四面体 甲烷分子是以_______为中心,_______为顶点的_________ 结构,其中 4 个 C-H 键的长度和强度相同,夹角相等(如图 3

-1-1 所示)。

图 3-1-1

3.物理性质
颜色 无色 ______ 气味 状态 气体 ______ 密度(相同状况下) 密度比空气____ 小 水溶性 难溶 _______

无味

4.化学性质

高锰酸钾 在通常情况下,甲烷比较稳定,与__________等强氧化剂、
强酸 强碱 _____、_____不反应,在特定条件下可发生某些反应。

(1)氧化反应 淡蓝色 甲烷在空气中燃烧时火焰呈_______,燃烧的化学方程式为
CH4+2O2 CO2+2H2O 。甲烷在点燃前需_________。 检验纯度

(2)取代反应 某些原子或原子团 其他原子或 ①概念:有机物分子里的_________________被_________ 原子团 __________所替代的反应称为取代反应。 ②甲烷与氯气的取代反应 甲烷与氯气在漫射光条件下生成一氯甲烷的化学方程式: CH4+Cl2 CH3Cl+HCl _________________________。 5.用途 甲烷(天然气)是一种高效、低耗、污染小的清洁能源,同 时还是一种重要的化工原料。

甲烷与氯气的取代反应实验 1.实验原理 室温时,甲烷与氯气在光照条件下发生反应,有关的化学 方程式:

(1)CH4+Cl2

CH3Cl+HCl;

CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl (2)___________________________; CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl (3)___________________________;

CHCl3+Cl2 CCl4+HCl (4)___________________________。

2.实验装置

图 3-1-2

3.实验现象及解释
实验条件 无光照 实验现象 无明显现象及变化 ①试管内混合气体颜色逐渐变浅; 油状液滴 ②试管内壁出现_________; ③试管内有少量白雾; 上升 ④试管内液面逐渐______

光照

4.实验注意事项 (1)只能用漫射光,不能用强光直接照射氯气和甲烷的混合 气体,以免发生爆炸。 (2)氯气有毒,本实验应在通风橱中进行。

1.根据对比实验的条件及现象,可知甲烷与氯气的取代反 光照 应条件是______。 2.光照条件下: 无色 (1)黄绿色的氯气逐渐反应,且生成的其他气体_____,故

混合气体颜色逐渐变浅;
HCl (2)生成物中有不溶于水的油状物,生成的_____遇水蒸气 产生白雾; CH3Cl (3)第一步反应生成的________和 HCl 是气体,反应前后气 体体积______,其余三步反应有_____生成,反应前后气体体积 不变 液体 变小 _____,且 HCl 易溶于水,故试管内压强减小,液面上升;

(4)实验中的各取代反应是逐步进行、多步反应同时发生 混合物 的,所以甲烷取代反应生成________(填“混合物”或“纯净 物”)。

3.甲烷与氯气反应的产物:
分子式 名称 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 四氯化碳 油状液体 难溶 HCl 氯化氢 气体 极易溶

一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 气体 难溶 油状液体 油状液体 难溶 难溶

常温下
的状态 水溶性

有机物和无机物的区别 类别 性质 有机物 无机物

多数难溶于水,易溶于有机 多数溶于水,而不溶于 溶解性 溶剂 有机溶剂 熔沸点 多数熔沸点低 熔沸点一般较高 可燃性 多数可以燃烧 多数不可以燃烧 电离性 多数是非电解质 多数是电解质 反应一般较复杂,副反应多, 反应一般较简单,副反 反应慢,反应大多可逆。有 应少,反应快。反应方 化学反应 机反应方程式中常用 程式中用“===”连接 “ ”连接

取代反应
1.甲烷的取代反应 甲烷与氯气在光照下发生取代反应,每消耗 1 mol Cl2,就

有 1 mol H 被取代,同时生成 1 mol HCl,且各步取代反应是逐
步、持续进行的,故取代产物不止一种。

2.取代反应与置换反应的比较
对比项 概念 取代反应 有机物分子里的某些原子 或原子团被其他原子或原 置换反应 一种单质跟一种化合物反应, 生成另一种单质和另一种化

子团所替代的反应
反应物 生成物

合物的反应
一种单质和一种化合物 另一种单质和另一种化合物

一种有机物和一种化合物
或单质

一般是另一种有机物和另
一种化合物

是否氧化 不一定有化合价的变化,不 一定有化合价的变化,一定是 还原反应 一定为氧化还原反应 实例 CH4+Cl2 氧化还原反应

CH3Cl+HCl Fe+CuSO4===Cu+FeSO4

甲烷的结构 一个甲烷分子由 1 个碳原子和 4 个 H 原子构成,而 4 个氢 原子在空间的排布应有以下两种可能(图 3-1-3 所示)。

图 3-1-3 经过大量的科学实验证明:甲烷分子里的 1 个碳原子和 4 个氢原子不在同一个平面上,而是在空间形成了正四面体的立 体结构,碳原子位于正四面体的中心,4 个氢原子分别位于正 四面体的四个顶点上。4 个 C-H 键的长度和强度相同,任意两 个 C-H 键之间的夹角都是 109°28′。

甲烷的结构 [ 例1] 能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是 ( )。 A.甲烷的四个碳氢键的强度相等 B.甲烷的四个碳氢键的键长相等 C.甲烷的一氯代物只有一种 D.甲烷的二氯代物只有一种

解析:



是甲烷两种可能

的结构,若是第二种结构,则其二氯代物应有相邻和相对两种

同分异构体,所以从甲烷二氯代物没有同分异构体可以证明甲
烷是正四面体结构。 答案:D

1.对于 CH2Cl2 的有关叙述 不正确 的是( D )。 ... A.只有一种结构 C.不是正四面体结构 B.在常温下可能呈液态 D.属于烃类

解析:CH4 是正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心, 四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点,故其中的两个氢原 子被两个氯原子取代后生成的CH2Cl2 仍属于四面体结构,但由 于C-H 键与C-Cl 键的长度不同,故CH2Cl2 不属于正四面体 结构。又由于四面体的四个顶点彼此相邻,故CH2Cl2 不存在同 分异构体,即只有一种结构。CH2Cl2 除含有碳、氢元素外,还

含有氯元素,故不属于烃类。

2.(双选)下列分子中与甲烷分子空间构型相同的是(BD )。 A.CHCl3 C.CFCl3 B.CCl4 D.CF4

解析:甲烷的空间构型为正四面体,碳原子位于四面体中 心,氢原子位于四个顶点,依此类推,当四个氢原子被同一种 原子取代时,新的化合物空间构型依旧为正四面体,故选BD。

甲烷的化学性质 [例2]在漫射光条件下,1 mol 甲烷与 4 mol 氯气反应生成 产物最多的是( D )。

A.CHCl3
C.CCl4

B.CH2Cl2 D.HCl

解析:甲烷与氯气在漫射光条件下发生取代反应,甲烷上 的氢原子逐一被氯原子取代生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲 烷、四氯化碳,即每 1 mol H 被取代就生成 1 mol HCl,所以 HCl 的量是最多的。

3.(2010 年广东湛江检测)在光照条件下,将 1 mol CH4 与 1 mol Cl2 混合充分反应后,得到的产物是( D )。 A.CH3Cl、HCl

B.CCl4、HCl
C.CH3Cl、CH2Cl2

D.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl
解析:甲烷与氯气在光照条件下的取代反应无论量的多少,

生成的都是混合物。

4.完全燃烧一定量的甲烷,燃烧产物先通过浓硫酸,再通 过碱石灰,装有碱石灰的玻璃管质量增加 8.8 g,则原来的甲烷 质量为( C A.1.6 g )。 B.2.2 g C.3.2 g D.7.2 g

解析:碱石灰增重的质量就是二氧化碳的质量,由碳元素
守恒:n(CH4)=n(CO2)=0.2 mol,m(CH4)=16 g/mol×0.2 mol

=3.2 g。


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