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

1、第1課時(shí)天然氣的利用甲烷學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)甲烷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并會(huì)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(huì)書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式。(重點(diǎn))3.理解取代反應(yīng)的概念并能進(jìn)行判斷。(重點(diǎn))4.掌握同系物、同分異構(gòu)體的概念并會(huì)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(gè)氫原子分別位于四面體的4個(gè)頂點(diǎn)。2物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無(wú)色氣態(tài)無(wú)味(ch4)(空氣)難溶3.化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性在通常

2、情況下，甲烷是比較穩(wěn)定的，跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)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(lán)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(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象()瓶?jī)?nèi)黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o(wú)色；()集氣瓶?jī)?nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)；()集氣瓶?jī)?nèi)液面上升，水槽中有晶體。反應(yīng)原理ch4cl2ch3clhclch3clcl2ch2cl2hclch2cl2cl2chcl3hclchcl3cl2ccl4hcl取代反應(yīng)：有機(jī)化合物分子中的某種原子(或原子團(tuán))被另

3、一種原子(或原子團(tuán))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(guò)程反應(yīng)方程式為chcl3hfchfcl2hcl。(2)合成甲醇，其過(guò)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?xì)浠衔?，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(jià)鍵全部跟氫原子結(jié)合，達(dá)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

4、子結(jié)構(gòu)相似，組成上相差1個(gè)或若干個(gè)“ch2”原子團(tuán)的有機(jī)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(cè)1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)煤主要含有碳元素，煤是純凈物。()(2)點(diǎn)燃甲烷氣體之前必須檢驗(yàn)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(jī)氣體b甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定

5、，一定不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)c甲烷跟氯氣反應(yīng)無(wú)論生成ch3cl、ch2cl2、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(jī)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，但可以在氧氣中燃燒，b錯(cuò)誤；甲烷與氯氣反應(yīng)生成四種有機(jī)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(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()a同系物具有相同的最簡(jiǎn)式b同系物之間相對(duì)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

6、 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(wú)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(cè)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及強(qiáng)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)cnh2n2

7、o2nco2(n1)h2o。識(shí)別、判斷同系物背景材料思考交流(1)上述三種烷烴互為同系物嗎？為什么？【提示】互為同系物，因?yàn)檫@三種烴結(jié)構(gòu)相似且分子組成上相差了n個(gè)ch2。(2)ch2=ch2與相差1個(gè)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?yàn)橥滴镌诜肿咏M成上必須相差1個(gè)或若干個(gè)ch2原子團(tuán)，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(jī)物一定是同系物嗎？【提示】不一定。如ch2=h2和通式相

8、同，均為cnh2n，但它們均不為同系物，所以具有同一通式的有機(jī)物不一定是同系物。1同系物判斷的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(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(gè)或若干個(gè)ch2原子團(tuán)。2同系物判斷的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(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(gè)ch2原子團(tuán)(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(duì)分子質(zhì)量(相差14n)。3判斷同系物時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題(1)互為同系物的分子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?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)

9、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似。當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·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(shuō)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(gè)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(shuō)法中錯(cuò)誤的是()a采煤礦井中的甲烷氣體是植物殘?bào)w經(jīng)微生物發(fā)酵而來(lái)的b天然氣的主要成分是甲烷c甲烷是沒(méi)有顏色、沒(méi)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(lái)的，故說(shuō)法a正確；天然氣的主要成分是ch4，故說(shuō)法b正確；甲烷是無(wú)色無(wú)味的氣體，

10、難溶于水，故說(shuō)法c錯(cuò)誤；四氯化碳不支持燃燒，可以滅火，故說(shuō)法d正確。3.把1體積ch4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_?！窘馕觥縞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(jī)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(jìn)行，cl2不斷消耗，試管中黃綠色逐漸消失，又由

11、于生成的ch2cl2、chcl3、ccl4常溫下均為無(wú)色液體，使試管壁上有油狀液滴出現(xiàn)；因生成的hcl易溶于水，反應(yīng)后，試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(shí)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(cuò)點(diǎn)小結(jié)題組2烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4下列說(shuō)法不正確的是()a烷烴中每個(gè)碳原子都形成四個(gè)共價(jià)單鍵b正丁烷的四個(gè)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(gè)電子，故能與其他原子形成四個(gè)共價(jià)

12、鍵，在烷烴中原子之間都是單鍵，a正確；由碳原子的四個(gè)共價(jià)鍵在空間排列成四面體結(jié)構(gòu)推知，丁烷的四個(gè)碳原子一定不在同一條直線上，b錯(cuò)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(gè)共價(jià)鍵，這四個(gè)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(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)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)

13、構(gòu)與甲烷類似，但其熔沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)的增加而增大，碳原子數(shù)多于4個(gè)時(shí)為液體，碳原子數(shù)多于17個(gè)時(shí)呈固態(tài)，c錯(cuò)，d正確。題組3同系物6下列有關(guān)同系物的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()丙烷和異丁烷互為同系物分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)ch2原子團(tuán)的有機(jī)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(jī)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(gè)“ch2”，兩者互為同系物，正確；同系物的結(jié)構(gòu)首先相似，錯(cuò)；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(cuò)；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