2017高中化學(xué)有機(jī)化合物最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物——甲烷時(shí)學(xué)案1新人教版必修2

1、第一節(jié) 最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物甲烷 第一課時(shí)甲烷的性質(zhì) 課標(biāo)要求1了解有機(jī)化合物的概念。2掌握甲烷的分子結(jié)構(gòu)，了解甲烷的物理性質(zhì)及存在、用途。3掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)，認(rèn)識(shí)取代反應(yīng)的特點(diǎn)。1甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)，其中碳原子位于正四面體的中心，4個(gè)氫原子位于正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上。2甲烷結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的記憶口訣：性質(zhì)穩(wěn)定是甲烷，光照氯代四連環(huán)；立體構(gòu)型四面體，易燃防爆分解難。3甲烷與氯氣的取代反應(yīng)是分步進(jìn)行的，每有1 mol氫原子被取代，需消耗1 mol氯氣。4取代反應(yīng)：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。 1有機(jī)化合物和烴(1)有機(jī)化合物概念：含有碳元素的化合物，簡(jiǎn)稱(chēng)有機(jī)物。組

2、成：一定含有碳元素，常含有氫、氧元素，某些有機(jī)物還含有氮、硫、鹵素、磷等元素。(2)烴概念：僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物。典型代表物：最簡(jiǎn)單的烴是甲烷。2甲烷的分子結(jié)構(gòu)(1)存在與用途存在：是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。用途：是一種高效、低耗、污染小的清潔能源，還是一種重要的化工原料。(2)分子結(jié)構(gòu)分子結(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空間結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及空間構(gòu)型4個(gè)CH鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相同，夾角相等，具有正四面體結(jié)構(gòu)特別提醒甲烷分子不是平面結(jié)構(gòu)，即5個(gè)原子不在同一平面內(nèi)，而是呈正四面體結(jié)構(gòu)。1已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717 g·L

3、1，含碳75%，含氫25%，利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定它的分子式？提示：甲烷的摩爾質(zhì)量為0.717 g·L1×22.4 L·mol116 g·mol1，相對(duì)分子質(zhì)量為16，分子中含碳原子數(shù)：1，含氫原子數(shù)：4，故甲烷的分子式為CH4。2若甲烷分子中的一個(gè)氫原子被氯原子取代，得到的CH3Cl還是正四面體結(jié)構(gòu)嗎？提示：不是正四面體而是四面體結(jié)構(gòu)，其中CH3Cl中3個(gè)H原子和1個(gè)Cl原子仍位于四面體的4個(gè)頂點(diǎn)，但不是正四面體。3根據(jù)甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)推測(cè)CH2Cl2的結(jié)構(gòu)應(yīng)該有幾種？提示：甲烷的立體結(jié)構(gòu)為 ，因此CH2Cl2中的2個(gè)Cl在空間一定處于相鄰的位置，CH

4、2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)。1有機(jī)化合物組成和結(jié)構(gòu)的表示方法表示方法(以甲烷為例)含義分子式：CH4用元素符號(hào)表示物質(zhì)分子組成的式子，可反映一個(gè)分子中原子的種類(lèi)和數(shù)目最簡(jiǎn)式(實(shí)驗(yàn)式)：CH4表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子用小黑點(diǎn)等符號(hào)代替電子，表示原子最外層電子成鍵情況的式子用短線表示成鍵的共用電子對(duì)具有分子式所能表示的意義，能反映分子的結(jié)構(gòu)表示分子中原子的結(jié)合或排列順序的式子，但不表示空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH4結(jié)構(gòu)式的簡(jiǎn)便寫(xiě)法，著重突出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)球棍模型：小球表示原子，短棍表示化學(xué)鍵，展示了空間結(jié)構(gòu)比例模型：表明了原子的相對(duì)大小和空間相對(duì)位置22甲烷空間結(jié)構(gòu)的拓展根據(jù)甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)推知，

5、有機(jī)物分子中碳原子以4個(gè)單鍵與其他原子相連。若CH4分子中的4個(gè)氫原子全部用其他相同的原子代替，即a、b、c、d相同，則形成的分子為正四面體結(jié)構(gòu)，如CCl4；若CH4分子中的4個(gè)氫原子被其他不同的原子代替，即a、b、c、d不完全相同，則形成的分子為四面體，但不屬于正四面體，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。1在西部大開(kāi)發(fā)中，國(guó)家投巨資興建“西氣東輸”工程，將西部蘊(yùn)藏的豐富資源通過(guò)管道輸送到東部地區(qū)。這里所指的“西氣”的主要成分是()ACOBCH4CH2 DNH3解析：選B“西氣”中的氣指天然氣，主要成分是CH4。2下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，哪一種更能反映其真實(shí)存在的狀況()解析：

6、選D這幾種形式中，分子結(jié)構(gòu)示意圖、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)，但其中比例模型更能形象的表達(dá)出H、C的位置及所占比例，電子式只反映原子的最外層電子的成鍵情況。1物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無(wú)色氣體無(wú)味比空氣小難溶于水2.化學(xué)性質(zhì)通常狀況下，甲烷比較穩(wěn)定，與高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也不反應(yīng)。(1)氧化反應(yīng)(燃燒)現(xiàn)象：甲烷在空氣中完全燃燒，火焰呈淡藍(lán)色?；瘜W(xué)方程式：CH42O2CO22H2O。(2)取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究(甲烷與Cl2的取代反應(yīng))實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A裝置：試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺；試管內(nèi)壁有油狀液體出現(xiàn)，試管中有少量白霧，且試管內(nèi)液面上升，有固體析出B裝置：

7、無(wú)明顯現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論CH4與Cl2需在光照時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有關(guān)化學(xué)方程式：CH4Cl2CH3ClHCl(一氯代物)，CH3ClCl2CH2Cl2HCl(二氯代物)，CH2Cl2Cl2CHCl3HCl(三氯代物)，CHCl3Cl2CCl4HCl(四氯代物)。甲烷四種氯代產(chǎn)物的性質(zhì)：a水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均難溶于水。b狀態(tài)：常溫下除CH3Cl是氣體，其余三種均為液體。取代反應(yīng)概念：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。特別提醒(1)有機(jī)反應(yīng)比較復(fù)雜，常有很多副反應(yīng)發(fā)生，因此有機(jī)反應(yīng)化學(xué)方程式常用“”，而不用“=”。(2)CH4與Cl2的反

8、應(yīng)是逐步進(jìn)行的，書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)分步書(shū)寫(xiě)。1甲烷能否使酸性KMnO4溶液褪色？提示：甲烷不能被酸性KMnO4溶液氧化，故不能使酸性KMnO4溶液褪色。2甲烷和氯氣發(fā)生反應(yīng)時(shí)，所得的產(chǎn)物有幾種？其反應(yīng)類(lèi)型是什么？提示：產(chǎn)物有5種，分別為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl；取代反應(yīng)。3能否用CH4和Cl2按11的體積比混合來(lái)制取純凈的CH3Cl?提示：CH4和Cl2的反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，不可能只發(fā)生第一步取代反應(yīng)，生成物為混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與氯化氫形成的混合物，CH3Cl的產(chǎn)率低，因此不能用CH4和Cl2按11的體積比混合來(lái)制取純凈

9、的CH3Cl。甲烷與氯氣的取代反應(yīng)歸納反應(yīng)物甲烷與氯氣(不能用氯水)反應(yīng)條件漫散光照射(不用太陽(yáng)光直射，以防爆炸)生成物甲烷與氯氣反應(yīng)生成四種有機(jī)產(chǎn)物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和無(wú)機(jī)物HCl，其中HCl的產(chǎn)量最多反應(yīng)特點(diǎn)連鎖反應(yīng)甲烷中的氫原子被氯原子逐步取代，各步反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，即第一步反應(yīng)一旦開(kāi)始，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行數(shù)量關(guān)系每取代1 mol氫原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl1下列物質(zhì)中，在一定條件下，可與甲烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是()A氯氣B溴水C四氯化碳 D酸性KMnO4溶液解析：選AA項(xiàng)，氯氣與甲烷可以發(fā)生取代反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，甲烷不與溴水發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤；

10、C項(xiàng)，甲烷不與四氯化碳發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，甲烷不能與酸性KMnO4溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)而褪色，錯(cuò)誤。2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L CH4與氯氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測(cè)得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的氯氣為()A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol解析：選C1 mol CH4與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，該四種取代物中 n(Cl)0.25 mol×(1234)2.5 mol，根據(jù)取代反應(yīng)特點(diǎn)，1/2的氯原子進(jìn)入氯化氫，所以n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 m

11、ol2.5 mol5 mol，參加反應(yīng)的氯氣為n(Cl2)2.5 mol。三級(jí)訓(xùn)練·節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)1下列有關(guān)甲烷的敘述中不正確的是()A甲烷燃燒火焰呈淡藍(lán)色B甲烷的密度比空氣的小C甲烷極難溶解于水D甲烷性質(zhì)穩(wěn)定，不與任何其他物質(zhì)反應(yīng)解析：選D甲烷的性質(zhì)穩(wěn)定，但在特定條件下也可以與其他物質(zhì)(如O2)反應(yīng)。2要驗(yàn)證甲烷中含有C、H元素，可將其完全燃燒產(chǎn)物依次通過(guò)()濃硫酸無(wú)水硫酸銅澄清石灰水ABC D解析：選B要驗(yàn)證甲烷中含有C、H元素，可檢驗(yàn)燃燒產(chǎn)物中含有水和二氧化碳，其中水遇無(wú)水硫酸銅粉末變藍(lán)色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，故將燃燒產(chǎn)物依次通過(guò)無(wú)水硫酸銅和澄清石灰水即可。3下圖是CH4、C

12、Cl4、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說(shuō)法正確的是()ACH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)BCH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)CCH4和CCl4中的化學(xué)鍵完全相同DCH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同解析：選BCH3Cl是四面體結(jié)構(gòu)而不是正四面體，A錯(cuò)誤；CH4和CCl4中的CH鍵和CCl鍵不同，C錯(cuò)誤；CH4和CCl4的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同，D錯(cuò)誤。4將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣混合后，在漫射光的照射下充分反應(yīng)，生成物中物質(zhì)的量最大的是()AHCl BCH3ClCCH2Cl2 DCCl4解析：選A若CH4和Cl2均為1 mol，二者反應(yīng)后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，根據(jù)反應(yīng)原理和碳、氯原子守恒可知，前四種物質(zhì)與剩余CH4的物質(zhì)的量之和為1 mol，HCl為1 mol。5.把1體積CH4和4體積Cl2組成的混合氣體充入大試管中，將此試管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮處。(1)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)。(2)甲烷和氯氣發(fā)生的一系列反應(yīng)都是_(填反應(yīng)類(lèi)型)，請(qǐng)寫(xiě)出甲烷和氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷的化學(xué)方程式：_。解析：CH4和Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)生成CH3Cl(氣體)、CH2Cl2、C