高一化學(xué)學(xué)案：專題第一單元化石燃料與有機(jī)化合物第課時(shí)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一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)習(xí)要求學(xué)習(xí)要點(diǎn)1．了解化石燃料的組成。2．掌握甲烷的性質(zhì)和用途。1．甲烷的性質(zhì).2．甲烷的用途。1．化石燃料的組成(1)天然氣的主要成分是________,它是最簡單的有機(jī)化合物。(2）石油的組成元素主要是________和________,同時(shí)還含有少量的硫、氧、氮等。其化學(xué)成分主要是各種______的碳?xì)浠衔铮渲泻衉_________和__________的碳?xì)浠衔?（3）煤是由________和________組成的復(fù)雜的混合物。煤中含量最高的元素是______。2．甲烷性質(zhì)與用途(1）甲烷的分子式為__________，它是一種________、________的氣體，______溶于水。預(yù)習(xí)交流1若要收集甲烷氣體，應(yīng)采取什么方法呢？（2)甲烷的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定,但在一定條件下可與O2、Cl2等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，試寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①甲烷燃燒：____________________。預(yù)習(xí)交流2點(diǎn)燃甲烷氣體前要有什么操作？②有機(jī)化合物中的某種原子(或原子團(tuán))被另一種原子(或原子團(tuán)）所取代的反應(yīng)，叫做取代反應(yīng)。甲烷與氯氣的取代反應(yīng)：_______________________，_________________________，________________________，_________________________。預(yù)習(xí)交流3通過甲烷與氯氣的取代反應(yīng)可知,一個(gè)氯原子代替了一個(gè)氫原子,據(jù)此認(rèn)為甲烷取代反應(yīng)體現(xiàn)量的關(guān)系為1molCl2取代2molH，對嗎？3．烷烴(1)在分子中,碳原子都以__________相連,其余的價(jià)鍵均用于與________結(jié)合,達(dá)到________，這一系列化合物稱為烷烴.（2）烷烴的分子組成通式為__________________。(3)同系物是指________相似，在組成上相差____________原子團(tuán)的有機(jī)化合物。在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注?請?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧!我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)答案：預(yù)習(xí)導(dǎo)引1．（1)甲烷(2）碳?xì)湟簯B(tài)氣態(tài)固態(tài)（3)有機(jī)物無機(jī)物碳2．（1）CH4無色無味難預(yù)習(xí)交流1：答案：用排水法或向下排空氣法都可以。（2)①CH4＋2O2eq\o(→，\s\up7(點(diǎn)燃）)CO2＋2H2O預(yù)習(xí)交流2：答案：甲烷在點(diǎn)燃之前必須檢驗(yàn)純度，否則可能會爆炸。②CH4＋Cl2eq\o(→，\s\up7(光））CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光））CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up7（光)）CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2eq\o（→,\s\up7（光））CCl4＋HCl預(yù)習(xí)交流3：答案:不對,因?yàn)槿〈聛淼腍還要與Cl結(jié)合生成HCl,因而取代反應(yīng)體現(xiàn)量的關(guān)系為1molCl2取代1molH。3．(1)碳碳單鍵氫原子“飽和”(2)CnH2n＋2（3）結(jié)構(gòu)1個(gè)或若干個(gè)CH2一、甲烷與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)（2011福州高一檢測）如圖所示,U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4）的混合氣體,假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣的混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時(shí)間。（1)假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分,且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________.(2)若題目中甲烷與氯氣的體積比為1∶1，則得到的產(chǎn)物為__________(填字母代號）。A．CH3ClHClB．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl（3）經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，U形管右端的水柱變化是________（填字母代號）。A．升高B．降低C．不變D．無法確定(4)若水中含有Na2SiO3,則在U形管左端會觀察到____________________.(5)右端玻璃管的作用是__________________。取代反應(yīng)與置換反應(yīng)有何區(qū)別？甲烷與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)項(xiàng)目情況反應(yīng)條件光照（放在光亮處，日光直接照射爆炸）反應(yīng)物要求所用的鹵素單質(zhì)必須是純凈物,甲烷與鹵素單質(zhì)的水溶液不反應(yīng)。鹵素單質(zhì)一般選用Cl2,因?yàn)镕2與CH4反應(yīng)太劇烈，而Br2、I2與CH4反應(yīng)過于緩慢反應(yīng)特點(diǎn)逐步取代,即CH4分子中的氫原子被氯原子逐步取代，但在同一個(gè)體系中，往往是各步反應(yīng)同時(shí)發(fā)生,得到的產(chǎn)物是含多種成分的混合物產(chǎn)物特點(diǎn)(以CH4與Cl2反應(yīng)為例）(1)取代產(chǎn)物狀態(tài)常溫下CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3、CCl4為液體(2)產(chǎn)物的量①5種產(chǎn)物中HCl的物質(zhì)的量最多②根據(jù)碳原子守恒，4種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與參加反應(yīng)的CH4的物質(zhì)的量相等③根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式，生成的HCl的物質(zhì)的量一定等于參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量二、烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)初探(2011龍巖高一檢測)下列有關(guān)烷烴的敘述中,不正確的是(）。A．在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都為單鍵B．所有的烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)C．烷烴的分子組成通式為CnH2n＋2，符合該通式的烴不一定是烷烴D．隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔、沸點(diǎn)逐漸升高甲烷是什么樣的空間構(gòu)型？1．甲烷的結(jié)構(gòu)(1)甲烷的電子式和結(jié)構(gòu)式（電子式）(結(jié)構(gòu)式）（2）甲烷分子的空間構(gòu)型——正四面體2．烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(1）烷烴又叫飽和鏈烴，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：碳原子之間都以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀，碳原子剩余的價(jià)鍵全部跟氫原子相結(jié)合而達(dá)到“飽和”.簡言之，烷烴具有“單”“鏈”“飽"的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。如乙烷(CH3CH3）、丙烷(CH3CH2CH3）等。(2)烷烴的分子組成通式為CnH2n＋2(n≥1).（3）烷基：烴分子失去1個(gè)氫原子所剩余的原子團(tuán)叫烴基(—R)。若失去氫原子的烴為烷烴，剩余的原子團(tuán)叫做烷基。如甲基（-CH3)、乙基(—CH2CH3）等。(4)烷烴的物理性質(zhì)①烷烴的相對分子質(zhì)量越大，烷烴的熔、沸點(diǎn)越高；相對分子質(zhì)量相同時(shí)，支鏈越多,熔、沸點(diǎn)越低。②分子中碳原子數(shù)≤4的烷烴在常溫常壓下是氣體，其他烷烴在常溫常壓下是液體或固體.③烷烴的密度都小于水的密度。④烷烴不溶于水而易溶于有機(jī)溶劑。（5)烷烴的化學(xué)通性烷烴的化學(xué)性質(zhì)一般比較穩(wěn)定，與CH4的性質(zhì)相似。在通常狀況下，烷烴跟酸、堿及氧化劑都不發(fā)生反應(yīng),也難與其他物質(zhì)反應(yīng)。但在特定的條件下烷烴能發(fā)生下列反應(yīng)：①取代反應(yīng)CnH2n＋2＋X2eq\o(→，\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX②氧化反應(yīng)CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2）O2eq\o（→,\s\up7(點(diǎn)燃)）nCO2＋(n＋1)H2O③分解反應(yīng)：C16H34eq\o(→,\s\up7(催化劑）,\s\do5(加熱、加壓）)C8H18＋C8H161．第28屆國際地質(zhì)大會提供的資料顯示，在海底蘊(yùn)藏著大量的天然氣水合物，俗稱“可燃冰”。其蘊(yùn)藏量是地球上煤和石油的幾百倍,因而是一種有待于開發(fā)的巨大能源物質(zhì).有關(guān)可燃冰的下列預(yù)測中錯(cuò)誤的是（)。A．高壓、低溫有助于可燃冰的形成B．可燃冰的主要成分是甲烷C．可燃冰是一種比較清潔的能源D．可燃冰的微粒間存在著離子鍵2．判斷下列敘述中錯(cuò)誤的是（)。A．點(diǎn)燃甲烷必須事先進(jìn)行驗(yàn)純B．甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料C．煤礦的礦井要注意通風(fēng)和嚴(yán)禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生D．在空氣中，將甲烷加熱到1500℃以上,能分解成炭黑和氫氣3．甲烷和氯氣以物質(zhì)的量比1∶1混合，在光照條件下得到的有機(jī)產(chǎn)物是（）。①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4⑤HClA．只有①B．①②③④⑤的混合物C．只有①和⑤D．①②③④的混合物4．北京時(shí)間2012年5月10日消息,美國宇航局地球觀測站今日公布了一張衛(wèi)星照片，展示了北冰洋冰蓋上的裂口，海水表層中的甲烷從這些裂口釋放到空氣中。(1)已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717g·L－1，含碳75%,含氫25%。利用這些數(shù)據(jù)怎樣確定甲烷中碳、氫元素的質(zhì)量比、原子個(gè)數(shù)比和分子式？（2)點(diǎn)燃甲烷氣體，觀察燃燒現(xiàn)象，并檢驗(yàn)燃燒產(chǎn)物。甲烷燃燒實(shí)驗(yàn)燃燒現(xiàn)象檢驗(yàn)產(chǎn)物檢驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論(3)用一只集氣瓶作反應(yīng)容器，用排飽和食鹽水法在集氣瓶中先后充入4/5體積的氯氣和1/5體積的甲烷氣體，用燈光照射瓶中的混合氣體。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：用最精煉的語言把你當(dāng)堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進(jìn)行識記。知識精華技能要領(lǐng)答案：活動(dòng)與探究1:答案:（1)CH4＋4Cl2eq\o（→,\s\up7(光照））CCl4＋4HCl(2)D（3）B(4)有白色膠狀沉淀生成(5）平衡壓強(qiáng)思路點(diǎn)撥：解答該題需注意以下三點(diǎn)：（1）甲烷的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng),第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)隨之進(jìn)行。（2)產(chǎn)物HCl易溶于水,會引起壓強(qiáng)變小。（3）硅酸是難溶性弱酸。解析：（1）因Cl2足量，若充分反應(yīng),則CH4中的四個(gè)氫原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋4Cl2eq\o(→，\s\up7（光照))CCl4＋4HCl。(2）甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，是四步反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，故得到四種氯代產(chǎn)物和HCl。（3)甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)，U形管左側(cè)生成的氯化氫氣體易溶于水，壓強(qiáng)減小，U形管右側(cè)液面下降,左側(cè)液面上升。（4）因?yàn)樽髠?cè)生成的HCl溶于水后發(fā)生反應(yīng)2HCl＋Na2SiO3=H2SiO3↓＋2NaCl，所以觀察到有白色膠狀沉淀生成。（5)為了平衡壓強(qiáng)，在U形管右側(cè)插有一根玻璃管。思考與交流：答案：取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別是：取代反應(yīng)置換反應(yīng)可與化合物發(fā)生取代，生成物中不一定有單質(zhì)反應(yīng)物和生成物中一定有單質(zhì)反應(yīng)能否進(jìn)行，受催化劑、溫度、光照等外界條件的影響較大在水溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)遵循金屬或非金屬活動(dòng)性順序分步取代，很多反應(yīng)是可逆的反應(yīng)一般單向進(jìn)行活動(dòng)與探究2：C解析：烷烴中的碳碳鍵、碳?xì)滏I均為單鍵；烷烴都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，這是烷烴的主要特性；隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的分子間作用力增大，使其熔、沸點(diǎn)逐漸升高;因分子組成通式CnH2n＋2中的氫原子已達(dá)飽和，故符合CnH2n＋2的有機(jī)物只可能是烷烴.思考與交流:答案：正四面體形（如圖）。當(dāng)堂檢測1．D2．D3．D4．答案：（1）甲烷的摩爾質(zhì)量為0.717g·L－1×22.4L·mol－1＝16g·mol－1，甲烷分子中C、H元素的質(zhì)量比為75％∶25%＝3∶1,C、H原子個(gè)數(shù)之比為eq\f（3,12）∶eq\f(1,1）＝1∶4，所以甲烷的分子式是CH4.（2）燃燒現(xiàn)象檢驗(yàn)產(chǎn)物檢驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論純凈的甲烷能安靜地燃燒,產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰，放出大量的熱將涂有澄清石灰水的燒杯罩在火焰的上方澄清石灰水變渾濁甲烷的燃燒產(chǎn)物中有二氧化碳，說明甲烷中含有碳元素將一只冷