1、化 学 必修 人教版新课标导学第三章 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1 新课情境呈现 2 课前新知预习 3 预习自我检测 4 课堂探究研析 5 学科核心素养 6 课堂达标验收 7 课时作业 返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 新课情境呈现返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 目前，在自然界里发现的和由人工合成的有机化合物已经有几千万种，而且新的有机化合物仍在不断地被发现或合成出来。其中，有些物质有特殊的性质和功能，有些物质与人类的生命活动息息相关。为了人类的生存和发展，化学家们不断地对有机化合物进行研究，逐渐揭开了包括生命之谜在内的许多科学奥秘，也使我们的
2、物质世界更加丰富多彩。通过初中化学的学习，你已经了解到有机化合物具有一些共同的性质，如大多数有机化合物具有熔点和沸点低、难溶于水、可以燃烧等性质。下面以甲烷为例，进一步研究有机化合物的性质。让我们一起走进丰富多彩前景广阔的有机化学世界，去探索知识的奥秘吧！返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 课前新知预习返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 一、有机化合物和烃(用集合表示两概念的关系)点拨：并非所有含有碳元素的化合物都是有机物，如CO、CO2;碳酸；碳酸盐；碳化物(如 CaC2)；硫氰化物(如 KSCN)等属于无机物。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 二、甲烷1存在与用途
3、返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 2分子结构(1)组成和结构CH4分子模型分子式电子式结构式球棍模型比例模型_返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 正四面体(2)空间结构甲烷分子中以碳原子为中心，四个氢原子为顶点形成_,4 个 CH 键的长度和强度相同，夹角相等。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 极难溶于水3物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性无色气体无味比空气小_4.化学性质(1)稳定性通常状况下，甲烷比较稳定，与_等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。高锰酸钾返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版(2)氧化反应(燃烧)实验探究化学方程式：_。CH42
4、O2点燃 CO22H2O返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 点拨：根据甲烷的燃烧实验可知，有机物燃料生成CO2和H2O，说明有机物中一定含有碳、氢两种元素。(3)取代反应实验探究：甲烷与 Cl2 的取代反应。实验操作返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 变浅实验现象A 装置：试管内气体颜色逐渐_，试管内壁有_出现，试管中有少量_，试管内液面_，水槽中有固体析出；B 装置：_实验结论CH4 和 Cl2 在_条件下发生反应，化学方程式：_(一氯代物)_(二氯代物)_(三氯代物)_(四氯代物)无色油状液体白雾上升无明显变化光照CH4Cl2光照 HClCH3ClCH3ClCl2光照 HC
5、lCH2Cl2CH2Cl2Cl2光照 HClCHCl3CHCl3Cl2光照 HClCCl4返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他_所替代的反应叫取代反应。点拨：(1)有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此，有机反应方程式常用“”，而不用“=”。(2)甲烷与氯气无法制得纯净的一氯甲烷。因为甲烷与氯气一旦反应，不会停止在某一步，四种有机产物都会产生。原子或原子团 返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 预习自我检测返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 B 1(2019郑州高一检测)下列有关甲烷的叙述正确的是()A甲烷的四个碳氢键的长
6、度和强度相同，是平面正方形分子B甲烷的电子式为C甲烷分子的球棍模型为D甲烷可以与溴水发生取代反应返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 解析：甲烷分子呈正四面体结构，且碳原子半径比氢原子半径大，A、C 错误；甲烷电子式为，B 正确；甲烷在光照条件下与溴蒸气反应，但与溴水不反应，D 错误。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 2(2019广州高一检测)天然气是一种很重要的清洁能源，其主要成分为CH4。下列说法正确的是()A常温常压下CH4是液体B一氯甲烷分子式为CH4ClCCH4与Cl2可以发生氧化反应DCH4完全燃烧生成CO2和H2OD解析：常温常压下，CH4 是气体，A 错误；一氯
7、甲烷分子式为 CH3Cl，B 错误；CH4 与 Cl2 可以发生取代反应，C 错误；CH4 完全燃烧产物为 CO2 和 H2O，D 正确。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 3下列气体中的主要成分不是甲烷的是()A坑气B沼气C天然气D煤气解析：煤气主要成分是CO和H2，所以选D。D返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 4下列有关有机化合物的说法中正确的是()A能够燃烧的化合物是有机化合物B含有碳元素的化合物都是有机化合物C易溶于汽油等有机溶剂的物质一定是有机化合物D只含有碳、氢两种元素的有机化合物属于烃类解析：无机物CO、H2等都能够燃烧，A错；CO2、H2CO3、Na2CO3等
8、都含碳元素，都是无机物，B错误；Br2、I2等易溶于有机物，但它们是无机物，C错；烃是只含有碳、氢两元素的有机物，D正确。D返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 5下列有关甲烷的叙述中不正确的是()A甲烷燃烧火焰呈淡蓝色B甲烷的密度比空气的小C甲烷极难溶于水D甲烷性质稳定，不与任何其他物质反应解析：甲烷可在O2中燃烧，甲烷可与Cl2等在光照条件下发生取代反应，D不正确。D返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 6下列物质中，在一定条件下，可与甲烷发生化学反应的是()A氯气B溴水C四氯化碳D酸性KMnO4溶液解析：光照条件下，甲烷与Cl2发生取代反应，所以选A。A返回导航第三章 有机化
9、合物化学必修 人教版 课堂探究研析返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 知识点1 有机物的组成和结构的表示方法问题探究：1从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？2是否所有有机物都易燃烧？返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 探究提示：1.碳原子结构示意图，其最外层有 4 个电子，不易失去电子，也不易得到电子，一般通过共价键与氢、氧、硫、氮、卤素等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种共价键。2否。如 CCl4 不仅不易燃烧，且为常用灭火剂。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 知识归纳总结：1甲烷的表示方法：表示方法(以甲烷为例)含 义分子式：CH4用元素符号表示物质分
10、子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 表示方法(以甲烷为例)含 义电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 结构式：具有分子式所能表示的意义，能反映物质的结构表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型结构简式：CH4结构式的简便写法，着重突出结构特点球棍模型：小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间构型返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 比例模型：表明了原子的相对大小和空间的相对位置返回导航第三
11、章 有机化合物化学必修 人教版 2.甲烷结构的理解：(1)甲烷中每个碳氢键均相同，且夹角为10928，甲烷是非极性分子。(2)甲烷分子属于正四面体结构。碳原子位于该四面体的中心，4个氢原子位于四个顶点上，所以甲烷中的5个原子不可能位于同一平面内，最多3个原子共平面。(3)甲烷是组成与结构最简单的有机化合物，也是烃类中结构最简单的烃分子，但其分子空间构型是认识复杂有机化合物分子空间构型的基础。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 点拨：甲烷取代产物的空间结构aCH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 的结构是四面体，而非正四面体。b.CH2Cl2 只有一种结构的事实，可以说明 CH4 为正四面
12、体结构，而非平面正方形结构。因为若为平面正方形结构，CH2Cl2 将有两种结构，如下图。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 典例 1下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)填写下列空白(填序号)：甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是_。C B 返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有_种结构，实际CH2Cl2有_种结构，证明甲烷不是平面结构，而是_结构，上面_更能反映其真实存在状况。两一正四面体D解析：(1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型
13、，但其中比例模型更能形象地表达出 H、C 的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版(2)甲烷的结构式为，其分子空间构型若为平面正方形结构，则二氯甲烷有 2 种结构：；实际上甲烷为空间正四面体结构，所以二氯甲烷只有 1 种结构。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 B 变式训练 1(2019德州高一检测)下列对的叙述中正确的是()A有两种结构B只有一种结构C含有非极性键D有四种结构返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 解析：可以认为该有机物是 CH4 分子中的四个氢原子分别被两个氟原子、两个氯原子替代后的产物。因为
14、CH4 分子是正四面体结构，所以该有机物中任意两个顶点原子之间都是相邻关系，即只有一种结构。该有机物中 CF 键、CCl键都属于极性键。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 知识点2 甲烷与卤素单质的取代反应问题探究：1CH4 与 Cl2 反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用 CH4 和Cl2 按 11 的体积比混合来制取纯净的 CH3Cl?2CH4 和 Cl2 取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与 Cl2 在物质的量上有什么关系？返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 探究提示：1.CH4 和 Cl2 的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，
15、即 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 和 CCl4 四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl 的产率低。因此不能用 CH4 和 Cl2 按 11 的体积比混合来制取纯净的 CH3Cl。2因为在 CH4 和 Cl2 的取代反应中，每一步都有 HCl 生成，故产物中物质的量最多的是 HCl。根据化学方程式可知，每生成 1 mol HCl 则消耗 1 mol Cl2，故反应生成的 HCl 与反应消耗的 Cl2 的物质的量相等。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 知识归纳总结：1甲烷与 Cl2 的取代反应反应物甲烷与氯气(不能用氯水)反应条件 漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸)生成物
16、甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物 HCl，其中 HCl 的产量最多反应特点甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行每取代 1 mol 氢原子，消耗 1 mol Cl2，生成 1 mol HCl返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 点拨：(1)甲烷与氯气无光照时不发生反应；强光照射时会发生爆炸。(2)甲烷与卤素单质发生取代反应，用的是纯净卤素单质，而甲烷与氯水、溴水不反应。(3)甲烷与氯气反应的化学方程式应该分步书写。(4)取代反应发生时，取代的位置和个数无法控制，故制备卤代烃一般不采用取
17、代反应。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 2取代反应与置换反应的比较取代反应置换反应适用于有机反应适用于无机反应反应物、生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质逐步取代，很多反应是可逆的反应一般单向进行反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属的活动性顺序返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版(2019长春高一检测)如图所示，U形管的左端有被水和胶塞封闭的甲烷和氯气(体积比为14)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。典例 2(1)假设甲烷
18、与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：_。CH44Cl2光照 CCl44HCl返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版(2)经过一段时间的反应后，U形管右端的水柱变化是_。A升高 B降低 C不变 D无法确定(3)U形管左端的气柱变化是_。A升高B降低C不变D无法确定(4)U形管右端的水面变化的原因是_。BB反应过程中气体的物质的量减小，且生成的HCl能够溶于水中，所以左端压强减小，故右侧玻璃管中的水柱降低返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 解析：甲烷与氯气可能发生的反应有CH4Cl2光照CH3ClHCl，CH3ClCl2光照 CH2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2光照
19、 CHCl3HCl，CHCl3Cl2光照 CCl4HCl。由反应方程式可知，反应生成的 CCl4 等是液体，反应后气体的物质的量减少，且生成的 HCl 易溶于水，所以左端压强减小，右端的水面降低。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 D 变式训练 2(2019成都高一检测)下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A甲烷与氯气发生取代反应时，甲烷完全转化为一氯甲烷后，一氯甲烷再与氯气发生取代反应生成二氯甲烷B甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中 CH3Cl 最多C1 mol 甲烷全部生成 CCl4 最多消耗 2 mol 氯气D甲烷与氯气反应时，每消耗 1 mol 氯气必生成 1 mol HC
20、l返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 解析：甲烷和氯气发生取代反应的特点是逐步取代，各步反应同时进行，其中产物最多的是HCl，故A、B两项均错误；甲烷与氯气的取代反应中，每1mol氯气参加反应时，其中1 mol氯原子与氢原子发生取代，另外1 mol氯原子与氢原子结合成氯化氢，故1 mol CH4全部生成CCl4时，需要4 mol Cl2，C项错误；每消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl，D项正确。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 核心科学素养返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 取代反应的判断方法及计算规律1判断方法一要看反应物，即参加反应的是有机物还是无机物
21、，若反应物全为无机物，则一定不属于取代反应。二要看生成物，取代反应的生成物一般为两种化合物。2计算规律找出反应物和生成物之间的物质的量关系。CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol HCl分子。反应前后C、H、Cl元素原子守恒，故可根据原子守恒法建立关系进行求解。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 即时训练标准状况下，22.4 L CH4与一定量Cl2在光照条件下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代产物的物质的量相等，则消耗的Cl2为()A0.5 mol B2 molC2.5 molD4 molC解析：解法一：原
22、子守恒法1 mol CH4 与 Cl2 完全反应，生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 各 0.25 mol，这四种取代产物中 n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应的特点，n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共 2.5 mol2.5 mol5 mol，可知参加反应的 Cl2 为 2.5 mol。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 解法二：根据化学方程式进行计算设四种有机取代产物的物质的量均为 1 mol，写出取代反应总的化学方程式：4CH410Cl2光CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl410HCl，由此可知，4 mol CH4 恰好与 10 mol Cl2 完全反应，故当 1 mol CH4 完全反应时，消耗 Cl2 2.5 mol。返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 课堂达标验收返回导航第三章 有机化合物化学必修 人教版 课 时 作 业