1、第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机化合物甲烷 课时1 甲烷 目标与素养：1.了解有机物的组成和概念。(宏观辨识与微观探析)2.了解甲烷的结构、性质及应用。(变化观念与微观探析)3.认识取代反应的概念、特点及判断。(证据推理与模型认知)自 主 预 习 探 新 知 一、有机化合物和烃定义组成元素 有机化合物含有的化合物一定含有，常含有氢、氧元素，有的还含有氮、硫、磷、卤素等 烃仅含有两种元素的有机物(写元素符号)C、H碳元素碳元素碳、氢微点拨：(1)烃属于有机物，最简单的烃为甲烷。(2)含碳化合物不一定为有机物，如 CO、CO2、碳酸及盐、氰化物均为无机物。二、甲烷的组成、结构与性质1甲烷的
2、存在、组成与结构(1)甲烷的存在和用途(2)组成和结构2甲烷的性质(1)物理性质：甲烷是色味的气体，密度比空气的，极难溶于水。(2)化学性质稳定性通常状况下，CH4 性质稳定，与强酸、强碱、均不反应。无无小强氧化剂氧化反应燃烧化学方程式为 CH42O2点燃 CO22H2O。与 Cl2 的取代反应图 图a图无明显现象，图现象：试管内黄绿色逐渐，试管中有白雾出现，内壁有出现，液面。bCH4 与 Cl2 发生的有关化学方程式有CH4Cl2光CH3ClHCl，CH3ClCl2光CH2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2光CHCl3HCl，CHCl3Cl2光CCl4HCl。生成 4 种氯代物，其中常温下为气
3、态，其他 3 种为液态。CH3Cl上升变浅油状液滴c取代反应概念：有机物分子里的被其他的所替代的反应。原子或原子团某些原子或原子团1判断对错(对的打“”，错的打“”)(1)含碳化合物一定为有机物，含碳、氢的化合物一定是烃()(2)在自然界中只有天然气中含有 CH4()(3)甲烷的结构式为，空间构型为正方形()(4)燃烧火焰为淡蓝色的气体可能是 H2、CO 或 CH4()提示(1)(2)(3)(4)2下列关于甲烷的说法中错误的是()A甲烷分子是由极性键构成的分子B甲烷分子具有正四面体结构C甲烷分子中四个 CH 键是完全等价的键D甲烷与 Cl2 反应只生成 4 种物质答案 D 3如图所示，某气体
4、X 可能由 H2、CO、CH4 中的一种或几种组成，将 X 气体点燃，将燃烧后的气体通过 A、B 两个洗气瓶。试根据实验现象回答下列问题：(1)若 A 洗气瓶的质量增加，B 洗气瓶的质量不变，则 X 气体是_。(2)若 A 洗气瓶的质量不变，B 洗气瓶的质量增加，则 X 气体是_。(3)若 A、B 两个洗气瓶的质量都增加，则 X 气体可能是_、_、_、_、_。答案(1)H2(2)CO(3)CH4 H2 和 CO H2 和 CH4 CO 和CH4 H2 和 CO 与 CH4核 心 突 破 攻 重 难 甲烷的结构 如图所示，CH4 分子的立体构型为正四面体，4个 CH 的长度、强度和夹角完全相同，
5、因此 CH4分子中的 4 个氢原子性质完全相同。(1)若将 CH4 分子中的 4 个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如 CCl4。(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。(3)CH4 的一取代、二取代、三取代、四取代产物均只有一种。(4)CH4 的二卤代物有一种可说明 CH4 是正四面体结构而不是正四边形结构。模型认知“三式”“两模型”描述有机物(以 CH4 为例)表示方法含义 分子式：CH4用元素符号和数字的组合表示物质分子组成的式子，
6、可反映一个分子中原子的种类和数目 用“”或“”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子用短线来表示一对共用电子的图式。具有化学式所能表示的意义，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，但不表示立体构型 球棍模型：小球表示原子，短棍表示价键 比例模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子，用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序1下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况().结构示意图 .电子式.球棍模型 .比例模型A BCDD 比例模型既体现了原子的空间位置，又体现了原子的相对大小。2下列关于甲烷分子结构的说法正确的是()A甲烷的电子式为，分子中各原子都达到“8
7、 电子”稳定结构BCHCl3 只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构CCH4 比 SiH4 分子稳定，说明碳元素比硅元素非金属性强DCH3Cl 的四个价键的长度和强度相同，夹角相等C A 项，H 最外层有 2 个电子，不是“8 电子”，故错误；B项，如果甲烷是正方形，三氯甲烷也只有一种结构，故错误；C 项，非金属性越强，其氢化物越稳定，反之也成立，故正确；D 项，一氯甲烷的四个价键的键长和强度不完全相同，故错误。甲烷的特征反应取代反应 1.甲烷与卤素单质反应(1)反应条件反应条件为光照，反应物为甲烷与卤素单质。如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气发生取代反应。(2)反应产物甲烷
8、与氯气反应生成的产物是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 和 CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成几种有机产物的比例不同，但很难出现全部是某一种有机产物的情况。2反应特点(1)连锁反应甲烷的取代反应是一种连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。生成物中各物质均含有，其中 HCl 的物质的量最多。(2)数量关系CH4 与 Cl2 发生取代反应时，每 1 mol H 被取代，消耗 1 mol Cl2，同时生成 1 mol HCl。即 1 mol CH4 与 Cl2 发生完全取代，消耗 Cl2最多为 4 mol。n(Cl2)n(H)n(H
9、Cl)。即：。【典例】在标准状况下，22.4 L CH4 与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为()A0.5 mol B2 molC2.5 molD4 molC 1 mol CH4 与氯气发生取代反应，生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 各 0.25 mol，该四种取代物中 n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应特点，1/2 的氯原子进入氯化氢，所以 n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共 2.5 mol2.5 mol5 mol，参加反应的氯气为 n(Cl2)2.5 mol。该题中生成
10、的氯化氢为_mol。答案 2.53实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()A B C DD 甲烷和氯气在光照条件下反应，生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和 HCl，试管内压强减小，外压大于内压，试管内液面升高，且试管内出现白雾和油状液滴，综合上述分析，D 项正确。4下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A甲烷与氯气的物质的量之比为 11，混合发生取代反应只生成 CH3ClB甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中 CH3Cl 最多C甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D1 mol 甲烷生成 C
11、Cl4 最多消耗 2 mol 氯气C 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的 CH3Cl，A 项错误，C 项正确；甲烷与氯气的反应中每取代 1 mol 氢原子，消耗 1 mol 氯气，生成 1 mol HCl，故产物中 HCl 最多，B 项错误；1 mol 甲烷生成 CCl4 最多消耗 4 mol 氯气，D 项错误。当 堂 达 标 提 素 养 1下列说法中不正确的是()A有机物一定含有碳元素B烃属于有机物，只含碳、氢两种元素，不少有机物还含有氧、氮、硫等元素C有机物都不溶于水，如 CCl4、CS2 等D在周期表中形成化合物种类最多的是第A 族元素碳答案
12、 C 2下列关于甲烷的叙述正确的是()A甲烷分子的立体构型是正四面体，所以 CH2Cl2 有两种不同构型B甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色C甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一D甲烷能使酸性 KMnO4 溶液褪色C A 中，由于甲烷是正四面体结构，四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系，故 CH2Cl2 不存在不同构型；B 中，CH4 只能跟氯气在光照下反应，与氯水不反应；D 中，CH4 比较稳定，不能被酸性 KMnO4 溶液氧化。3鉴别甲烷、一氧化碳和氢气 3 种无色气体的方法，是将它们()A先后通入溴水和澄清石灰水B点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧
13、杯C点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯D点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水C CH4、CO 和 H2 与溴水、澄清石灰水都不反应，A 项不可选。CH4 和 CO 燃烧都生成 CO2，B、D 项不可选。干冷的烧杯可检验燃烧产物中是否有水生成，涂澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物是否有 CO2 生成。4如图是 CH4、CCl4、CH3Cl 的分子球棍模型图，下列说法正确的是()ACH4、CCl4 和 CH3Cl 都是正四面体结构BCH4、CCl4 都是正四面体结构CCH4 和 CCl4 中的化学键均为非极性键DCH4、CCl4 的结构相同，性质也相同B A 项，CH3Cl 中 CH
14、 与 CCl 的键不相同，不是正四面体形；C 项，CH 与 CCl 均为极性键；D 项，CH4 与 CCl4 结构相似，性质不同。5如图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验的装置。甲中注入 10 mL CH4，同温同压下乙中注入 50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。甲 乙(1)下列是某同学预测的实验现象：气体最终变为红色；漫散光照射过程中，甲中活塞向内移动；甲中内壁有油珠；产生火花。其中正确的是_。(2)甲管中发生反应的反应类型为_。(3)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量 AgNO3 溶液的小试管中会观察到_。若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到
15、_。解析(1)理论上，甲烷与氯气体积比为 14 时，二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为 5141，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲中活塞向内移动。(3)生成的 HCl 会与 AgNO3 溶液反应生成 AgCl 白色沉淀，同时因 CH2Cl2、CHCl3、CCl4 难溶于水而看到液体分为两层，因 Cl2 有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。答案(1)(2)取代反应(3)生成白色沉淀，同时液体分层 先变红后褪色点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!
