1、专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷一、甲烷1存在和用途(1)存在：甲烷是_、_、油田气和煤矿坑道气的主要成分。(2)用途：天然气是一种_、_、_的清洁能源，也是一种重要的_。2组成与结构(1)表示方法化学式电子式结构式分子结构示意图球棍模型比例模型(2)结构特点甲烷分子是以_为中心，_为顶点的_结构，其中CH键的_和_相同。3物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性4.化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与_等强氧化剂不反应，与_、_也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。(1)氧化反应纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈_，放出大量的
2、热，反应的化学方程式为_。(2)取代反应取代反应：有机化合物分子里的某些_被其他_所代替的反应。甲烷与氯气的取代反应实验操作实验现象a.气体颜色_，最后_b.试管内壁有_出现c.试管内液面逐渐_d.试管中有少量白雾有关化学方程式CH4Cl2CH3ClHCl；CH3ClCl2CH2Cl2HCl；CH2Cl2Cl2CHCl3HCl；CHCl3Cl2CCl4HCl取代产物水溶性：甲烷的四种氯代产物均_。状态：常温下除_是气体，其余三种均为_。取代反应和置换反应的区别。类别实例区别取代反应置换反应甲烷与氯气的反应ZnH2SO4= ZnSO4H2定义参与物质反应条件反应受_、_、_的影响水溶液中置换遵循
3、_的原则反应中电子得失二、烷烃、同系物1基本概念(1)烃：仅含有_的有机物。(2)烷烃：概念：分子中碳原子之间只以_结合，剩余的价键全部跟_结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫_，也叫_。通式：_(n1)。烷烃的结构特点：a.烷烃分子里的碳原子间都以_相连接，每个碳原子最多能以_个共价单键与其他碳(或氢)原子相连接。每个碳原子的化合价都得到充分的利用。b烷烃都是_结构，非平面或直线结构，碳原子_一条直线上，而是呈_形或_状。碳碳单键可以旋转，因此烷烃(主链的碳原子数4)的碳链形状可以改变。2简单烷烃的命名习惯命名法(1)n10时，从一到十依次用_表示为“某烷”，如C8H18命名
4、为_。(2)n10时，用汉字数字表示，如C18H38命名为_。(3)对于碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃名称之前再加“_”、“_”、“_”等字加以区别。如命名为_。3同系物结构_，在分子组成上相差_的物质互称为同系物。(1)同系物概念的内涵有两个：一是分子结构_，二是分子组成上相差一个或若干个_。两者要联系在一起，缺一不可。同系物的外延是有机物，也就是说，不仅在烷烃类物质内存在同系物关系，在其他类有机物中也存在同系物关系；(2)同系物具有相同的_，但是_的有机物_互为同系物，同系物的前提是_且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团；(3)同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差
5、_(n1,2,3，)。(4)同系物的判断规律：一差(分子组成至少相差一个_)；一同(具有相同的_)；二相似(_相似，_相似)。知识点1认识有机物1烃是()A含有碳、氢元素的有机物B含有碳元素的化合物C仅由碳、氢两种元素组成的有机物D完全燃烧只生成二氧化碳和水的化合物2下列物质属于烃类的是()AC6H6 BH2CO3CC2H4O DCHCl3知识点2甲烷的组成和结构3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中的化学键完全相同DCH4、CCl4的结构相同，性质也相同4下
6、列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是()ACH3Cl只代表一种物质BCH2Cl2只代表一种物质CCHCl3只代表一种物质DCCl4只代表一种物质知识点3甲烷的性质5下列叙述中错误的是()A点燃甲烷不必事先进行验纯B甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生D点燃甲烷不一定会爆炸6在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后，得到产物的物质的量最多的是()ACH3Cl BCHCl3 CCCl4 DHCl知识点4取代反应7下列反应属于取代反应的是()ACH42O2CO22H2OBNaOHHCl=NaClH2OCCH
7、2=CH2H2CH3CH3DCH3CH2BrH2OCH3CH2OHHBr81 mol CH4与Cl2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Cl2为()A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol知识点5同系物9下列说法正确的是()A凡是分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物B相对分子质量相等的物质，互称同分异构体C同系物不一定符合同一通式D相对分子质量相同，组成元素的质量分数相同的不同有机物一定是同分异构体10下列各组内的物质属于同系物的是()ACH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3BCH3CH3CH2=CHCH3CH3
8、CH=CHCH3CD. 练基础落实1下列气体的主要成分不是甲烷的是()A沼气 B煤气C天然气 D坑道气2以下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甲烷分子中具有非极性键3有机物中的烃是_的化合物()A含有碳元素B含有碳元素和氢元素C仅含有碳元素和氢元素D燃烧后生成二氧化碳和水4下列说法正确的是()A烃分子中，碳原子间都以碳碳单键结合，其余的价键均与氢原子结合，这一系列化合物的分子通式为CnH2n2B分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物C烷烃分子中，相邻的三个碳原子有可能在同一条直线上D、CH
9、4、CH3CH2CH3互为同系物5下列反应属于取代反应的是()ACH4C2H2B2HICl2=2HClI2CCH42O2CO22H2ODCH4Cl2CH3ClHCl6如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内的气体可能是()CO、O2Cl2、CH4NO2、O2N2、H2A B C D7常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是()A5种 B6种 C4种 D3种8由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种，下列判断
10、正确的是()A将气体通入KMnO4溶液，溶液颜色无变化，该气体一定是甲烷B在导管口点燃该气体，火焰呈浅蓝色，用干燥的冷烧杯罩在火焰上方，杯壁有水滴产生，该气体一定是甲烷C点燃该气体，火焰呈浅蓝色，用沾有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方，烧杯壁上有白色物质产生，该气体一定是甲烷D若上述B、C的现象均能出现，则可判断该气体一定是甲烷练方法技巧燃烧法确定有机物分子组成9某有机物在O2中充分燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为11，由此可得出的结论是()A该有机物分子中C、H、O原子个数比为123B该有机物分子中C、H原子个数比为12C该有机物中必定含有氧元素D该有机物化学式为C2H4题号123456
11、789答案练综合拓展10如图所示，某气体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_。11.如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(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的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。(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化
12、学方程式：_。(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为11，则得到的产物为_。ACH3ClHClBCCl4HClCCH3ClCH2Cl2DCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)经过几个小时的反应后，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(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到_。(5)右端玻璃管的作用是_。12下列物质中属于同一种物质的是_，互为同分异构体的是_，属于同位素的是_，互为同素异形体的是_。专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷基础落实一、1.(1)天然气沼气(2)高效低耗污染小化工原料2(1)CH
13、4(2)碳原子氢原子正四面体键长键角3无色气态无味小极难溶4KMnO4强酸强碱(1)淡蓝色CH42O2CO22H2O(2)原子或原子团原子或原子团变浅消失油状液滴上升不溶于水一氯甲烷液体有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应反应物和生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质催化剂温度光强制弱不一定有电子的转移一定有电子的得失二、1.(1)碳元素和氢元素(2)碳碳单键氢原子饱和烃烷烃CnH2n2a.单键四b立体不在折线锯齿2(1)甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸辛烷(2)十八烷(3)正异新异丁烷3相似一个
14、或若干个CH2原子团(1)相似CH2原子团(2)通式通式相同不一定同一类物质(3)14n(4)CH2原子团通式结构化学性质对点训练1C2A烃是仅含有碳、氢两种元素的有机物，故选A。3B4B甲烷分子中有四个等同的CH键，在空间可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构。本题主要考查学生的空间想象能力和逆向思维能力。本题用“反证法”，假设甲烷是平面正方形的结构，则CH2Cl2分子里的五个原子必在同一平面上，应有两种结构：和，即代表两种物质。而CH3Cl、CHCl3、CCl4就是写成平面结构，也只有一种结构。5A甲烷中如混有氧气，点燃可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。6D甲烷分子里的氢原子
15、是逐步被氯原子取代的，虽然为等物质的量的甲烷和氯气混合反应，但发生任何一步反应，即每取代1 mol氢原子都生成1 mol HCl，因此生成HCl的物质的量最多。7D8C1 mol CH4和Cl2反应，产生四种有机取代物(CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4)的物质的量相等，应各为0.25 mol，则n(Cl2)0.25 mol(1234)2.5 mol。9D相对分子质量相同，组成元素的质量分数相同，则分子式相同，不同有机物，则结构不同，故是同分异构体。10A同系物判断应抓住两个字：“似”指结构相似，“差”指分子组成上差“CH2”原子团。B中结构不相似，C中和分子组成相同，D中三种物质
16、分子组成相同，所以选A。课后作业1B2D甲烷分子的正四面体结构中，四个键的长度、角度相等，四个氢原子的位置一样，分子中的CH键为极性键。3C从概念上看，烃中只含碳、氢两种元素，故C项正确，A、B错误；烃完全燃烧的产物为CO2和水，但仅含C、H、O三种元素的化合物完全燃烧产物也只有CO2和水，D项错误。4D烷烃定义中，除了要求碳原子间都以单键结合，其余价键全都连氢外，还要求碳原子间形成链状，如果碳原子间相连成环，分子式便不再符合烷烃的通式，而形成一个新的系列环烷烃，所以A项错误；与每一个碳原子相连的四个原子构成四面体结构，不是直线和平面结构，碳原子不都在一条直线上，通过碳碳单键结合成的碳链是锯齿
17、状的，任何相邻的三个碳原子都一定不在同一直线上，所以C项错误；对于同系物，定义要求结构相似，分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团，这两个必要条件缺一不可，所以B项的说法不严密；而D项中的三种化合物虽然形状上看似不同，但它们实际上结构相似，性质也相似，都属于烷烃，属于同系物，所以D项正确。5DA属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化反应，D属于取代反应，要从反应实质的角度理解取代反应和置换反应的区别。6D中CH4与Cl2在光照下可发生反应，致使气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水；中发生4NO2O22H2O=4HNO3，气体体积减小。7C此题考查甲烷的取代反应的产物种类，关键在于
18、集气瓶中最多含有气体物质的种数，产物是气体的有CH3Cl、HCl，还有没有完全反应的甲烷和氯气。8D甲烷、一氧化碳、氢气都不能使KMnO4溶液褪色；点燃甲烷、一氧化碳、氢气三种气体，甲烷生成二氧化碳和水，一氧化碳只生成二氧化碳，氢气只生成水；所以证明同时生成二氧化碳和水的实验才能说明是甲烷。9B有机物充分燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比为11，可得有机物分子中n(C)n(H)12，B正确；由于无条件可证明生成物中氧元素是否由有机物部分或全部提供，所以A、C、D均不正确。10(1)H2(2)CO(3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4解析写出三种气体燃烧反应
19、的化学方程式，然后根据浓硫酸吸水，澄清石灰水吸收CO2可得：(1)若A瓶质量增加，B瓶质量不变，说明气体X燃烧只生成水，X为H2；(2)若A瓶质量不变，B瓶质量增加，说明气体X燃烧只有CO2生成，故X为CO；(3)若A、B两瓶质量都增加，说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2，故X气体为不确定成分。它可以是CH4，也可以是以下组合：H2与CO；H2与CH4；CO与CH4；H2与CO和CH4。11(1)CH44Cl2CCl44HCl(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压解析(1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH44Cl2CC
20、l44HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一个玻璃管。12(1)(4)、(5)(12)(5)(8)、(8)(12)(9)(11)(2)(10)解析(1)液氯是液态的氯气，属于纯净物，(6)氯水属于混合物，故二者不是同一种物质。(5)与(12)中的原子个数、连接顺序完全一样，故为同一种物质。