高中化学 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 第一课时 天然气的利用 甲烷教案 苏教版必修2-苏教版高一必修2化学教案VIP免费

第一课时天然气的利用甲烷[学习目标]1.会书写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷分子的结构特点。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。3.知道取代反应的概念。知识点甲烷的性质[学生预习区]1．三大化石燃料2．甲烷的物理性质甲烷通常为□无色、□无味的气体，□难溶于水，密度比空气□小。3．甲烷的化学性质(1)氧化反应甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，无烟，化学方程式为CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。(2)取代反应有机物化合物分子中的某些□原子(或原子团)被□另一种原子(或原子团)所取代的反应。甲烷与氯气发生取代反应，可认为是分步进行的，反应方程式为：第一步：□CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl；第二步：□CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl；第三步：□CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl；第四步：□CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl。4．甲烷的利用(1)曾被广泛使用的制冷剂——氟利昂可以由甲烷制得。甲烷与氯气发生取代反应的生成物□CHCl3和HF气体反应，就能生成□CHFCl2。(2)甲烷在一定条件下可被氧化，生成CO和H2的混合物，生成的混合气体在催化剂和一定压强、温度下能合成□CH3OH。(3)甲烷在1500℃以上高温下能比较完全地分解，生成炭黑和H2。反应方程式为□CH4――→C＋2H2。1．能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示：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，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，CH3Cl的产率低，因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。[教师点拨区]1．甲烷分子的结构在甲烷分子中，碳原子与氢原子之间以单键相连，分子的空间构型为正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于正四面体的四个顶点。2．甲烷发生取代反应的有关规律(1)反应条件和反应物反应条件为光照(不能用太阳光直射，以防爆炸)，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)反应产物甲烷与氯气反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl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各种产物的比例不同，但很难出现全部是某一种产物的情况。(3)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1molH被取代，消耗1molCl2，同时生成1molHCl。即1molCH4与Cl2发生完全取代，消耗Cl2最多为4mol。n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。[对点即时练]1．甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是()A．CH3Cl只有一种结构B．CH2Cl2只有一种结构C．CHCl3只有一种结构D．CH4中含有4个C—H共价键答案B解析甲烷分子无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的；CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即，若是正四面体结构，则其结构只有一种。2．在标准状况下，22.4LCH4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()A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol答案C解析1molCH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，该四种取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，即1molCH4中被取代的氢原子为2.5mol，每取代1mol氢原子，消耗1molCl2，故消耗的氯气为2.5mol。答案为C。规律方法甲烷空间构型的探究甲烷分子中有4个等同的C—H键，在空间可能有2种对称分布——正四面体结构和平面正方形结构。假设甲烷具有平面正方形结构，则CH2Cl2分子中的5个原子必在同一平面上，应有2种结构：若CH2Cl2有2种结构，则应有熔沸点等物理性质不同的2种物质，而科学研究发现，CH2Cl2只有1组熔沸点数据。故甲烷为正四面体结构。知识点烷烃[学生预习区]1．烃仅含碳和氢两种元素的有机物称为□碳氢化合物，又称□烃。2.烷烃(1)概念：烃分子里碳原子都以□碳碳单键相连，其余的价键均与□氢原子结合，使每个碳原子的化合价都充分利用，达到□“饱和”，这样的烃...