高中化学 第三章 有机化合物 3.1.1 甲烷的性质学案 新人教版必修2-新人教版高二必修2化学学案VIP专享VIP免费

第1课时甲烷的性质一、甲烷的存在、用途及结构1．甲烷的存在与用途(1)甲烷的存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。(2)甲烷的主要用途以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。2．甲烷的组成与结构分子式电子式结构式分子模型球棍模型比例模型CH4甲烷分子空间构型为正四面体形，碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点，4个C—H键的长度和强度相等，夹角相等。例1下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在状况的是()答案D解析在这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例；电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。例2下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型图，下列说法正确的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B．CH4、CCl4都是正四面体结构C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同考点甲烷的组成和结构题点甲烷分子结构的拓展答案B解析CCl4的分子结构同CH4相似，为正四面体结构，CH3Cl中的C—H和C—Cl键不同，不是正四面体结构，而是四面体结构。思维启迪一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时：①如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。②如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。③无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。二、甲烷的性质1．甲烷的物理性质甲烷是无色无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。2．甲烷的化学性质(1)具有稳定性通常情况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱不反应，与高锰酸钾溶液等强氧化剂也不反应。(2)氧化反应——可燃性将甲烷在空气中点燃，观察燃烧现象并检验燃烧产物：燃烧现象检验产物方法现象结论淡蓝色火焰在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有液珠产生生成了水在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊生成了二氧化碳甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。(3)取代反应①实验探究甲烷与氯气的反应实验操作实验现象A装置：a.试管内气体黄绿色逐渐变浅，b.试管内壁有油状液滴出现，c.试管中有少量白雾生成，d.试管内液面上升，e.水槽中有固体析出；B装置：无明显现象实验结论甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应连续发生反应的化学方程式为CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl。②取代反应的概念有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应。甲烷取代反应的相关规律反应条件甲烷与氯气无光照时，不发生反应；强光照射时会发生爆炸反应物甲烷与卤素单质反应，且卤素单质通常为气态。如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应生成物与氯气反应产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，很难出现有机产物全部是某一种产物的现象，生成物中HCl的物质的量最大物质的量关系每1mol氢原子被取代，消耗1mol氯气分子，同时生成1molHCl分子例3(2017·聊城高一检测)下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A．甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合时发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应产物中CH3Cl最多C．甲烷与氯气的取代反应产物为混合物D．1mol甲烷生成CCl4，最多消耗2mol氯气考点甲烷的取代反应题点甲烷取代反应的原理答案C解析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，得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的取代反应每取代1molH原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产生的HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D项错误。特别提示(1)无论甲烷和氯气的比例如何，发生取代反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。(2)甲烷与氯气发生取代反应的产物中，CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3和CCl4为液体。例4下列反应属于取代反应的是()A．CH4――→C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．CH4＋2O2――→CO2＋2H2...