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[考试要求]1．甲烷的分子组成、结构特征、主要性质(取代、氧化反应)(b/b)2．同系物的概念，烷烃的分子组成和简单命名(b/b)1.甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点。烷烃中与碳原子相连的四个原子构成四面体结构。2．甲烷的氧化反应：甲烷可在空气中安静的燃烧，但不能被酸性KMnO4溶液氧化。3．甲烷的特征性质——取代反应：(1)生成一氯甲烷的反应：CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl；(2)量的关系：1molH被取代，消耗1molCl2，生成1molHCl。4．烷烃的分子通式是CnH2n＋2，在烷烃分子中，碳原子间以碳碳单键相连，其余价键均与氢原子相连，并达到饱和。甲烷的存在、用途及结构1．甲烷的存在与用途(1)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)主要用途甲烷易燃烧，完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。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空间构型甲烷的分子模型CH4正四面体结构，C原子位于正四面体中心，H原子位于四个顶点上1．已知标准状况下，甲烷的密度是0.717g·L－1，你能确定甲烷的相对分子质量吗？甲烷中含碳75%、含氢25%，则甲烷的分子式是什么？提示：甲烷的相对分子质量是0.717×22.4≈16，甲烷分子中碳原子数为＝1，氢原子数为＝4，故甲烷的分子式为CH4。2．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？提示：甲烷的立体结构为，因此，CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相似位置，CH2Cl2只有一种结构。1．证明甲烷分子是正四面体结构的方法甲烷的正四面体结构，可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。CH4有四个等同的C—H键，在空间上可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构，如图所示。若是正四面体结构，甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代，CH2Cl2的结构只有一种；若是平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH2Cl2的结构有两种。科学研究发现，CH2Cl2的结构只有一种，说明甲烷是正四面体结构。2．甲烷空间结构的两点拓展应用(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。1．下列关于甲烷的说法不正确的是()A．甲烷分子具有正四面体结构B．甲烷分子中的四个C—H键相同C．甲烷分子是平面正方形结构D．甲烷分子的结构式是解析：选C甲烷分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。2．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()解析：选D这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、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甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。甲烷的性质1．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极难溶于水2.化学性质(1)甲烷燃烧的现象和化学方程式现象：在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。化学方程式：CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。(2)CH4与Cl2在光照时反应的化学方程式①CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl；②CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl；③CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl；④CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl。(3)甲烷的4种氯代产物的性质①常温下为气体的是CH3Cl，常温下为液体的是CH2Cl2、CHCl3和CCl4。②不溶于水的是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。[特别提醒]有机反应比较复杂，常有副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“―→”而不是“===”。1．如何检验CH4的燃烧产物？提示：将甲烷点燃，在火焰上方罩一洁净而干燥的烧杯，若烧杯内壁有水雾生成，则证明燃烧产物中有H2O，然后迅速将烧杯倒转过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，则说明有CO2生成。2．1mol甲烷与1molCl2在光照条件下充分反应，所得的产物只有一氯甲烷吗？提示：1molCH4与1molCl2光照条件下发生取代反...
