高中化学 3.1.1 甲烷的性质教师用书 新人教版必修2-新人教版高一必修2化学学案VIP免费

第1课时甲烷的性质[目标导航]1.了解有机化合物的概念及碳原子的成键特点。2.了解甲烷的来源和主要用途。3.了解甲烷的分子结构，掌握甲烷的性质。4.理解取代反应的概念。一、甲烷的存在、结构及物理性质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。2．分子结构甲烷的分子式是CH4；电子式是；结构式是。实验证明，甲烷分子具有正四面体结构，其中四个C—H键长度和强度相同，夹角相等。3．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提醒有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO、CO2、碳酸及其盐等。议一议(1)CH4是正四面体结构，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4也都是正四面体结构吗？(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2有几种结构？实际上有几种结构？答案(1)CH4是正四面体结构，碳原子处于正四面体的中心，四个氢原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推理，有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子或原子团相结合，如，若a、b、c、d相同，则构成正四面体结构，如CCl4；若a、b、c、d不相同，则构成四面体，但不是正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2有2种结构，分别是、。实际为空间四面体结构，所以二氯甲烷只有一种结构。二、甲烷的化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。1．氧化反应(燃烧)(1)化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。(2)现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。2．取代反应(1)取代反应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替代的反应。(2)甲烷与氯气的取代反应①实验探究实验操作实验现象A装置：a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管内壁有油状液滴出现；c.试管中有少量白雾；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CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl②产物性质CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态气体均为油状液体水溶性都难溶于水点拨无论CH4和Cl2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。议一议1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度()(2)甲烷与Cl2的反应是置换反应()答案(1)√(2)×2．(1)甲烷与溴水能发生反应吗？与溴蒸气呢？(2)假设1mol甲烷中的氢原子完全被取代，最多能与多少氯气反应？答案(1)甲烷除了能与氯气在光照时反应外，与其他的卤素单质的气体也能发生反应，但必须是纯卤素如溴蒸气，与溴水不反应。(2)发生取代反应时1mol氯气只能取代1mol氢原子，1mol甲烷中的氢原子完全被取代，最多能与4mol氯气反应。一、有机物组成和结构的表示方法例1下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)甲烷的球棍模型是________________，甲烷的电子式是________________(填序号)。(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有________种结构，实际CH2Cl2有________种结构，证明甲烷不是平面结构，而是________结构，上述中的________更能反映其真实存在状况。解析(1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。(2)甲烷的结构式为，其分子空间构型若为平面正方形结构，则二氯甲烷有2种结构：、；实际上甲烷为空间正四面体结构，所以二氯甲烷只有1种结构。答案(1)CB(2)21正四面体D归纳总结常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或...