第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的结构和性质基础梳理一、有机化合物和烃概念组成元素有机化合物大部分含有的化合物一定含有，常含有，有的还含有等。烃仅含有的有机物(写元素符号)碳元素碳元素氢元素、氧元素N、S、P、Cl碳元素和氢元素C、H思维拓展1．含碳元素的化合物都是有机化合物吗？举例说明。答案不是，有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐都属于无机物。二、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，还是一种重要的。天然气沼气高效低耗污染小化工原料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CH4(2)结构特点甲烷分子是以为中心，为顶点的结构，其中C—H键的和相同。碳原子氢原子正四面体键长键角思维拓展2．如何证明甲烷分子是正四面体结构？答案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。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。无色气态无味小不溶KMnO4强酸强碱(1)氧化反应纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈，放出大量的热，反应的化学方程式为。(2)取代反应①取代反应：有机化合物分子里的被其他所代替的反应。淡蓝色原子或原子团原子或原子团CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O②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CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl变浅消失油状液滴上升③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。不溶于水一氯甲烷液体思维拓展3．点燃甲烷之前为什么要验纯？答案当甲烷在空气或氧气中的含量达到一定值时(爆炸极限)遇火花就会发生爆炸。甲烷的爆炸极限是5%～15.4%，即甲烷在空气中的浓度低于5%时不燃烧，浓度高于15.4%时能安全地燃烧而不爆炸。其他可燃性气体也存在爆炸极限，所以点燃可燃性气体之前都要检验其纯度。4．如何检验CH4的燃烧产物？答案将甲烷点燃，在火焰上方罩上一个洁净而干燥的烧杯，若烧杯内壁上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，变浑浊则说明有CO2生成。5．甲烷发生取代反应常注意哪些问题？答案(1)反应条件——光照(室温下在暗处不发生反应)。(2)反应物质——纯卤素单质，例如甲烷与氯水、溴水不反应，与氯气、溴蒸气在光照条件下发生取代反应。(3)甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是4种卤代物的混合物。6．完成下列表格，体会取代反应和置换反应的区别。取代反应置换反应甲烷与氯气的反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑定义参与物质反应条件反应受、、的影响水溶液中置换遵循的原则反应中电子得失有机物分子里的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强制弱不一定有电子的转移一定有电子的得失类别区别实例随堂训练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B2．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C—H键是完全等价的键D．甲烷分子中具有非极性键解析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...
