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1课时 天然气的利用 甲烷讲义素养练（含解析）苏教版必修2-苏教版高一必修2化学试题VIP免费

第1课时天然气的利用甲烷学习目标核心素养建构1.会写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷的结构特点。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式。3.理解取代反应的概念并能进行判断。4.了解同系物的概念。[知识梳理]一、甲烷的组成、结构与性质1.化石燃料的组成与成分化石燃料天然气石油煤组成元素主要是C、H__主要是C、H__，还有少量S、O、N等含量最高的元素是C，其次是H、O，还有少量S、P、N等主要成分甲烷各种液态碳氢化合物，其中溶有气态和固态碳氢化合物有机化合物和无机物组成的复杂混合物2.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3.物理性质颜色气味状态(与空气相比)密度水溶性无色无味气体小难溶4.化学性质(1)稳定性：在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不起反应。甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。(2)氧化反应：纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为：CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。(3)取代反应①实验探究：按要求完成下列实验，并填写下表：实验操作实验现象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.试管内液面上升，水槽中有少量固体析出实验结论CH4与Cl2在光照时能发生化学反应②概念：有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所替代的反应叫取代反应。③甲烷与氯气反应：在光照条件下发生反应得到的产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。写出生成CH3Cl的方程式：CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl。(4)分解反应：甲烷隔绝空气并加热至1500℃以上分解的反应方程式为：CH4――→C＋2H2。【自主思考】1.已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g·L－1，含碳75%，含氢25%，试通过计算确定甲烷的分子式。提示甲烷的摩尔质量为M＝22.4L·mol－1×0.717g·L－1≈16g·mol－11mol甲烷气体中含碳原子的物质的量：＝1mol；1mol甲烷气体中含氢原子的物质的量：＝4mol。所以甲烷的分子式为CH4。2.二氯甲烷可以写成两种形式，它们是同分异构体吗？提示不是，甲烷是正四面体结构，所以这两种形式表示为同一种物质。3.如何用最简单的方法和操作验证CH4燃烧有H2O和CO2生成？提示可在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯，若出现水雾，证明有水产生；取下烧杯，立即加入澄清石灰水，振荡变浑浊，证明有CO2产生。4.如果CH4和Cl2按体积比1∶1混合反应，能否只得到CH3Cl?提示不能。CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的，无论二者的物质的量之比是多少，反应一旦引发，反应不会停留在哪一步上，所以四种取代产物都会生成，得不到纯净的CH3Cl。二、烷烃与同系物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：烃分子里每个碳原子形成四个单键，除碳原子之间以单键结合外，剩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，这样的烃叫作饱和烃，又称为烷烃。(2)几种烷烃名称乙烷丙烷正丁烷异丁烷分子式C2H6C3H8C4H10C4H10结构简式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3(3)通式：CnH2n＋2(n≥1且n为整数)。(4)命名：分子中含110个碳原子的烷烃，按照分子中碳原子数目依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸命名，如C5H12称为戊烷。分子中碳原子数超过10个的，直接根据碳原子数称为某烷，如C16H34称为十六烷。当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。如：CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，CH3CH(CH3)CH2CH3称为异戊烷，C(CH3)4称为新戊烷。(5)性质：物质的组成、结构决定物质的性质，这个规律在有机物中体现得尤其明显。烷烃的化学性质与甲烷相似，请写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式)：①丙烷的燃烧：CH3CH2CH3＋5O2――→3CO2＋4H2O。②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应(只要求写一氯取代)：CH3CH3＋Cl2――→CH3CH2Cl＋HCl。3.同系物同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物互称为同系物。【自主思考】5.分子组成符合CnH2n＋2(n≥1且n为整数)的烃一定是烷烃吗？提示一定是烷烃。6.如何理解同系...