《高中化學(xué) 專題3 有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用 第1單元 化石燃料與有機(jī)化合物 第1課時(shí) 天然氣的利用 甲烷學(xué)案 蘇教版必修2》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中化學(xué) 專題3 有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用 第1單元 化石燃料與有機(jī)化合物 第1課時(shí) 天然氣的利用 甲烷學(xué)案 蘇教版必修2(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
第1課時(shí) 天然氣的利用 甲烷
學(xué)習(xí)目標(biāo):1.認(rèn)識(shí)甲烷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并會(huì)書(shū)寫(xiě)甲烷的分子式、結(jié)構(gòu)式和電子式。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng),會(huì)書(shū)寫(xiě)相應(yīng)的化學(xué)方程式。(重點(diǎn))3.理解取代反應(yīng)的概念并能進(jìn)行判斷。(重點(diǎn))4.掌握同系物、同分異構(gòu)體的概念并會(huì)判斷是否為同分異構(gòu)體或同系物。
[自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知]
一、化石燃料
化石燃料
二、甲烷的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1.甲烷的組成和結(jié)構(gòu)
分子式:CH4,電子式:,結(jié)構(gòu)式:。
甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體構(gòu)型。碳原子位于四面體的中心,四個(gè)氫原子分別位于四面體的4個(gè)頂點(diǎn)。
2.物理性質(zhì)
顏色
狀態(tài)
氣味
密度
水溶性
2、無(wú)色
氣態(tài)
無(wú)味
ρ(CH4)<ρ(空氣)
難溶
3.化學(xué)性質(zhì)
(1)穩(wěn)定性
在通常情況下,甲烷是比較穩(wěn)定的,跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑等一般不起反應(yīng)。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)氧化反應(yīng)
純凈的甲烷在空氣中安靜的燃燒,火焰呈淡藍(lán)色,放出大量的熱,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4+2O2CO2+2H2O。
(3)取代反應(yīng)
①甲烷與Cl2在光照下的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
(ⅰ)瓶?jī)?nèi)黃綠色逐漸消失,最后變?yōu)闊o(wú)色;
(ⅱ)集氣瓶?jī)?nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn);
(ⅲ)集氣瓶?jī)?nèi)液面上升,水槽中有晶體。
反應(yīng)原理
CH4+Cl2CH3
3、Cl+HCl
CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2CCl4+HCl
②取代反應(yīng):有機(jī)化合物分子中的某種原子(或原子團(tuán))被另一種原子(或原子團(tuán))所取代的反應(yīng)。
4.甲烷的利用
(1)利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的生成物三氯甲烷制備制冷劑—氟利昂,其過(guò)程反應(yīng)方程式為CHCl3+HF―→CHFCl2+HCl。
(2)合成甲醇,其過(guò)程為CH4(CO+H2)CH3OH。
(3)高溫分解生成炭黑,其反應(yīng)方程式為CH4C+2H2。
三、烷烴 同系物
1.烷烴
(1)烴:只由碳、氫兩種元素組成的化合物叫碳?xì)浠衔?,也叫烴。
(
4、2)烷烴:烴的分子里碳原子間都以碳碳單鍵互相連接成鏈狀,碳原子的其余的價(jià)鍵全部跟氫原子結(jié)合,達(dá)到飽和狀態(tài)。其通式為CnH2n+2。
(3)命名
n≤10:依次稱為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷……
n≥11:直接根據(jù)碳原子數(shù)稱某烷,如C16H34稱為十六烷。
2.同系物
分子結(jié)構(gòu)相似,組成上相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)化合物互稱為同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷CH3CH2CH3互為同系物。
[基礎(chǔ)自測(cè)]
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)煤主要含有碳元素,煤是純凈物。( )
(2)點(diǎn)燃甲烷氣體之前必須檢驗(yàn)其純度。( )
(3)甲
5、烷與氯水在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)。( )
(4)烷烴的通式是CnH2n+2(n≥1),但符合通式CnH2n+2(n≥1)的不一定是烷烴。( )
【答案】 (1) (2)√ (3) (4)
2.下列敘述不正確的是( )
A.甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)后的產(chǎn)物中,常溫下只有一種有機(jī)氣體
B.甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,一定不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)
C.甲烷跟氯氣反應(yīng)無(wú)論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4,都屬于取代反應(yīng)
D.甲烷與氯氣反應(yīng)后得到的所有有機(jī)物都難溶于水
B [甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)后的五種產(chǎn)物中,常溫下CH3Cl和HCl為氣體,其余為液體,只有HCl能溶于水,其
6、余的產(chǎn)物都難溶于水,A、D正確;CH4的性質(zhì)比較穩(wěn)定,通常情況下,不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng),但可以在氧氣中燃燒,B錯(cuò)誤;甲烷與氯氣反應(yīng)生成四種有機(jī)物的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng),C正確。]
3.下列關(guān)于同系物的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是( )
A.同系物具有相同的最簡(jiǎn)式
B.同系物之間相對(duì)分子質(zhì)量相差14或14的整數(shù)倍
C.同系物符合同一通式
D.同系物的化學(xué)性質(zhì)基本相似
A
[合 作 探 究攻 重 難]
分析烷烴結(jié)構(gòu),推導(dǎo)烷烴化學(xué)性質(zhì)
[背景材料]
甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷結(jié)構(gòu)式分別如下:
[思考交流]
(1)觀察上述結(jié)構(gòu)式,總結(jié)烷烴在組成、結(jié)構(gòu)上的相似之處。
【
7、提示】 組成元素均只含有C、H兩種元素;化學(xué)鍵均只含有C—C、C—H(CH4無(wú)C—C);均為鏈狀。
(2)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),根據(jù)甲烷的性質(zhì)推測(cè)其它烷烴的化學(xué)性質(zhì)。
【提示】 穩(wěn)定性、氧化反應(yīng)(燃燒)、取代反應(yīng)。
烷烴的化學(xué)性質(zhì)
烷烴的化學(xué)性質(zhì)和甲烷相似,通常情況下不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及強(qiáng)氧化劑發(fā)生反應(yīng),都不能夠使酸性高錳酸鉀溶液以及溴水褪色。
(1)在光照條件下與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)
CnH2n+2+X2CnH2n+1X+HX。
(2)燃燒反應(yīng)
CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
識(shí)別、判斷同系物
[背景材料]
[思考交流]
(1)上述三種烷烴
8、互為同系物嗎?為什么?
【提示】 互為同系物,因?yàn)檫@三種烴結(jié)構(gòu)相似且分子組成上相差了n個(gè)CH2。
(2)CH2==CH2與相差1個(gè)CH2,二者互為同系物嗎?
【提示】 不是。二者結(jié)構(gòu)不相似,一種含有碳碳雙鍵屬于烯烴,一種是環(huán)烷烴。
(3)CH3CH2CH2CH3與是否屬于同系物?為什么?
【提示】 不是。因?yàn)橥滴镌诜肿咏M成上必須相差1個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán),一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3與分子式相同,屬于同分異構(gòu)體。
(4)同系物具有同一通式,具有同一通式的有機(jī)物一定是同系物嗎?
【提示】 不一定。如CH2==H2和通式相同,均為CnH2n,但它們均不為同系物
9、,所以具有同一通式的有機(jī)物不一定是同系物。
1.同系物判斷的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)
(1)分子結(jié)構(gòu)相似即屬于同一類物質(zhì)。
(2)分子組成上僅相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)。
2.同系物判斷的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
(1)“同”——互為同系物的物質(zhì)必須屬于同一類物質(zhì)。
(2)“似”——結(jié)構(gòu)相似,是指化學(xué)鍵類型相似,分子中各原子的結(jié)合方式相似。
(3)“差”——組成上相差n個(gè)CH2原子團(tuán)(n≥1)。
①同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。
②同系物一定具有不同的相對(duì)分子質(zhì)量(相差14n)。
3.判斷同系物時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題
(1)互為同系物的分子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能相同,也可能不同。
(2
10、)同系物和同分異構(gòu)體的區(qū)別,同系物結(jié)構(gòu)相似,組成不同,分子式不同;同分異構(gòu)體分子式相同,結(jié)構(gòu)可能相似也可能不相似。
[當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基]
題組1 甲烷的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1.下列關(guān)于甲烷的說(shuō)法不正確的是( )
A.甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)
B.甲烷分子中的四個(gè)C—H鍵相同
C.甲烷分子是平面正方形結(jié)構(gòu)
D.甲烷分子的結(jié)構(gòu)式是
C
2.下列有關(guān)甲烷的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A.采煤礦井中的甲烷氣體是植物殘?bào)w經(jīng)微生物發(fā)酵而來(lái)的
B.天然氣的主要成分是甲烷
C.甲烷是沒(méi)有顏色、沒(méi)有氣味的氣體,極易溶于水
D.甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)所生成的產(chǎn)物四氯甲烷是一種效率
11、較高的滅火劑
C [甲烷是由古代生物發(fā)酵而來(lái)的,故說(shuō)法A正確;天然氣的主要成分是CH4,故說(shuō)法B正確;甲烷是無(wú)色無(wú)味的氣體,難溶于水,故說(shuō)法C錯(cuò)誤;四氯化碳不支持燃燒,可以滅火,故說(shuō)法D正確。]
3.把1體積CH4和4體積Cl2組成的混合氣體充入試管中,將此試管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中,放在光亮處,片刻后發(fā)現(xiàn)試管壁上有油狀液滴出現(xiàn),該油狀液滴可能是________,水槽中還觀察到________,原因是_______________(用離子方程式解釋)。若向水槽中再滴入幾滴紫色石蕊試液又觀察到_____________________。
【解析】 CH4和Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物中,
12、HCl極易溶于水,能電離出H+和Cl-,其他產(chǎn)物均為有機(jī)物,部分呈氣態(tài),部分為油狀液體。CH4和Cl2在光照條件下反應(yīng)生成CH3Cl(氣體)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,隨著反應(yīng)進(jìn)行,Cl2不斷消耗,試管中黃綠色逐漸消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下均為無(wú)色液體,使試管壁上有油狀液滴出現(xiàn);因生成的HCl易溶于水,反應(yīng)后,試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小,試管內(nèi)水位上升,HCl溶于水后,與AgNO3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀,同時(shí)溶液顯酸性,故加入紫色石蕊試液后溶液變紅。
【答案】 CH2Cl2、CHCl3、CCl4 有白色沉淀產(chǎn)生 Ag++Cl-===AgCl↓ 溶液
13、變紅
烷烴取代反應(yīng)的易錯(cuò)點(diǎn)小結(jié)
題組2 烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
4.下列說(shuō)法不正確的是( )
A.烷烴中每個(gè)碳原子都形成四個(gè)共價(jià)單鍵
B.正丁烷的四個(gè)碳原子可以在同一條直線上
C.甲烷、乙烷、丙烷的結(jié)構(gòu)都只有一種
D.任何烷烴分子不可能為平面結(jié)構(gòu)
B [C原子的最外層有四個(gè)電子,故能與其他原子形成四個(gè)共價(jià)鍵,在烷烴中原子之間都是單鍵,A正確;由碳原子的四個(gè)共價(jià)鍵在空間排列成四面體結(jié)構(gòu)推知,丁烷的四個(gè)碳原子一定不在同一條直線上,B錯(cuò)誤;烷烴從丁烷開(kāi)始才有同分異構(gòu)體,C正確;烷烴中C原子形成四個(gè)共價(jià)鍵,這四個(gè)鍵在空間排列成四面體型,故不可能為平面結(jié)構(gòu),D正確。]
5.下列
14、有關(guān)烷烴性質(zhì)的敘述中不正確的是( )
A.所有烷烴性質(zhì)都很穩(wěn)定,常溫下很難被強(qiáng)氧化劑氧化
B.分子式的通式為CnH2n+2,均能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
C.所有烷烴的結(jié)構(gòu)都與甲烷類似,故常溫下都是氣體
D.隨著碳原子數(shù)的增加,烷烴的熔沸點(diǎn)逐漸升高
C [烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷類似,常溫下難與酸、堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng),A正確;烷烴的典型化學(xué)性質(zhì)就是取代反應(yīng),B正確;烷烴的結(jié)構(gòu)與甲烷類似,但其熔沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)的增加而增大,碳原子數(shù)多于4個(gè)時(shí)為液體,碳原子數(shù)多于17個(gè)時(shí)呈固態(tài),C錯(cuò),D正確。]
題組3 同系物
6.下列有關(guān)同系物的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
①丙烷和異丁烷互為同系物 ②分子組成相
15、差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物是同系物 ③互為同系物的兩者中碳、氫元素的物質(zhì)的量之比一定相同?、芑橥滴锏膬煞N有機(jī)物的物理性質(zhì)有差別,但化學(xué)性質(zhì)相似
A.①②③④ B.只有②③
C.只有③④ D.只有①②③
B [丙烷和異丁烷的結(jié)構(gòu)相似,分子組成上相差一個(gè)“CH2”,兩者互為同系物,①正確;同系物的結(jié)構(gòu)首先相似,②錯(cuò);甲烷與乙烷互為同系物,兩者中碳、氫元素的物質(zhì)的量之比可能不同,③錯(cuò);根據(jù)烷烴物理性質(zhì)的遞變性可知,同系物之間化學(xué)性質(zhì)相似,物理性質(zhì)不同,④正確。]
7.下列物質(zhì)互為同系物的是( )
B [A項(xiàng)為同種物質(zhì);B項(xiàng)互為同系物;C項(xiàng)所含氯原子數(shù)不同,分子組成不是相差一個(gè)CH2原子團(tuán)或其倍數(shù);D項(xiàng)不是同一類別的物質(zhì),故不屬于同系物。]
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375