化學(xué)人教版必修2學(xué)案：第3章第1節(jié)課時1甲烷Word版含解析

1、高中化學(xué)第一節(jié)最簡單的有機化合物 一一甲烷課時1甲烷學(xué)習(xí)目標(biāo)：1了解有機化合物的概念。2掌握甲烷的分子結(jié)構(gòu)，了解甲烷的物理性質(zhì)及存在、用途。3.掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)，認識取代反應(yīng)的特點。（重點）自主預(yù)習(xí)探新知煙：由毬、簧兩種元盍形成的有機物a 皿箱單的烽杲審?fù)?. 有機化合物和烴及其包含關(guān)系有機化合物:丸蜜牧含有變元索的化合執(zhí)常舍有 盤倒*還含冇掘、堿、鹵廉、磚等元素【提醒】 含碳化合物不一定都是有機物。如 CO、C02、碳酸鹽、氰化物碼上擁一甘 *橢曲雀暈等為無機物。2. 甲烷的存在組成與結(jié)構(gòu)（1）甲烷的存在和用途甲烷是逑豈、祈氣、汕II氏 和煤曠勺讖氣的主耍成分。天然住高效、雌、污染小的 淸

2、沾能源.還是亜要的化工忌料也子戌:斗分子式：ch4組成和結(jié)構(gòu)小球表示 原子，棍 表示艾忻分子模網(wǎng)甲烷）一結(jié)構(gòu)式:用不同佯積的小球 衷示不同大小的原 子，更惟反映分子 的給構(gòu)“U-C-HIH空間結(jié)構(gòu)甲烷分子以碳原子為中心，四個氫原子為頂 點形成正四面體形，4個 CH鍵的長度和強 度相同，夾角相等?！咎嵝选靠衫肅H4分子中共價鍵的夾角為1098且相同，說明CH4為正四面體形而不是正方形。3. 甲烷的性質(zhì)(1) 物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度(與空氣相比)水溶性無色氣體無味比空氣小極難溶于水(2) 化學(xué)性質(zhì) 穩(wěn)定性通常狀況下，CH4性質(zhì)穩(wěn)定，與強酸、強堿、強氧化劑均不反應(yīng)。 氧化反應(yīng)(燃燒)點燃條件下，

3、CH4能在空氣中燃燒，化學(xué)方程式為CH4+ 202BCO2 +2H?o,燃燒火焰呈淡藍色。與Cl2的取代反應(yīng)光n + cici* I IICl用a CH4與Cl2在光照條件下，反應(yīng)生成一氯甲烷的化學(xué)方程式 結(jié)構(gòu)式表示物質(zhì))b.甲烷的4種氯代產(chǎn)物都不溶于水，常溫下 CH3CL為氣體，其他三種為液體。(3)有機物取代反應(yīng)概念：有機物分子中的某些原子或原子團被其他的原子 或原子團所替代的反應(yīng)?；A(chǔ)自測1. 判斷對錯(對的打“/”，錯的打“x”)。(1) 含碳化合物一定為有機物，含碳、氫的化合物一定是烴()(2) 沼氣、坑道氣、天然氣的主要成分均為甲烷 ()HI(3) 甲烷的結(jié)構(gòu)式為111 ,空間構(gòu)型

4、為正方形()H(4) CH4易燃易爆，是一種還原性氣體，能使酸性 KMnO4溶液褪色()(5) CH4、H2、CO的燃燒火焰相似，均為淡藍色火焰()【答案】(1)x Vx x V2寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(1) 甲烷與氧氣的反應(yīng)： 。(2) 甲烷與氯氣的反應(yīng)： 、占撚【答案】(1)CH4+ 2O2CO2 + 2H2O(2) CH4 + CI2CH3CI + HClCH3CI + CI2 - .CH2CI2+ HCICH2CI2+ CI2 - .CHCI3+ HCICHCI3+ CI2 - .CCI4+ HCI合作探究攻重難I探究點CH4的兩個主要反應(yīng)實驗探究1甲烷的氧化反應(yīng)(1)實驗探究 現(xiàn)象

5、：火焰呈點燃純凈的甲烷一一一- 結(jié)論：甲烷易_在火焰上方罩- 干燥、潔凈的燒杯現(xiàn)象：燒杯內(nèi)壁有-結(jié)論：甲烷燃燒有生成向燒杯中注入 少量的澄清石 灰水，振蕩現(xiàn)象：澄清石灰水變結(jié)論：甲烷燃燒有生成【提示】 淡藍色燃燒液滴水渾濁 CO2(2)化學(xué)方程式是。【提示】CH4+ 202CO2+ 2H2O2. 甲烷與CI2取代反應(yīng)的實驗探究滋射H光 *飽和昌食鹽水后堇目抱和JLL二二古仗鹽水圖圖問題思考(1) 圖和圖中有哪些現(xiàn)象？(從試管內(nèi)，水槽內(nèi)兩方面思考)【提示】圖無明顯現(xiàn)象。圖：試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺；內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)；有少量白霧;液面上升。水槽中有固體析出。(2) 圖與圖的現(xiàn)象說明甲烷與 CI2反

6、應(yīng)的條件是什么？【提示】光照。(3) 寫出CI2與CH4發(fā)生反應(yīng)的系列方程式(用結(jié)構(gòu)簡式表示物質(zhì))。光【提示】CH4+ CI2CH3CI + HCI,光CH3CI + CI2-CH2CI2+ HCI,光CH2CI2+ CI2-CHCI3+ HCI,CHCI3+ CI2CCI4+ HCI。規(guī)律總結(jié)甲烷發(fā)生取代反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律(1) 反應(yīng)條件和反應(yīng)物反應(yīng)條件為光照，反應(yīng)物為甲烷與鹵素單質(zhì)。如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng), 但可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)。(2)反應(yīng)產(chǎn)物甲烷與氯氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物是 CH3CI、CH2CI2、CHCb和CCI4四種有機物 與氯化氫形成的混合物，雖然反應(yīng)物的比例、反應(yīng)的時間長短等因素會

7、造成各種 產(chǎn)物的比例不同，但很難出現(xiàn)全部是某一種產(chǎn)物的情況。(3) 反應(yīng)特點 連鎖反應(yīng)甲烷的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng)，即第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)立即進 行。生成物中各物質(zhì)均含有，其中 HCI的物質(zhì)的量最多。 數(shù)量關(guān)系CH4與CI2發(fā)生取代反應(yīng)時，每1 mol H被取代，消耗1 mol Cl 2，同時生成 1 moI HCI。即1 moI CH4與Cb發(fā)生完全取代，消耗 Cb最多為4 mol。n(Cb) = n(H) = n(HCI)。對點訓(xùn)練1 (2018全國卷n)實驗室中用如圖所示的裝置進行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實驗。光照下反應(yīng)一段時間后，下列裝置示意圖中能正確反映實驗現(xiàn)象的是ABCDD

8、 甲烷和氯氣在光照條件下反應(yīng)，生成 CH3CI、CH2CI2、CHCI3、CCI4和HCI，試管內(nèi)壓強減小，外壓大于內(nèi)壓，試管內(nèi)液面升高，且試管內(nèi)出現(xiàn)白霧和油狀液滴，綜合上述分析，D項正確。2下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是()【導(dǎo)學(xué)號:43722137】光A. CH2CI2+ Br2CHBrCl2+ HBrB. CH3OH+ HCI CH3CI + H2O催化劑c. CH2=CH2+ H2O CH3CH2OHNaOHD. CH3 CH2 Br + H2OCH3CH2OH + HBrC C項中沒有原子或原子團的替代，一般取代反應(yīng)有兩種產(chǎn)物。3 .在標(biāo)準狀況下，22.4 L CH4與氯氣在光照下

9、發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全 后，測得四種有機取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的氯氣為()A. 0.5 molB. 2 molC. 2.5 molD. 4 molC 1 mol CH4與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成 CH3Cl、CH2CI2、CHCI3、CCl4 各 0.25 mol，該四種取代物中 n(Cl) = 0.25 molx (1 + 2+ 3+4) = 2.5 mol，根據(jù)取 代反應(yīng)特點，1/2的氯原子進入氯化氫，所以n(HCl) = 2.5 mol，故生成物中所含 氯原子共2.5 mol + 2.5 mol = 5 mol，參加反應(yīng)的氯氣為n(Cl2)= 2.5 mol。理里點？J甲烷的結(jié)構(gòu)問

10、題思考(1) 從碳的原子結(jié)構(gòu)分析，有機物成鍵有什么特點？【提示】碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖 O r 其最外層有4個電子，不易失電子，也不易得電子，一般通過共價鍵與氫、氧、鹵素、硫、氮等元素的原子相結(jié) 合，也可以與碳原子形成多種形式的共價鍵。(2) 若甲烷分子中的一個氫原子被氯原子取代，生成的CH3CI還是四面體結(jié)構(gòu)嗎？【提示】CH3CI中3個H和1個Cl仍位于四面體的4個頂點，仍為四面體結(jié)構(gòu)。根據(jù)甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)推測 CH2CI2結(jié)構(gòu)應(yīng)該有幾種？H【提示】甲烷的立體結(jié)構(gòu)為| ，因此CH2CI2中有2個CI在空間一定H處于相鄰位置，CH2CI2只有一種結(jié)構(gòu)。規(guī)律總結(jié)甲烷取代物的結(jié)構(gòu)特點CH4分子的立體

11、構(gòu)型為正四面體，4個CH的長度、強度和夾角完全相同, 因此CH4分子中的4個氫原子性質(zhì)完全相同。(1) 若將CH4分子中的4個氫原子全部用其他相同的原子或原子團替代，則 該原子形成的分子結(jié)構(gòu)仍為正四面體，如 CCI4。(2) 若 CH4分子中的4個氫原子被其他不同的原子或原子團替代，則該原子形成的分子結(jié)構(gòu)仍為四面體，但不屬于正四面體，如CH3CI、CH2CI2、CHCI3。(3) CH4的一取代、二取代、三取代、四取代產(chǎn)物均只有一種。(4) CH4的二鹵代物有一種可說明CH4是正四面體結(jié)構(gòu)而不是正四邊形結(jié)構(gòu)。對點訓(xùn)練4. 下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，哪一種更能反映其真實存在狀況【導(dǎo)學(xué)號:4

12、3722138】A .1C.mi.結(jié)構(gòu)示意圖HH： C :HHIV 比例模型D 比例模型既體現(xiàn)了原子的空間位置，又體現(xiàn)了原子的相對大小。 5. 下圖是CH4、CCI4、CH3CI的分子球棍模型圖，下列說法正確的是()四気化碳一氯屮烷A. CH4、CCI4和CH3CI都是正四面體結(jié)構(gòu)B. CH4、CCI4都是正四面體結(jié)構(gòu)C. CH4和CCI4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵D. CH4、CCI4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同B A項，CH3CI中CH與CCI的鍵不相同，不是正四面體形； C項,C H與C CI均為極性鍵；D項，CH4與CCI4結(jié)構(gòu)相似，性質(zhì)不同。當(dāng)堂達標(biāo)固雙基1. 在我國的南海、東海海底已發(fā)現(xiàn)天然

13、氣（含甲烷等）的水合物，它易燃燒， 外形似冰，被稱為“可燃冰”?！翱扇急钡拈_采，有助于解決人類面臨的能源 危機。下列說法正確的是（）甲烷屬于烴類在相同條件下甲烷的密度大于空氣 甲烷難溶于水 可燃冰是一種極具潛力的能源A .B .C.D .C 甲烷是最簡單的烴，難溶于水，因其相對分子質(zhì)量為 16,故相同條件 下密度小于空氣，甲烷燃燒放出較多的熱量且產(chǎn)物為 CO2和H20，所以可燃冰 是一種極具潛力的能源，因此 C正確。2. 下列關(guān)于甲烷分子結(jié)構(gòu)的說法正確的是（）【導(dǎo)學(xué)號:43722139】HA .甲烷的電子式為I：丨，分子中各原子都達到“ 8電子”穩(wěn)定結(jié)構(gòu)HB. CHCI3只有一種結(jié)構(gòu)，說明甲

14、烷是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)C. CH4比SiH4分子穩(wěn)定，說明碳元素比硅元素非金屬性強D. CH3CI的四個價鍵的長度和強度相同，夾角相等C A項，H最外層有2個電子，不是“8電子”，故錯誤；B項，如果甲 烷是正方形，三氯甲烷也只有一種結(jié)構(gòu)，故錯誤；C項，非金屬性越強，其氫化物越穩(wěn)定，反之也成立，故正確；D項，一氯甲烷的四個價鍵的鍵長和強度不同， 故錯誤。3 .鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣3種無色氣體的方法，是將它們（）A .先后通入溴水和澄清石灰水B. 點燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯C. 點燃，先后罩上干燥的冷燒杯和涂有澄清石灰水的燒杯D. 點燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯，通入溴水C CH

15、4、CO和H2與溴水、澄清石灰水都不反應(yīng)，A項不可選。CH4和 CO燃燒都生成CO2，B、D項不可選。干冷的燒杯可檢驗燃燒產(chǎn)物中是否有水 生成，涂澄清石灰水的燒杯可檢驗燃燒產(chǎn)物是否有CO2生成。4. 下列敘述錯誤的是()A .通常情況下，甲烷跟強酸、強堿、強氧化劑不起反應(yīng)B. 甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不能被任何氧化劑氧化C. 甲烷跟氯氣反應(yīng)無論生成 CH3CI、CH2CI2、CHC13還是CC14,都屬于取 代反應(yīng)D. 甲烷的四種取代物都難溶于水B CH4的性質(zhì)比較穩(wěn)定，通常情況下，不與強酸、強堿、強氧化劑反應(yīng)， 而不是不能被任何氧化劑氧化，A正確，B錯誤；CH4在光照條件下與CI2發(fā)生 取代反

16、應(yīng)，生成4種有機產(chǎn)物，它們是CH3CI、CH2CI2、CHCI3和CCI4,且均難 溶于水，故C、D均正確。5. 如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉，充有甲烷和氯氣(體積比為1 : 4) 的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解可以忽略不計。將封閉有甲烷和氯氣的混合 氣體的裝置放置在光亮的地方，讓混合氣體緩慢反應(yīng)足夠長的時間。【導(dǎo)學(xué)號：43722140】(1)假設(shè)甲烷與氯氣充分反應(yīng)，且只生成一種有機物，請寫出該反應(yīng)的化學(xué) 方程式(2) 經(jīng)過幾個小時的反應(yīng)后，U形管右端的水面變化是A .升高B .降低C.不變D .無法確定(3) U形管左端的氣柱變化是 。A .體積增大B .體積減小C 消失D .不變(4) U形管右端的水面變化的原因是【解析】甲烷與氯氣可能發(fā)生的反應(yīng)有CH4+ C12- CH3CI + HCl ,