高一化學(xué)甲烷

甲烷高二化學(xué)主講教師：王榮一．有機(jī)物簡(jiǎn)介1．有機(jī)物的概念有機(jī)物指的是含碳元素的化合物,其組成元素除碳外,通常還含有氫、氧、氮、磷、硫、鹵原子等元素，少數(shù)含碳化合物〔CO、CO2、碳酸鹽、HCN、HSCN、金屬碳化物等〕的結(jié)構(gòu)跟無(wú)機(jī)物相似，故仍屬無(wú)機(jī)物。2．有機(jī)物分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在有機(jī)物分子中，碳原子間能以共價(jià)鍵〔單鍵、雙鍵、叁鍵〕結(jié)合形成長(zhǎng)的碳鏈或碳環(huán)，即使是分子式相同的有機(jī)物也會(huì)因同分異構(gòu)而導(dǎo)致種類(lèi)不同。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有機(jī)物種類(lèi)繁多的原因。3．有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的比較特點(diǎn)

有機(jī)物

無(wú)機(jī)物

種類(lèi)多少

1000萬(wàn)種以上

10萬(wàn)多種

溶解性

多數(shù)不溶于水而易溶于有機(jī)溶劑

多數(shù)可溶于水而難溶于有機(jī)溶劑

耐熱性

多數(shù)熔點(diǎn)較低、不耐熱、受熱易分解

多數(shù)熔點(diǎn)較高、耐熱、受熱難分解

可燃性

多數(shù)易燃燒

多數(shù)難燃燒

電離

多數(shù)是非電解質(zhì)、不電離

多數(shù)是電解質(zhì)、其水溶液或熔化時(shí)能導(dǎo)電

化學(xué)鍵

多為極性鍵或非極性鍵

多為離子鍵或共價(jià)鍵

晶體類(lèi)型

多為分子晶體

多為離子晶體

化學(xué)反應(yīng)

復(fù)雜、緩慢、副反應(yīng)多

簡(jiǎn)單、速率快、副反應(yīng)少

說(shuō)明：無(wú)機(jī)反響大多是離子之間的直接反響，不需要破壞化學(xué)鍵，所以反響速率快；有機(jī)反響多為非電解質(zhì)〔共價(jià)化合物〕之間的反響，反響時(shí)要破壞原有的化學(xué)鍵并形成新的共價(jià)鍵，且舊鍵的斷裂和新鍵形成的方式有多種，因而反響速率慢，副反響多。4．有機(jī)物結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的影響〔1〕有機(jī)物結(jié)構(gòu)對(duì)物理性質(zhì)的影響①組成與結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。相對(duì)分子質(zhì)量相近或相同時(shí)，支鏈越多，熔點(diǎn)越低；在不考慮對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的分子式前提下，沸點(diǎn)也越低〔結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的化合物沸點(diǎn)一般比相對(duì)分子質(zhì)量相同的化合物高〕。②組成與結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量相近或相同時(shí)，分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高。③有機(jī)物一般不溶于水，而易溶于有機(jī)溶劑。但當(dāng)有機(jī)物分子的極性較大時(shí)，那么可溶于水，如乙醇、乙醛、乙酸等均可溶于水?！?〕有機(jī)物結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響有機(jī)物的性質(zhì)由其分子結(jié)構(gòu)決定，而官能團(tuán)是決定有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)的主要因素。具有相同官能團(tuán)的物質(zhì)一般具有相似的化學(xué)性質(zhì)。二．學(xué)法指導(dǎo)：化學(xué)科高考《考試大綱》中明確指出：“化學(xué)科考試旨在測(cè)試考生對(duì)中學(xué)化學(xué)根底知識(shí)、根本技能的掌握情況和所應(yīng)具有的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、自學(xué)能力〞。有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中首先要落實(shí)好“雙基〞。有機(jī)化學(xué)知識(shí)內(nèi)容繁雜、記憶性知識(shí)多，假設(shè)不加整理會(huì)無(wú)章無(wú)序，難記難用，同時(shí)有機(jī)化學(xué)又有很好的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，學(xué)習(xí)中要善于運(yùn)用比較歸納的方法，以結(jié)構(gòu)為中心，以官能團(tuán)為主線(xiàn)，抓住代表物，并結(jié)合同系列原理，掌握各類(lèi)有機(jī)物的通性及特性，將有機(jī)知識(shí)系統(tǒng)化。在此根底上，以性質(zhì)和制取的邏輯關(guān)系為橋梁，將各類(lèi)有機(jī)物間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系交織成網(wǎng)，使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化。擺脫死記硬背的模式，使知識(shí)有序儲(chǔ)存，有序提取。此外，要加深對(duì)有機(jī)反響本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，開(kāi)發(fā)教材中的內(nèi)涵，適當(dāng)擴(kuò)展有機(jī)反響的應(yīng)用范圍，以此來(lái)培養(yǎng)和提高能力。第一節(jié)甲烷一、甲烷分子的組成和結(jié)構(gòu)

CH4分子里，C原子以四個(gè)共價(jià)鍵分別跟4個(gè)H原子結(jié)合。甲烷分子電子式甲烷分子結(jié)構(gòu)式CH::H::HHCHHHH專(zhuān)題討論一：甲烷的分子組成和空間結(jié)構(gòu)確實(shí)定1利用甲烷燃燒確定其分子式例1、純潔的甲烷在空氣中燃燒，生成CO2和H2O，把生成物通過(guò)無(wú)水CaCl2和堿石灰，測(cè)得含碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%，含氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，并測(cè)得甲烷氣體標(biāo)況下的密度為0.717g/L，求：甲烷的分子式。分析：根據(jù)生成物是CO2和H2O，可推斷甲烷中只含C、H元素；再根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定其分子式。方法1、根據(jù)密度→該氣體摩爾質(zhì)量；根據(jù)各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)→分子中各元素原子個(gè)數(shù)；寫(xiě)出分子式方法2、根據(jù)各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)→分子中各元素原子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)比〔確定最簡(jiǎn)式〕；根據(jù)密度→該氣體摩爾質(zhì)量；根據(jù)最簡(jiǎn)式和摩爾質(zhì)量→分子式。解法1、M=0.717g/L×22.4L/mol=16g/mol那么甲烷中m(C)=16g/mol×75%=12gn(C)=1molm(H)=16g/mol×25%=4gn(H)=4mol甲烷的分子式為CH4。解法2、甲烷分子中碳、氫元素的原子個(gè)數(shù)比為：(75%A÷12g/mol):(25%A÷1g/mol)=1:4所以最簡(jiǎn)式為CH4；分子式為〔CH4〕nM=0.717g/L×22.4L/mol=16g/mol〔12+4〕×n=16n=1甲烷的分子式為CH4。2.甲烷空間結(jié)構(gòu)確實(shí)定甲烷的分子組成確定之后，對(duì)于甲烷的空間構(gòu)型，科學(xué)家們?cè)羞^(guò)這樣的爭(zhēng)論：有人認(rèn)為是平面正方形，有人認(rèn)為是正四面體形。最后，科學(xué)家通過(guò)測(cè)定甲烷的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu)確定甲烷是正四面體形。想一想，這是為什么？分析：假設(shè)為平面正方形：假設(shè)為正四面體形：

介紹：甲烷的鍵參數(shù)鍵長(zhǎng)：1.09×10-10nm鍵能：413KJ/mol鍵角：109o28'CHHHH二、甲烷的實(shí)驗(yàn)室制法1．藥品：無(wú)水乙酸鈉和堿石灰2．反應(yīng)原理：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3CaO的作用：吸水干燥；保持固體疏松透氣；玻璃儀器不被腐蝕。

CaO加熱三、甲烷的性質(zhì)1．物理性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷是無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度0.717g/L，極難溶于水。2．化學(xué)性質(zhì)〔1〕氧化反響通常情況下，不與酸性高錳酸鉀溶液、濃硝酸、濃硫酸溴水、氫氧化鈉溶液等反響，說(shuō)明甲烷的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。在點(diǎn)燃的條件下可以燃燒（注意：可燃性氣體點(diǎn)燃前要驗(yàn)純）CH4+2O2CO2+2H2O反應(yīng)現(xiàn)象：發(fā)出淡藍(lán)色火焰，有液滴生成，同時(shí)生成可使澄清的石灰水變渾濁的氣體。

點(diǎn)燃（2）取代反應(yīng)CH4+Cl2CH3Cl+HCl

CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl

光光光光(3)受熱分解在隔絕空氣加熱至1000℃的條件下，甲烷可分解。CH4C+2H2高溫專(zhuān)題討論二：甲烷的燃燒例3．在110℃，1L的密閉容器中裝入1gCH4和9gO2，點(diǎn)燃，使其充分反響后恢復(fù)至110℃，求此時(shí)容器中混合氣體的密度。答案：10g/L結(jié)論：當(dāng)常壓下，溫度高于100℃時(shí)，水變?yōu)樗魵?，此時(shí)甲烷燃燒前后氣體體積不變。

例4．空氣中含甲烷5%至15%〔體積分?jǐn)?shù)〕時(shí)點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸，發(fā)生爆炸最強(qiáng)烈時(shí)，甲烷在空氣中所占的體積分?jǐn)?shù)為。結(jié)論:有關(guān)爆炸最強(qiáng)點(diǎn)的計(jì)算爆炸極限是指可燃性氣體與空氣(或其它助燃?xì)怏w)的混合物點(diǎn)燃能發(fā)生爆炸的濃度范圍。事實(shí)上，在這個(gè)濃度范圍內(nèi)，爆炸強(qiáng)弱程度不同，其中有一個(gè)爆炸的最強(qiáng)點(diǎn)，它所要滿(mǎn)足的條件是：在混合氣體中，可燃性氣體與助燃性氣體的體積比恰好是方程式中二者的計(jì)量數(shù)之比。

例如：甲烷與氧氣混合根據(jù)方程式，甲烷與氧氣的體積比為1：2時(shí)，正好完全反響，爆炸最強(qiáng)烈。例如：甲烷與空氣混合設(shè)混合氣體中甲烷的體積是A,完全燃燒需要氧氣2A體積那么混合氣體中空氣的體積為〔2A÷21%〕，那么混合氣體的體積為A÷[A+〔2A÷21%〕]=9.5%專(zhuān)題討論三：甲烷的光照取代反響例5．以下物質(zhì)在一定條件下能跟甲烷發(fā)生取代反響的是〔〕A．溴水B.氯化氫C.氧氣D.氯氣答案:D結(jié)論:本反響條件:純的氣態(tài)的鹵素單質(zhì)在光照的條件下反響例6.〔武漢調(diào)研題〕在光照條件下,將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣混合充分反響后,得到產(chǎn)物物質(zhì)的量最大的是()A.CH3ClB.CHCl3C.CCl4D.HCl結(jié)論：甲烷分子中的氫原子是被逐步代替的，因此產(chǎn)物是四種氯代甲烷和氯化氫的混合物。產(chǎn)物中CH3Cl和HCl是氣體，CH2Cl2CHCl3CCl4

是液體，四種氯代甲烷都不溶于水；CHCl3CCl4

是重要的溶劑；CCl4

是一種高效滅火劑；CCl4

是非極性分子，其余三種是極性分子。甲烷分子中的氫原子被氯原子取代，不管生成哪種氯代甲烷，都同時(shí)生成等物質(zhì)的量的氯化氫，因此生成的氯化氫的物質(zhì)的量最大。

例7．〔黃岡市考題〕把1體積甲烷和4體積氯氣組成的混合氣體充入大試管中，將此試管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽中，放在光亮處，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)試管中氣體的顏色，試管中的液面，試管壁上，水槽中還觀察到。結(jié)論：注意此實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。反響生成的HCl與Na2SiO3溶液反響生成白色膠狀沉淀H4SiO4.上升變淺有液滴出現(xiàn)有白色膠狀沉淀比較取代反響和置換反響取代反應(yīng)

置換反應(yīng)

討論對(duì)象

有機(jī)物

無(wú)機(jī)物（主要）

反應(yīng)條件

不一定有單質(zhì)參加

一定有單質(zhì)參加

反應(yīng)實(shí)質(zhì)

不一定為氧化還原反應(yīng)

一定為氧化還原反應(yīng)

外界影響

受外界條件影響較大

按金屬、非金屬活動(dòng)順序

疑難點(diǎn)撥：例2．〔太原統(tǒng)考題〕有①甲烷分子②氨分子③白磷分子④氯仿分子⑤四氯化碳分子⑥二氧化碳分子其中不是正四面體構(gòu)形的是〔〕A．①③B.③⑤C.①⑤D.②④⑥答案:D分析:根據(jù)已學(xué)的知識(shí),①③⑤分子是正四面體形,②是三角錐形,④是四面體形(由于甲烷中的三個(gè)氫原子被氯原子取代,故不再是正四面體形),⑥是直線(xiàn)形

例甲烷跟氯氣發(fā)生取代反響，假定生成的四種氯代甲烷的物質(zhì)的量相等，那么消耗的氯氣的物質(zhì)的量為mol.答案：1.25mol分析：生成的四種氯代甲烷各0.125mol,其中所含的氯原子共為1.25mol,所以那么消耗的氯氣的物質(zhì)的量為1.25mol.例9.將混合氣體O2、CH4，固體Na2O2置于密閉容器中，在250℃的溫度下不斷用電火花引燃，反響停止后使容器內(nèi)恢復(fù)為250℃，壓強(qiáng)為零，求：原混合氣體中O2、CH4的體積比。解法1、在容器內(nèi)發(fā)生的反響有：CH4+2O2→CO2+2H2O2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2↑2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑整理這三個(gè)反響，使生成物只有固體NaOH和Na2CO3.得總方程式為：2CH4+O2+6Na2O2→8NaOH+2Na2CO3所以原混合氣體中O2、CH4的體積比為1：2。解法2、反響停止后使容器內(nèi)恢復(fù)為250℃，壓強(qiáng)為零，說(shuō)明容器內(nèi)無(wú)O2、CH4、水蒸氣等氣體存在，也不可能有NaHCO3,只有固體NaOH和Na2CO3.CH4+O2+Na2O2→NaOH+Na2CO3,配平此反響得：2CH4+O2+6Na2O2→8NaOH+2Na2CO3原混合氣體中O2、CH4的體積比為1：2。；://caipiaoqun彩票群wrf17xuz真做，慕容凌娢說(shuō)了一大長(zhǎng)串感謝的話(huà)，就要離開(kāi)?！肮媚锴衣?！〞又怎么了！慕容凌娢不情愿的回過(guò)頭。有種不好的預(yù)感，看來(lái)今天晚上真的是很難全身而退啊?！胺讲怕?tīng)姑娘彈了一曲，極為精妙，只是不知曲名是什么，忘姑娘告知。〞那人還算客氣，始終跟慕容凌娢保持著一米的距離。極為精妙，這是在夸我嗎？居然用了“精妙〞這個(gè)詞，慕容凌娢就算再自戀，也會(huì)被他說(shuō)得不好意思了。說(shuō)實(shí)話(huà)，她的琴技非常一般，更談不上什么精妙，也許只是單純的曲子新鮮，才會(huì)被注意到。但不管是什么原因，受到別人贊賞，總該有所答復(fù)?！爸皇遣恢男∏?，怎經(jīng)得起公子如此贊揚(yáng)。〞慕容凌娢怎么會(huì)把曲子的名字說(shuō)出來(lái)呢?！拔艺f(shuō)的不單單只是曲子，還有你的琴技，姑娘方才在彈琴時(shí)非常投入，又似乎是假設(shè)有所思，可是想起了什么往事？〞“只是單純的喜歡而已。〞古代人都這么感性嗎？聽(tīng)首曲子都能腦補(bǔ)出這種感慨，總算知道為什么古人那么愛(ài)寫(xiě)詩(shī)了……“喜歡也絕不會(huì)是毫無(wú)原因吧，在下也略曉音律，似乎從姑娘的曲子中聽(tīng)出了一絲落寞，可是想起了什么往事？〞他